Смачиваемость твердой поверхности пород пластовыми жидкостями и газами и методы ее определения. Зависимость смачиваемости пород от давле

Наиболее  вероятной считается молекулярная природа гистерезиса. Он зависит  от прочности сцепления с твердой  поверхностью молекул соприкасающихся  фаз. При вытеснении из пор нефти  воде приходится удалять с твердой  поверхности адсорбированные молекулы полярных компонентов нефти. Поэтому  возникает дополнительное сопротивление  растеканию воды по поверхности. В зависимости  от порядка смачивания величина этих сил сопротивления неодинакова, чем и обусловлено отличие  отступающих и наступающих углов.

В пластовых  условиях гистерезис смачивания осложняется  наличием остаточной воды, которая, по-видимому, способствует улучшению смачивания поверхности капиллярных каналов  вытесняющей водой.

 

5 Свойства МИНЕРАЛОВ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД

 

При решении  конкретно-научных задач нефтегазопромысловой геологии одна из исходных задач - изучение внутреннего строения залежи нефти  и газа. Суть этой задачи сводится к  выделению в объеме залежи геологических  тел, сложенных породами-коллекторами и породами-неколлекторами, а затем к выделению в объеме, занятом породами-коллекторами, геологических тел, различающихся значениями основных геолого-промысловых свойств - пористости, проницаемости, продуктивности и т.п. Другими словами, в статическом геологическом пространстве необходимо выделить некоторую систему на основе списка свойств, соответствующего цели исследования, и выявить структуру этой системы.

При отнесении  породы к коллекторам или неколлекторам необходимо исходить из возможности движения нефти или газа в ее поровом пространстве. Коллектором называется горная порода, обладающая такими геолого-физическими свойствами, которые обеспечивают физическую подвижность нефти или газа в ее пустотном пространстве. Порода-коллектор может быть насыщена как нефтью или газом, так и водой. Выше ВНК (ГВК) коллектор нефтенасыщен (газонасыщен), ниже - водонасыщен. Порода-коллектор водонасыщена за внешним контуром нефтеносности, нефтенасыщена во внутреннем контуре нефтеносности, газонасыщена во внутреннем контуре газоносности.

Как показывает практика, не все породы-коллекторы, содержащие физически подвижную  нефть, отдают ее при существующих в  наше время технологии и системах разработки. В связи с этим коллекторы делят на продуктивные и непродуктивные, т.е. отдающие и не отдающие нефть  или газ при современных системах разработки.

Способность пород-коллекторов содержать нефть, газ и воду обусловливается наличием в породах пустот, т.е. существованием пустого пространства (или пустотности), которое может быть представлено порами, кавернами и трещинами. В соответствии со сказанным емкостные свойства коллекторов нефти или газа обусловливаются пористостью, кавернозностью и трещиноватостью.

Свойства  поверхности минералов в значительной мере зависят от степени взаимодействия породы с нефтью, в результате которого свойства поверхности поровых каналов  претерпевают значительные изменения.

Некоторые исследователи  считают, что нефть полностью  гидрофобизирует породы. Фактически же свойства поверхностей раздела порода – нефть, по-видимому, отличаются большим разнообразием и, несмотря на значительную гидрофобизацию поверхностно-активными веществами нефти, на поверхности минералов остаются гидрофильные микроучастки, хорошо смачиваемые водой. По этой причине вода может проникать с той или иной скоростью в нефтенасыщенные образцы под действием лишь капиллярных сил, что подтверждается опытами по капиллярному пропитыванию естественных кернов, насыщенных нефтью, вода проникает в керн под действием капиллярных и поверхностных сил.

