Реферат на тему Поверхностные явления в пластах и их взаимосвязь с проницаемостью пластов

Содержание:

Введение……………………………………………………………………………………….. 3

1 Поверхностное
натяжение пластовых жидкостей…………………………. 4

2 Смачивание
и краевой угол……………………………………………………….. 6

3 Работа
адгезии и теплота смачивания…………………………………………. 9

4 Статический
и кинетический гистерезисы смачивания………………… 11

5 Капиллярные
явления в насыщенных пористых средах и их роль в процессах вытеснения нефти
водой……………………………………………………………………….. 13

Заключение…………………………………………………………………………………. 16

Список литературы……………………………………………………………………… 17

Введение:

Проницаемость – важнейший параметр, характеризующий
проводимость коллектора, т. е. способность пород пласта пропускать к забоям
скважин нефть и газ.

Абсолютно непроницаемых тел в природе нет. Однако при
существующих в нефтяных пластах сравнительно небольших перепадах давлений
многие породы из-за малых размеров пор в них оказываются практически мало или
совсем непроницаемыми для жидкостей и газов (глины, сланцы и др.).

В свою очередь, пористая среда – это огромное скопление
капиллярных каналов и трещин, поверхность которых очень велика. Например, один
кубометр горной породы может содержать несколько гектаров поверхности слагающих
ее частиц. Поэтому закономерности движения в пласте во многом зависят от
свойств граничных слоев соприкасающихся флюидов и процессов, происходящих на
поверхности их контакта с породой (поверхностные явления).

Поверхностные явления сказались и на процессе формирования
залежей, например, степени гидрофобизации породы, строении газо-нефтяного
контакта и водо-нефтяного контакта и т.д. важнейшую проблему увеличения
нефтеотдачи пластов нельзя решить без детального изучения процессов,
происходящих на поверхностях контакта минералов с пластовыми жидкостями и
свойств тонких слоев жидкостей, соприкасающихся с породой.

Цель реферата – изучение поверхностных явлений в пластах и
их взаимосвязи с проницаемостью пластов.

Задачи реферата:

– рассмотреть поверхностные явления в пластах, выявить
параметры, определяющие степень проявления молекулярно-поверхностного
взаимодействия на границах раздела фаз;

– проанализировать влияние поверхностных явлений на
проницаемость пластов, определить их взаимосвязь.

Заключение:

Нефтяные пласты представляют собой огромное скопление капиллярных
каналов и трещин с громадной площадью поверхности. Вследствие этого
поверхностные явления играют решающую роль в процессах взаимного вытеснения
нефти, воды и газа. В частности, нефтеотдача пластов, фазовые проницаемости во
многом обусловлены поверхностными явлениями. С этими же явлениями сталкиваются
при разрушении водонефтяных эмульсий, обезвоживании нефти, при борьбе с
отложениями асфальто-смолистых и парафиновых веществ в призабойной зоне пласта,
на нефтепромысловом оборудовании.

Поверхностные явления в нефтяном пласте существуют на
границах раздела: нефть-вода, нефть-газ, нефть-порода, вода-газ, вода-порода,
газ-порода. Степень проявления молекулярно-поверхностного взаимодействия на
границах раздела фаз определяется коэффициентом поверхностного натяжения,
краевым углом избирательного смачивания, работой адгезии, теплотой смачивания.
Существуют капиллярные явления в насыщенных пористых средах, которые играют
большую роль в процессах вытеснения нефти водой.

Если поверхностное натяжение
между двумя жидкостями, газом и жидкостью можно измерить, то на поверхности
раздела породы-жидкости и породы-газа измерить трудно. Поэтому для изучения
поверхностных явлений на границе порода-жидкость пользуются косвенными методами
изучения поверхностных явлений: измерением работы адгезии и когезии,
исследованием явлений смачиваемости и растекаемости, изучением теплоты
смачивания.

Фрагмент текста работы:

1 Поверхностное
натяжение пластовых жидкостей

Помимо вязкости жидкостей и газов, на их проницаемости
отражается взаимодействие с поверхностью частиц породы (смачиваемость) и
способность образовывать пленки на границе раздела двух сред (поверхностное
натяжение).

К поверхностным свойствам и явлениям относятся:
поверхностное натяжение, смачивание, капиллярные силы, адсорбция [1–3].

