Физика нефтяного пласта

Физическая сущность явления смачиваемости нефтегазовых пластов; виды смачиваемости; параметры, характеризующие смачиваемость пласта.

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.
П ропитка 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.

10.