Свойства  поверхности поровых каналов  нефтесодержащих пород влияют на закономерности фильтрации жидкости и  газов в пористой среде. Они определяют в значительной степени количество и пространственное расположение в  порах пласта остаточной нефти и  погребенной воды. Свойства поверхности  пород оказывает большое влияние  на относительные проницаемости  для различных фаз, на величину и  знак капиллярного давления (т.е. на направление  действия капиллярных сил), от них  зависят электрические свойства пород и т. д. Поэтому изучению свойств поверхности минералов, слагающих нефтесодержащие пласты, уделяется возрастающее внимание.

По данным многих исследователей капиллярные  процессы пропитывания и перераспределения жидкостей в пористой среде в пластовых условиях протекают значительно интенсивнее, чем в атмосферных условиях, так как с повышением температуры, давления и с увеличением количества растворенного газа в нефти степень гидрофильности образца возрастает вследствие уменьшения адсорбции компонентов нефти стенками породы. Это означает, что нефть не полностью гидрофобизирует поверхность минералов также и в пластовых условиях.

Неоднородность  свойств поверхности минералов  по смачиваемости можно объяснить многими причинами. Большое влияние на свойства поверхностей оказывают процессы адсорбции, которые зависят от большого многообразия факторов, связанных как с составом пластовых жидкостей и пород, так и с условиями их контакта в пласте. Кроме явлений адсорбции, свойства поверхности минералов определяются процессами химического взаимодействия жидкостей и минералов, ионного обмена, растворения и электрокинетическими явлениями. Значительное влияние на эти процессы оказывает сложное строение самой поверхности минералов.

Неоднородность  поверхности зерен может быть следствием:

1) разрушения кристаллов не строго  по плоскостям спайности;

2) отличия свойств ребер кристалла,  от свойств его граней;

3)множества «микродефектов» кристаллической  решетки минералов с порядком  величин отдельной ячейки кристаллической  решетки: «микродефекты» подвижны, и они влияют на адсорбционные  процессы;

4) значительной неоднородности  свойств поверхности и отдельных  микроучастков зерен, связанной с наличием на них множества мельчайших трещин и неровностей.

Из теории катализа известно, что многие твердые  поверхности состоят из участков различной активности и поверхностные  реакции на твердых телах протекают  преимущественно на локализованных активных участках. Разные по активности центры способны, по видимому, адсорбировать различные вещества, и в результате взаимодействия поверхности минерала с нефтью, водой и поверхностно-активными компонентами, содержащимися в них, физико-химические свойства мельчайших микроучастков оказываются весьма различными. Все это дает основание предопологать, что поверхность поровых каналов нефтесодержащих пластов неоднородна по смачиваемости.

 

Заключение

 

На заре цивилизации  нефть не играла большой роли в  быту и технике. До нас дошли скупые сведения о том, что она применялась  греками, египтянами и ассирийцами  преимущественно для медицинских  целей, в строительном деле (асфальт), при изготовлении туши, в военном  деле ("греческий огонь"), а также  для освещения комнат и смазки колёс.

Признание как дешёвого топлива  и источника ценных продуктов  нефть получила только за последние  сто лет. В данный момент развитие техники и промышленности невозможно себе представить без использования  нефти и продуктов её переработки.

Из нефти  вырабатываются горючее для двигателей внутреннего сгорания, топлива для  газовых турбин и котельных установок, смазочные масла, битумы для дорожных покрытий, сажа для резиновой промышленности, кокс для электродов и множество  других промышленных и потребительских  товаров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

 

1. Юферов Ф. М. Методика исследования нефтеносных пород. М., 1976.

 

2. Гимаутдинов Ш. К.  Физика нефтяного и газового пласта.  М., 1981.

 

3. Ермилов О. М. Физика пласта, добыча и подземное хранение газа. Л., 1967.

 

4. Постников И. М. Физико-химические процессы в газонефтяных пластах. Киев, 1960.

 

5. Муравьев И. М.  Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений.  М., 1958.

 

6. Оркин Г. К., Кучинский П. К. Физика нефтяного пласта. - М.: Гостоптехиздат, 1955. - 299 с.