Cтраница 4
Как следует из уравнения (7.3), капиллярные давления обратно пропорциональны радиусу, а диаметр капилляров в горной породе может быть настолько мал, что капиллярные давления достигнут нескольких мегапаскалей. Капиллярное давление благоприятствует вытеснению нефти водным фильтратом, но препятствует вытеснению фильтрата нефтью. Существующий перепад давления может оказаться недостаточным для вытеснения фильтрата из мелких капилляров, особенно в непосредственной близости к стволу скважины, где перепад давления на границе раздела нефти и воды приближается к нулю. Этот механизм, который авторы определяют как водяное блокирование, приводит к необратимому ухудшению коллекторских свойств в призабойной зоне и даже прекращению притока пластового флюида в скважину из сильно истощенного коллектора. [46]
Асфальтосмолистые вещества нефти менее поверхностно-активны, но тоже адсорбируются на границе раздела нефти с водой. Этот процесс, так же как и адсорбция нафтеновых кислот, сопровождается уменьшением поверхностного натяжения. Характерным свойством асфальтенов является их способность конденсироваться в адсорбционном слое на границе раздела фаз с образованием твердообразных пленок. Вследствие этого адсорбция асфальтенов на границе раздела нефти с водой необратима и образующийся адсорбционный слой имеет большую прочность. [47]
Большой интерес представляет процесс адсорбции нафтеновых кислот на границе раздела нефти с щелочной пластовой водой. В этом случае в адсорбционном слое происходит реакция взаимодействия карбоксильной группы нафтеновой кислоты с ионом щелочного металла с образованием щелочной соли нафтеновой кислоты. Образующиеся соединения более поверхностно-активны, чем нафтеновые кислоты. Следствием образования таких соединений в поверхностном слое является очень сильное уменьшение поверхностного натяжения на границе раздела нефти с водой. [48]
Основной задачей эмульгаторов является диспергирование эмульгирующей фазы. В эмульсионных буровых растворах основным эмульгатором является твердая фаза, особенно глинистая ( 20 %), что зачастую позволяет получать их без химической обработки и введения специальных эмульгаторов. При низком содержании твердой фазы и в минерализованных средах суспензия начинает сразу разделяться, при прекращении ее перемешивания из-за очень высокого поверхностного натяжения на границе раздела нефть-вода, стремясь к уменьшению площади поверхности раздела. Практически все химреагенты в той мере, в которой они пеп-тизируют или стабилизируют глинистую фазу, являются активными эмульгаторами. Но для повышения стабильности и дисперсности эмульсий требуются специальные эмульгаторы ( ПАВ), которые снижают поверхностное натяжение на границе раздела, способствуя образованию устойчивой дисперсной системы мельчайших капелек одной жидкости в другой. Поверхностное натяжение на границе раздела нефть-вода составляет около 50 мН / м, а эффективный эмульгатор снижает его примерно до 10 мН / м и менее. В большинстве эмульсий нефть является дисперсной фазой, а вода дисперсионной средой, однако с помощью подходящего эмульгатора можно приготовить инвертную эмульсию, где дисперсной фазой является вода. Помимо снижения поверхностного натяжения на границе раздела, эмульгатор стабилизирует эмульсию, так как его молекулы адсорбируются на границе раздела нефти и воды, образуя поверхностную пленку вокруг капелек. Эта пленка действует как физический барьер, препятствующий слиянию капелек при их соприкосновении. Капельки эмульсии могут нести небольшой электростатический заряд, сохраняющийся только при низкой минерализации ( т.е. слабой электрической проводимости) воды. [49]