Механизм проявления капиллярных сил

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ НЕФТЕГАЗОВЫТЕСНЕНИЯ

Регуляция активности желез внутренней секреции

Регуляция активности желез внутренней секреции осуществляется по отклонению и возмущению. Механизмы регуляции по отклонению мы уже рассматривали на сегодняшней лекции при обсуждении вопроса регуляции активности гормон продуцирующих клеток. Регуляция активности желез внутренней секреции по возмущению осуществляется нервным и гуморальным путем. Например, активация мозгового слоя надпочечников осуществляется при возбуждении симпатического отдела автономной нервной системы, с участием задних ядер гипоталамической области промежуточного мозга. Гуморальный путь активации гипофиз зависимых желез внутренней секреции начинается также в гипоталамической области, где выделяются соответствующие рилизинг-гормоны – либерины. Эти гормоны активируют клетки переднего отдела гипофиза, которые продуцируют тропные гормоны, а те в свою очередь, активируют гипофиз зависимые железы внутренней секреции. Например, такой путь активации можно указать по отноше-нию к корковому слою надпочечников. Воздействие на организм силь-ного раздражителя приводит в состояние возбуждения не только симпато-адреналового комплекса, но и активирует нейросекреторную активность клеток гипоталамуса и в, частности, способствует выделению гормона кортиколиберина. Кортиколиберин с током крови гипофизарной системы кровообращения попадает в переднюю долю гипофиза, где активирует синтез и выделение адренокортикотропного гормона (АКТГ). Этот гормон с током крови разносится по всему организму и «находит» клетки мишени в корковом слое надпочечников, которые отвечают на данное воздействие активацией синтеза и секреции кортикостероидов, в частности, гидрокортизона. Оба представленных выше механизма регуляции активности желез внутренней секреции взаимодополняют друг друга на разных этапах приспособления организма к изменяющимся условиям окружающей среды.

Запасы пластовой энергии расходуются в основном 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. Эти сопротивления в принципе аналогичны сопротивлению трения при движении жидкости в трубах. Но в отличие от движения жидкости в трубах характер течения их в микронеоднородной пористой среде имеет свои особенности. По результатам наблюдения за движением воды и нефти в пористой среде видим, что в области водонефтяного контакта вместо раздельного фронтового движения образуется смесь воды и нефти. Жидкости в капиллярных каналах разбиваются на столбики и шарики, которые на время закупоривают поры пласта вследствие проявления капиллярных сил. Подобное образование смеси наблюдалось и в единичных капиллярах.

Чтобы представить механизм проявления капиллярных сил при движении водонефтяной смеси, остающейся позади водонефтяного контакта, рассмотрим условия движения столбика нефти в цилиндрическом капилляре, заполненном и смоченном водой (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Схема деформации капли нефти при ее сдвиге в капилляре

Под действием капиллярных сил столбик нефти будет стремиться принять шарообразную форму, оказывая при этом давление P на пленку воды между стенками капилляра и столбиком нефти:

, (7.1)

где s – поверхностное натяжение на границе "нефть–вода";
R – радиус сферической поверхности столбика нефти;

r – радиус ее цилиндрической поверхности.

Под действием давления, развиваемого менисками, происходит отток жидкости из слоя, отделяющего столбик нефти от стенок капилляра, продолжающийся до тех пор, пока плёнка не достигнет равновесного состояния. Эти пленки обладают аномальными свойствами, в частности повышенной вязкостью, и поэтому они неподвижны. Следовательно, с началом движения столбика нефти в капилляре возникнет сила трения, обусловленная давлением нефти на стенки капилляра. Кроме того, прежде чем столбик нефти сдвинется с места, мениски на границах фаз деформи­руются и займут положение, изображенное пунктирными линиями. При этом капиллярное давление, создаваемое менисками, станет равным соответственно для левого и правого менисков:

; . (7.2)

Разность этих давлений будет создавать силу, противодействующую внешнему перепаду давлений :

. (7.3)

Учитывая, что , получим

. (7.4)

Описанное явление, сопровождающееся возникновением дополнительных сопротивлений при движении пузырьков газа и несмешивающихся жидкостей в капиллярных каналах, впервые исследовано Жаменом и названо его именем. Многочисленные эффекты Жамена возникают также при движении газоводонефтяных смесей в пористой среде. Величина дополнительного сопротивления и капиллярного давления для единичных столбиков может быть и невелика. Но в пористой среде столбики и четки образуются в больших количествах и на преодоление капиллярных сил затрачивается значительная часть пластовой энергии. Капиллярные силы способствуют уменьшению проницаемости фаз.

В пористой среде водонефтяная смесь движется в капиллярах переменного сечения, при этом происходит деформация капель и четок. При переходе глобул и шариков нефти, воды или газа из широкой части канала в суженную вследствие неравенства радиусов кривизны менисков возникает противодавление

, (7.5)

где и – радиусы кривизны менисков глобул в суженной и расширенной части канала.

Водонефтяные смеси могут образовываться на протяжении десятков и сотен метров. Если бы эффект Жамена проявлялся в пласте так же интенсивно, как и в цилиндрических капиллярах, движение жидкостей в пористой среде было бы затруднено. По-видимому, эффект Жамена в пласте в значительной степени ослабляется вследствие сжимаемости газовых пузырьков и упругости жидкости и пород пласта. При этом происходит сдвиг не сразу всей массы смеси, а отдельных ее участков. Кроме того, в каналах неправильной формы жидкости могут иметь обходные пути между стенками каналов.и пузырьками воды или газа.

Дата добавления: 2014-01-20