vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Электропроводность пластовых вод имеет широкое применение.

Соли пластовых вод – электролиты. Электролитом называются химические соединения, которые при взаимодействии с растворителем полностью или частично диссоциируют на ионы. Электрические свойства имеют ионную природу, и пластовая вода, содержащая соли, проявляет

электрические свойства.

Удельная электропроводность (χ) характеризует количество электричества, которое протекает в 1 секунду через 1 см2 поперечного сечения раствора электролита (S) при градиенте электрического поля в 1 В

(R) на

1 см длины (L). Удельная электропроводность обратно пропорционально

связана с удельным сопротивлением раствора ρ:

χ = L / (RS), χ =1/ρ.

(4.10)

Удельная электропроводность имеет размерность в системе СИ [ом· м]-1, в системе СГС [ом·см]-1. С увеличением минерализации воды

удельная электропроводность ее растет. Удельная электропроводность изменяется в диапазонах: у дистиллированной воды = 10-3-10-4; речной

воды = 10-1–10-2; пластовой воды = 10-1–1; морской воды = 3–4; воды с 5

процентным содержанием NaCl = 6,6; воды с 20% содержанием NaCl = 20; нефтей = 0,5 · 10-7–0,5 · 10-6; газоконденсатов = 10-10 – 10-16 [ом· м]-1.

4.3 Характеристика переходных зон

Вода, находясь в контакте с нефтью, частично в ней растворяется. Коэффициент растворимости нефти в воде зависит от наличия в воде полярных составляющих. Чем легче нефть, тем хуже она растворяется в воде и тем меньше в ней растворено воды.

Нефти парафинового основания содержат мало воды. С ростом в нефти содержания ароматических углеводородов и гетероатомных соединений, растворимость воды в нефти растёт, и возрастает растворимость нефти в воде. Особенно этот эффект усиливается с возрастанием в нефти смол, асфальтенов, нафтеновых кислот и других высокополярных соединений.

В зоне водонефтяного контакта за счёт взаимодействия воды и нефти происходят изменения. Чёткой границы вода-нефть не существует, так

132

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

называемое "зеркало" не образуется. На границе водонефтяного контакта (ВНК) происходит диспергирование одной фазы в другую. За счёт диспергирования воды в нефть и нефти в воду, т. е. диспергирования их друг в друга, образуется так называемая "переходная зона", высота

которой зависит от величины полярности нефти, содержания в ней смол, асфальтенов, нафтеновых кислот, гетероатомных и других высоко-

полярных соединений.

5 . ПОВЕРХНОСТНО–МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ ПОРОДА–ВОДА–НЕФТЬ–ГАЗ

5.1 Роль поверхностных явлений при фильтрации в пористой среде

Нефтяной пласт представляет собой залежь осадочных пород в виде тела с огромным скоплением капиллярных каналов и трещин, поверхность которых очень велика. Поверхность поровых каналов в 1 м3 породы может

составлять несколько гектаров. Поэтому закономерности движения нефти в пласте и её вытеснения из пористой среды зависят также и от свойств пограничных слоёв соприкасающихся фаз и процессов, происходящих на поверхности контакта нефти, газа и воды с породой.

На формирование залежей углеводородов оказывает влияние количество остаточной воды в залежи (остаточная водонасыщенность, SB),

которая в свою очередь зависит от свойств воды и углеводородов и от природы поверхности горной породы.

Под природой поверхности понимаются гидрофильность – способность вещества смачиваться водой и гидрофобность – способность вещества не смачиваться водой.

Физико-химические свойства поверхностей раздела фаз и

закономерности их взаимодействия характеризуются рядом показателей – поверхностным натяжением на границе раздела фаз, явлениями смачиваемости и растекания, работой адгезии и когезии, теплотой смачивания.

133

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

5.2 Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение связано с такими понятиями как свободная энергия поверхностного слоя жидкости, работа поверхностного натяжения, сила поверхностного натяжения.

Поверхностное натяжение ( ) характеризует избыток свободной энергии сосредоточенной на одном квадратном сантиметре площади поверхностного слоя на границе раздела двух фаз:

Е = S,

(5.1)

где – поверхностное натяжение;

S – суммарная поверхность двух фаз.

Поверхностное натяжение характеризует работу, образования 1 см2

новой поверхности в изотермических условиях:

A = S.

(5.2)

Поверхностное натяжение характеризует силу, действующую на единицу длины периметра взаимодействия двух фаз (линию смачивания):

F σ ,

(5.3)

где – линия смачиваемости.

Физический смысл величины поверхностного натяжения характеризует меру некомпенсированности молекулярных сил.

По величине поверхностного натяжения пластовых жидкостей на различных модельных поверхностях (аналогичных пластовым) можно судить о свойствах соприкасающихся фаз, закономерностях взаимодействия жидких и твёрдых тел, процессах адсорбции, количественном и качественном составе полярных компонентов в жидкости, интенсивности проявления капиллярных сил и т.д.

Коэффициент поверхностного натяжения зависит от давления, температуры, газового фактора, свойств флюидов.

Влияние температуры и давления на поверхностное натяжение можно установить исходя из молекулярного механизма возникновения свободной поверхностной энергии и энергетической сущности поверхностного натяжения.

С увеличением давления поверхностное натяжение жидкости на границе с газом понижается. С повышением температуры происходит ослабление межмолекулярных сил и величина поверхностного натяжения чистой жидкости (чистой воды) на границе с паром (газом) уменьшается.

Общий характер изменения величины поверхностного натяжения с изменением температуры и давления для нефти такой же, как и у воды

(рис. 5. 1).

134

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рисунок 5.1– Зависимость поверхностного натяжения нефти

Небитдагского месторождения от давления на границе с метаном: 1–Т = 20 ºС; 2 – Т = 60 ºС; 3 – с этан-пропановой смесью

Однако количественные изменения зависят от многих дополнительных факторов: химического состава нефти, состава газа (рис. 5.1, кривая 3), количества растворенного газа, количества и природы

полярных компонентов и др.

С увеличением количества растворенного газа в нефти величина поверхностного натяжения нефти на границе с газом уменьшается.

Поведение величины жидкости на границе с жидкостью зависит во многом от полярности жидкостей.

Поверхностное натяжение малополярных нефтей на границе с водой в пределах давлений, встречаемых в промысловой практике, мало зависит от давления (рис. 5.2) и температуры. Это объясняется относительно небольшим и примерно одинаковым изменением межмолекулярных сил каждой из жидкостей с увеличением давления и температуры, так что соотношение их остаётся постоянным.

Рисунок 5.2– Зависимость поверхностного натяжения нефти

135