Лекция №16. Степень смачиваемости породы той или иной жидкостью определяется краевым углом смачивания q

Степень смачиваемости породы той или иной жидкостью определяется краевым углом смачивания q. Различают три положения на твердой поверхности капель нефти в водной среде и капель воды в нефтяной среде.

· Поверхность гидрофильная

q<90⁰ , вода лучше смачив. поверхность породы, нежели нефть.

· Поверхность, одинаковосмачивающаяся нефтью и водой. Идеальный случай (такого почти не бывает).

Является п-дой с промежуточной смачиваемостью

· Поверхность гидрофобная, когда вода не смачивает твердую поверхность

Переходная точка соответствующая q =90⁰ называется точкой инверсии (т.е. точкой обращения).

Полное смачивание поверхности каплей воды в нефтяной среде соответствует q=0⁰, такие поверхности наз.абсолютно гидрофильными поверхностями.

Полное смачивание поверхности породы каплей нефти в водной среде соответствует q =180⁰ (cosq =-1) такие поверхности наз.абсолютно гидрофобными поверхностями.

Рассмотрим силы, действующие в какой-либо точке периметров смачивания и их направление.

На разделе вода-нефть сила поверхностного натяжения s_вн касательна к поверхности раздела вода-нефть. Горизонтальная её составляющая равная s_вн cosq стремится сократить поверхность раздела в сторону водной фазы. На разделе вода-порода сила поверхн. натяж-ия s_вп касательна к пов-ти раздела в-п и тоже стремится сократить площадь контакта капли воды с твердой поверхностью. На разделе порода нефть вектор поверх-го натяж-ия s_нп также касателен поверхности породы и действует в противоположном направлении, стремясь расширить площадь контакта капли воды с твердыми поверхностями. Если вся эта система нах-ся в состоянии равновесия, то получим следующее выражение:

s_нп = s_вп+ s_вн cosq

Решая это уравнение относительно COS q, получим:

cos q = s_нп- s_вп / s_вн

Факторы, влияющие на q.

Величина q, если исключить влияние сил тяжести зависит только от молекулярных свойств поверхности твердого тела и соприкасающихся с ней фаз. Установлено, что на величину q оказ. влияние:

1. Полярность фаз: чем меньше отличие в полярности соприкасающихся фаз, т. е. чем меньше величина поверхностного натяжения на их разделе, тем лучше поверхность смачивания жидкостью и наоборот.

Например, вода на чистом стекле хорошо смачивает поверхность стекла, но капля воды на поверхности парафина плохо смачивает го поверхность.

2. Процессы адсорбции: если поверхность твердого тела ориентирована неполярная углеводородная цепь поверхностно активного вещ-ва, то гидрофильные радикалы,обращенные в сторону воды, способствует смачиванию, т.е. поверхность гидрофилизуется. А если ориентация ПАВ обратная, то поверхность гидрофобизуется. Причиной этого является способность молекул ориентироваться полярной частью к более полярной среде, а неполярной- к неполярной среде.

3. Концентрация ПАВ в жидкостях: исследованиями Ребиндера было установлено, что зависимость угла q от концентрации ПАВ в жидкостях может быть 2-х видов.

рис. 1

рис. 2

Рис.1 С увеличением С_пав поверхность из гидрофильной становится гидрофобной (линия 1). И наоборот, из гидрофобной в гидрофильную (линия 2).

Рис.2 Случай, когда точки инверсии не наблюдается, т.е. изменение COS q ограничено.

т.А на рис.1 –наз. точкой инверсией смачивания или обращения

4. Шероховатость поверхности. С увеличением шероховатости породы скорость смачивания породы водой ухудшается.

5. Температура. С ростом температуры в пласте уменьшается адсорбцияактивных компонентов в пласте, отсюда следует поверхн-ть породы гидрофилизуется и лучше смачивается водой.

6. Количество и состав растворимого газа. При растворении N₂ угол смачивания не меняется, а если растворяются углеводородные газы в нефти, количество полярных компонентов уменьшается, снижается их адсорбция, улучшается смачиваемость пор водой, т.е. порода гидрофилизуется.

7. Давление. При высоких давлениях больше, чем при низких давлениях, т.е. смачиваемость породы водными растворами уменьшается

8. Состав вытесняющей воды. Щелочные воды лучше смачивают поверхность пород, чем жесткие минерализованные и пресные воды. Это связано с омылением органических кислот щелочными водами

9. Величина q зависит от минералогического состава породы. q меньше на кварце, чем на карбонатных, что указывает на меньшую гидрофильность по сравнению с терригенными породами.

Дата добавления: 2013-12-12