Адсорбция и строение адсорбционного слоя.

ПАВ позволяет из гидрофильной породы получать гидрофобную и наоборот. Не все участки породы обладают одинаковыми адсорбционными свойствами. На микровыступах, трещинах адсорбции поглощении идет лучше, такие участки наз. активными центрами объясняется это тем, что у угловых и выступающих молекул степень нескомпенированности силового поля >, чем у атомных молекул поверхности.

Различают физическую и химическую адсорбцию. Физическая (молекулярная адсорбция вызывается Ван- дер- Ваальсовскими силами, химическая адсорбция (хемос-ция) обусловлено взаимодействием адсорбтива с адсорбентом за счет хим. сил: ионная, ковалентные связи. Естественно хем-ция сопровождается с образованием на поверхности более прочных химич. соединений. Процесс адсорбции лучше протекает при низких температурах, а абсорбция хемосорбция при повышенных температурах.

Количественно адсорбция обследуется по формуле:

С₀- начальная конц-ция, (Моль)

А- величина адсорбции, (Моль/м²)

С_р- предельная конц-ция в растворе, (Моль)

S- площадь поверхности адсорбента, (м²)

Нужно учитывать и массу адсорбента М, (г)

А- Моль/г

Понятия адсорбции сопровождается таким понятием как коэффициент поверхностного натяжения s и знания связи м/у А и s является важными.

Связь А и s:

урав-е Гиббса

С- молекулярная конц-я р-ров ПАВ (С_пав,%)

R- универсальная газовая постоянная

Т- абсолютная t- ра;

ds/dC – поверхностная активн. ПАВ

 

Графически величина А в зависимости от конц-ции ПАВ выглядит след. образом:

Как видно, даже при незначительной концентрации ПАВ наблюдается резкое снижение повторного натяжения на границе раздела фаз. Это обстоятельство использ. в практике добычи нефти для снижения межфазного натяжения на границе раздела нефть-вода, нефть-п-да с целью увеличения нефтеотдачи.

Адсорбция ПАВ может происходить мономолекулярным слоем (рис.1) или полимолекулярным слоем (рис.2) (она характерна для сложных веществ).

Нахождение точки перехода от монослойности к полислойности (точка В) дает возможность рассчитать величину А_мах, отвечающую плотнейшей упаковке молекул в молекулярном слое. Знание этой величины и размеров дает возможность точного определения удельной поверхности молекул. Изучению механизма адсорбции ПАВ и его влияние на процессы нефтеизвлечения посвящено достаточное количество научных работ.

 

Обобщая вопросы изучения адсорбции были сделаны след-ие выводы:

1. на величину адсорбции естественных и искусственных ПАВ значительное влияние оказывает минералогический состав пород при прочих равных условиях с увеличением карбонатности и глинистости г.п. А увеличивает.

2. адсорбция нафтеновых кислот, смол, асфальтенов и синтетических ПАВ явл-ся многослойной (полимолекулярной).

Предельная адсорбция для синтетических ПАВ достигается при значительно меньшей концентрации, чем для асфальтенов, смол, нафтеновых кислот.

3. нафтеновые к-ты и асфальтены почти полностью подавляют адсорбцию смол.

4. адсорбция смол не зависит от характеристики минералогического состава пород, уменьшается с ростом температуры и давлений. Адсорбция нафтеновых кислот с повышением давлений остается неизменной.

 

Кроме того для синтетических ПАВ:

1. наименьшее значение А наблюдается при высокой нефтенасыщенности порового пространства. Рост водонасыщенности приводит к увеличению адсорбции (с увеличением S_нефт А уменьшается, а с увеличением S_вод А увеличивается).

2. скорость фильтрации оказывает незначительное влияние на величину адсорбции.

 

Фазовые состояния УВ систем. Общие положения.

В процессе разработки месторождения изменяется Р_пл, иногда t. Эти изменения сопровождаются переходом УВ-ых веществ из одной фазы в др. Чаще наблюдаются такие явления как кристаллизация парафинов, выделения газа, конденсата в газоконденсатных месторождениях. Это сопровождается непрерывным изменением состава газовой и жидкой фаз и переходом различных углеводородов из одной фазы в другую. Особенно быстро такие превращения происходят при движении нефти по стволу скважины от забоя к устью.

Дальнейшее движение нефти и газа к потребителю также сопровождается непрерывными фазовыми превращениями. Закономерности фазовых переходов и фазовое состояние газонефтяных смесей при различных условиях необходимо знать для решения многих задач.

Интенсивность выделения газовой фазы из нефти зависит от многих факторов, основными из которых являются:

- темп снижения давления и температуры при движении нефтяного потока;

- наличие в составе нефти лёгких углеводородов (С₂–С₆);

- молекулярная масса нефти;

- вязкость нефти.

 

Все фазовые переходы подразделяются на переходы первого и второго рода.

I род: плавление и испарение. При этом происходит либо поглощение или выделение тепла (скрытая система) и соответственно меняются объемы системы.

При фазовых переходах II рода тепловой эффект отсутствует и состояние тела изменяется непрерывно.