7. Методы измерения угла смачивания

Один из методов измерения угла смачивания основан на прямом измерении размеров капли нефти на поверхности твердого тела. Для этого кварцевую или полированную карбонатную пластинку, или пластинку, выпиленную из образца керна, помещают в воду или раствор того или иного химического вещества, а снизу подводят каплю нефти. Сразу после нанесения капли на пластинку определяется диаметр ее посадочной площадки и высота. Измерения повторяются через 5 и 30 минут и, если они остаются неизменными, принимаются для расчетов. Расчет угла смачивания производится по формуле

(7)

где h - высота капли, d - диаметр посадочной площадки.

(8)

Недостатком метода являются статические условия измерения, пропитка нефтью пористого образца, что влияет на точность измерений, несоответствие материала реальной породе (в случае использования кварцевой пластинки).

Приблизительную оценку угла смачивания можно осуществить расчетным способом по формуле

(9)

где - капиллярное давление

- проницаемость

- параметр пористости

- остаточная водонасыщенность

Чаще всего измеряют показатели интегральной смачиваемости, определяемые, например, по результатам центрифугирования изучаемых образцов, насыщенных пластовыми жидкостями. В этом случае показатели смачивания характеризуют конкретный объект, но их трудно связать с углом смачивания.

Лекция 12

1. Источники пластовой энергии. Силы, действующие в залежи.

Приток жидкости и газа из пласта в скважины происходит под действием сил, природа и величина которых зависят от видов и запасов пластовой энергии. В зависимости от геологического строения района и залежи приток нефти, воды и газа к скважинам происходит за счет:

1. напора краевых вод

2. напора газа, сжатого в газовой шапке

3. энергии растворенного газа, выделяющейся при снижении давления

4. упругости сжатых горных пород

5. гравитационной энергии.

В зависимости от вида преобладающей энергии существуют понятия режимов работы залежи: водонапорный, газонапорный (газовой шапки), растворенного газа, упругий и упруговодонапорный, гравитационный и смешанный. Запасы пластовой энергии расходуются на преодоление сил вязкого трения при перемещении жидкостей и газов сквозь породу к забоям скважин, на преодоление капиллярных и адгезионных сил.

Гидравлические сопротивления при движении жидкости в пористой среде пропорциональны скорости потока и вязкости жидкостей. Дополнительные усилия требуются для преодоления капиллярных эффектов в пористых средах, возникающих в области водонефтяного контакта движущихся жидкостей. Здесь нефть и вода никогда не движутся в виде какого-то фронта, но представляют собой смесь капель нефти и воды, которые то останавливаются, то вновь начинают двигаться в каналах фильтрации. Прежде, чем такая капля нефти сдвинется с места необходимо преодолеть силы трения ее о стенки капилляра, а также капиллярное давление, противодействующее внешнему перепаду давлений. Разность капиллярных давлений на противоположных концах капли, противодействующее внешнему перепаду давлений определяется как

,

где  и  соответственно отступающий и наступающий угол смачивания. Описанное явление называется эффектом Жамена. На преодоление его затрачивается огромное количество пластовой энергии.

В пористой среде водонефтяная смесь движется в капиллярах переменного сечения. При этом происходит деформация капель нефти и воды. При внедрении жидкостей в предпоровые сужения вследствие неравенства радиусов кривизны менисков возникает противодавление

По мере приближения к забоям скважин скорость жидкости увеличивается, что способствует образованию различного рода эмульсий, создающих дополнительные гидравлические сопротивления.