Нефтяной пласт

        Нефтяной пласт представляет собой залежь осадочных горных пород в виде тела, более или менее однородного по составу, с огромным скоплением капиллярных каналов и трещин, поверхность которых очень велика. Мы уже видели, что иногда поверхность поровых каналов в 1м³ нефтесодержащих пород составляет несколько гектаров. Поэтому закономерности движения нефти в пласте и ее вытеснения из пористой среды наряду с объемными свойствами жидкостей и пород ( вязкость, плотность, сжимаемость и др.) во многом зависят от свойств пограничных слоев соприкасающихся фаз и процессов, происходящих на поверхности контакта нефти, газа и воды с породой.

        Более интенсивное проявление  свойств пограничных слоев по  мере диспергирования ( дробления) тела обусловлено возрастанием при этом числа поверхностных молекул по сравнению с числом молекул, находящихся внутри объема частиц. В результате с ростом дисперсности системы явления, происходящие в поверхностном слое, оказывают все большее влияние по движению воды и газа в нефтяных и газовых коллекторах.

        Поверхностные явления и поверхностные  свойства пластовых систем, по-видимому, сказались также на процессах  формирования нефтяных и газовых  залежей. Так, например, степень  гидрофобизации поверхности поровых каналов нефтью, строе-кие газонефтяного и водонефтяного контактов, взаимное расположение жидкостей и газов в пористой среде, количественное соотношение остаточной воды и нефти и некоторые другие свойства пласта обусловлены поверхностными и капиллярными явлениями, происходившими в пласте в процессе формирования залежи.

        Очевидно также, что важнейшую  проблему увеличения нефтеотдачи пластов нельзя решить без детального изучения процессов, происходящих на поверхностях контакта минералов с пластовыми жидкостями, и свойств тонких слоев жидкостей, соприкасающихсы с породой.

         Физико-химические свойства поверхностей  раздела различных фаз и закономерности  их взаимодействия характеризуются  рядом показателей – поверхностным  натяжением границы раздела фаз,  явлениями смачиваемости и растекания, работой адгезии и когезии, теплотой смачивания.

         Определение понятия поверхностного  натяжения σ связывается с  работой обратимого изотермического  процесса образования единицы новой площади поверхности раздела фаз при постоянстве давления и химических потенциалов компонентов.

          По поверхностному натяжению  пластовых жидкостей на различных  поверхностях раздела можно судить  о свойствах соприкасающихся  фаз, о закономерностях взаимодействия  жидких и твердых тел, о процессах  адсорбации, о количественном и качественном составе полярных компонентов в жидкости, об интенсивности проявления капиллярных сил и т. д.

          Влияние температуры и давления на поверхностное натяжение жидкостей можно установить, исходя из молекулярного механизма возникновения свободной поверхностной энергии и энергетической сущности поверхностного натяжения.

         С повышением температуры уменьшается  поверхностное натяжение чистой  жидкости на границе с паром,  что связано с ослаблением  межмолекулярных сил с ростом  температуры. Эта зависимость  определяется следующей формулой:

                                              ( 1 – yt)               ( VI. 1)

где и – поверхностные натяжения системы ( мН/м) при температурах t и 0 ; у – температурный коэффициент поверхностного натяжения, сохраняющий свойства константы при температурах вдали от критической точки, 1/ ; t – температура,

        В табл. VI. 1 приведены температурные коэффициенты некоторых жидкостей.

        С увеличением давления поверхностное  натяжение жидкости на границе  с газом понижается. Это связано  с уменьшением свободной поверхностной  энергии вследствие сжатия газа  и его растворения в жидкости. В табл. VI. 2 приведены результаты измерений поверхностного натяжения воды при различных температурах и давлениях.

                                                                                                               Таблица VI. 1

Температурные коэффициенты некоторых  жидкостей

     Еще  более сложна зависимость поверхностного  натяжения нефти от давления  на границе с газом. Хотя ее общий характер остается таким же, как и для воды, количественные изменения σ на границе с газом для нефти с увеличением давления зависят от многих дополнительных факторов – химического состава нефти, количества растворенного газа и его состава, природы полярных компонентов и их количества и т. д. На рис. VI. 1 приводятся результаты измерений поверхностного натяжения нефти на границе с газом при различных давлениях, полученные  М. М. Кусаковым, Н. М. Лубман и А. Ю. Кошевник. Оказалось, что чем выше растворимость газа, тем интенсивнее уменьшается поверхностное натяжение нефти с повышением давления.

       Поверхностное  натяжение  дегазированной малополярной нефти на границе с водой в пределах давлений, встречающихся в промысловой практике, мало зависит от давления и температуры ( рис. VI.2). Это объясняется относительно небольшим и примерно одинаковым изменением межмолекулярных сил