Смачиваемость пород, методы ее определения. Распределение пород по смачиваемости.

Смачиваемость твердой поверхности и методы её определения

При разработке нефтяных месторождений наблюдаются случаи значительного проявления капиллярных сил. Например, случай самопроизвольного впитывания в пластовые воды, либо вытеснение из пласта нефти.

Действие капиллярных сил обусловлены в частности, поверхностным натяжением и наличием угла смачиваемости.

Р_кап = 2scosq / r

Как видно из формулы величина Р_кап зависит от s, q, r.

Смачивание - это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с твердым или др.жидким телом при наличии одновременного контакта 3-х несмешивающихся фаз.(п-да-нефть-вода; п-да-нефть-газ; п-да-вода-газ).

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.

 

Методы определения:

1. Для изучения смачиваемости поверхности твердых тел и смачивающих свойств жидкостей широко пользуются оптической скамьей.

При этом каплю жидкости, нанесенную на твердую поверхность минерала (шлиф) или горной породы, проектируют с помощью оптической системы в увеличенном виде на экран из матового стекла. Краевой угол смачивания θ измеряют по изображению, полученному на матовом стекле, или по фотографии капли.

2. Измеряют краевой угол смачивания, образуемый поверхностью жидкости и погруженной в нее наклонной пластинкой минерала при погружении или поднятии последней с соответствующей скоростью.

3. Измеряются краевые углы натекания и оттекания, образуемые каплей жидкости на наклонной твердой поверхности. В третьем динамика изменения угла смачивания создается путем отсасывания капиллярной пипеткой нефти или воды из капли. При уменьшении объема капли нефти возникает наступающий угол смачивания, при увеличении ее — отступающий.

4. Углы смачивания в динамике можно измерить при медленном движении мениска в капилляре.

5. Упомянутые методы не воспроизводят пластовых условий. Некоторое представление о смачивающих свойствах вод и природе поверхности поровых каналов можно получить, измеряя скорость пропитывания пористой среды жидкостью или капиллярного вытеснения этой жидкости другой. Для изучения процессов капиллярного пропитывания и взаимного вытеснения нефти и воды обычно используются приборы З.В.Волковой.

В стеклянную трубку 3 при помощи резинового уплотнения 5 вставляют изучаемый песчаник 4, насыщенный остаточной водой и нефтью. Капилляр 1, наполненный вытесняющей жидкостью до конца расширенной части, соединяется с трубкой 3 на шлифе 7. Пространство между торцом образца и пробкой капилляра сообщается с атмосферой при помощи отвода с пробкой 2. На трубке 1 нанесены деления, по которым можно определить количество вошедшей в керн под действием капиллярных сил воды в различные моменты времени. При изучении процесса капиллярного вытеснения нефти трубка наполняется водой и после соединения шлифа 7 открываются пробка 2 и кран 6. Прибор слегка наклоняют и после того, как жидкость достигает торца песчаника, пробка 2 закрывается, прибор вновь устанавливают в горизонтальное положение и проводят наблюдение за процессом капиллярного вытеснения нефти водой.