Рассмотрим поверхностное натяжение пластовых жидкостей. Его
можно использовать для оценки свойств контактных фаз, закономерностей
взаимодействия жидкостей и твердых тел, процессов адсорбции, количественного и
качественного состава полярных компонентов в жидкости, интенсивности проявления
капиллярных сил и т. Д. На различных границах раздела. Поверхностное натяжение
жидкостей можно определить на основе молекулярного механизма образования
поверхностной свободной энергии и энергетической природы поверхностного
натяжения [2].

Молекулы в жидкости в равной степени подвержены влиянию
других молекул и могут двигаться в любом направлении, не потребляя энергии.
Чтобы переместить молекулы в поверхностный слой, требуется дополнительная
энергия. Этот эффект проявляется, например, когда необходимо «растянуть»
поверхность жидкости, т.е. увеличить его объем. Тогда поверхностное натяжение
можно определить по работе, необходимой для образования поверхностного блока
[3].

С повышением температуры поверхностное натяжение чистой
жидкости на границе раздела с паром уменьшается, что связано с ослаблением
межмолекулярных сил с ростом температуры. А с увеличением давления
поверхностное натяжение жидкости на границе с газом уменьшается. Это связано с
уменьшением поверхностной свободной энергии за счет сжатия газа и растворения
его в жидкости [2].

Еще более сложная зависимость поверхностного натяжения масла
от давления на границе с газом. Хотя его общая природа остается такой же, как и
для воды, количественные изменения поверхностного натяжения на границе с газом
для нефти при повышении давления зависят от многих дополнительных факторов —
химического состава нефти, количества растворенного газа и его состава, природы
полярных. Компоненты, их количество и т. д. Чем выше растворимость газа, тем
сильнее снижается поверхностное натяжение масла с увеличением давления [2, 3].

Коэффициент поверхностного натяжения – это работа,
необходимая для образования единицы новой площади поверхности раздела фаз в
обратимом изотермическом процессе при постоянном давлении и постоянных
химических потенциалах. С другой стороны, коэффициент поверхностного натяжения
– это сила, необходимая для образования единицы новой поверхности.

Значения коэффициента поверхностного натяжения для каждой
жидкости зависят от межмолекулярных сил, которые определяются строением молекул
и полярностью жидкости. Полярность характеризует степень сцепления молекул и
зависит от таких характеристик вещества, как диэлектрическая проницаемость,
поляризуемость, дипольный момент [3, 4].

Значительные изменения поверхностного натяжения нефти на
различных поверхностях раздела в зависимости от давления и температуры в
пластовых условиях необходимо учитывать при оценке капиллярных процессов в
пористой среде. На границе с газом значение капиллярных давлений может быть
меньше, чем это наблюдается в лабораторных условиях при низких давлениях. На
разделе нефть – вода с ростом давления интенсивность капиллярных процессов
может возрастать [2]. 2 Смачивание
и краевой угол

Изучению явлений смачивания в нефтепромысловом деле уделяется
очень большое внимание, т.к. по нему можно судить о вытесняющей способности
воды и нагнетаемых в пласт жидкостей.

Величину поверхностного натяжения твердого тела
непосредственно измерить трудно. Поэтому для исследования процессов
взаимодействия твердых тел с жидкостями и газом пользуются косвенными методами
изучения поверхностных явлений, протекающих на контактах между твердыми и
жидкими телами. К таким методам относятся измерение работы адгезии,
исследование теплоты смачивания и углов избирательного смачивания и т. д.
Адгезия измеряется работой, которую надо затратить, чтобы оторвать твердое тело
от жидкости в направлении нормали к поверхности раздела.

Если на поверхность твердого тела нанести каплю жидкости, то
под действием молекулярных сил она растекается по поверхности твердого тела и
принимает форму линзы (рисунок 1).

В нефтяном пласте всегда приходится иметь дело как минимум с
тремя фазами (фазами в физике нефтяного пласта называют любые несмешивающиеся
среды: твердый скелет, воду, нефть или газ). Если смачивание твердой
поверхности происходит одной фазой в присутствии другой, такое явление
называется избирательным смачиванием.

Краевым углом избирательного смачивания называют угол, образованный
твердой поверхностью и касательной к поверхности одной жидкости в присутствии
другой в точке ее периметра, который отсчитывается в сторону более полярной
жидкости [3].