9. Физическая сущность явления смачиваемости нефтегазовых пластов; виды смачиваемости; параметры, характеризующие смачиваемостьпласта.

Параметр смачивания и краевой угол смачивания.

Из-за равенства векторов, т.к. капля неподвижна, получаются следующие соотношения:

_2,3=_1,3+_1,2соs

соs=(_2,3 - _1,3)/_1,2

Такие соотношения называются законом (правилом) Юнга.

Величины _1,3 и _2,3 практически неизвестны, поэтому об их соотношениях судят косвенно по углу .

 не зависит от размеров капли до определённых её размеров и определяется методом «висячей капли». Этот угол зависит также от природы контактирующих областей и полярности веществ.

Работа адгезии.

Wа=_2,3+_1,2 - _1,3

или, записанная через угол :

Wа=_1,2(1+соs)

Это соотношение называется соотношением Дюпре-Юнга.

 _2,3 - _1,3=_1,2соs,

где _1,2соs называется натяжением смачиваемости, или смачиваемостью.

Теплота смачиваемости.

То количество тепла, которое выделятся при нанесении нами капли на поверхность.

6.3-24 кДж/кг – средняя теплота смачиваемости для месторождения Сибири.

З П З П

Все внутрипоровые поверхности (каверн, трещин и т.п.) обладают важным свойством – микрошероховатостью.

Для оценки смачиваемости используют классический подход, связанный с нахождением угла , но он довольно условен. Характеристика имеет классификационный характер, и выглядит классификация следующим образом:

=0 - поверхность полностью гидрофильна;

=180 - поверхность полностью гидрофобна.

Наша поверхность в основном относится к смешанному (неравномерно смачиваемому) типу, т.к. нефть состоит из смоло-асфальтеновых компонентов, которые, адсорбируясь гидрофильными (по большей части своей) минералами, гидрофобизуют пласт, а плёнка адсорбированных тяжёлых углеводородов располагается неравномерно.

В газовых месторождениях присутствует до 28-30% адсорбированных углеводородов.

Поверхность, покрытая битуминозной массой, гидрофобная. Поэтому наряду с гидрофильной поверхностью у нас присутствуют отдельные участки гидрофобности, что даёт сложную мозаичную смачиваемость пласта.

Поэтому такие мозаичные поверхности делятся в зависимости от угла  на следующие типы:

если 090 - преимущественно гидрофильная поверхность;

если 90180 - преимущественно гидрофобная поверхность.

Академиком Ребиндером был введён новый способ оценки смачиваемости: образец, предварительно насыщенный пластовой нефтью, изучают на какое-то физическое свойство, затем этот образец экстрагируют (удаляют все органические компоненты, в том числе смоло-асфальтеновый состав), снова проверяют на то же свойство и по разнице оценивают, какая часть была занята смоло-асфальтенами. Он предложил следующий параметр:

=Qсм.в/Qсм.н - коэффициент Ребиндера,

где Qсм.в – теплота смачивания в водоносной среде;

Qсм.н – теплота смачивания в нефтеносной среде.

Ребиндер обнаружил, что если на горизонтальную поверхность воздействовать ПАВ, то деформационные свойства изменятся (поверхность станет мягче, так что её легче будет бурить).

По коэффициенту Ребиндера определяют характер смачивания:

если >1, то пласт гидрофильный;

если 1, то пласт гидрофобный.

Рассмотрим проблемы оценки угла смачивания .

Реальная среда шероховата, стенки пор обладают микрошероховатостью, Из чего можно заключить, что угол смачивания различен в разных точках породы, значит, эта характеристика неопределённая, и угол  отражает лишь характеристики отполированных поверхностей.

Существуют и иные методы, например, метод капиллярной пропитки.

Этот способ связан с явлением самопроизвольного впитывания смачиваемой фазы, причём содержащийся в образце воздух выходит в окружающую среду.

Пропитка может быть:

Прямоточная (керн открыт со всех сторон, и воздух выходит а атмосферу)

Противоточная (керн изолированный, воздух уходит в пропитывающую жидкость)

По скорости пропитки мы можем оценить характер смачивания.