Роль капиллярных явлений на добычу нефти и газа

МИНИСТЕРСТВО  ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

 

Филиал РГУНиГ им. И. М. Губкина в г. Ташкент

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

По дисциплине: «Физика пласта»

На тему: «Роль  капиллярных явлений на добычу нефти  и газа»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 

гр. РГ-12-01

Абуев Ш.

 

Проверил: преподаватель 

Муминов А. С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ташкент-2014

СОДЕРЖАНИЕ

 

Капиллярные явления

Роль капиллярных  явлений при вытеснении нефти  водой из пористых сред

Использованная  литература

________________________________________________________________________

Капиллярные явления

Капиллярные явления - физические явления, обусловленные действием поверхностного натяжения на границе раздела несмешивающихся сред. К капиллярным явлениям относят обычно явления в жидких средах, вызванные искривлением их поверхности, граничащей с др. жидкостью, газом или собственным паром.

Искривление поверхности  ведёт к появлению в жидкости дополнительного капиллярного давления D_p, величина которого связана со средней кривизной r поверхности уравнением Лапласа: D_p = p₁ — p₂ = 2s₁₂/r, где (s₁₂ — поверхностное натяжение на границе двух сред; p₁ и p₂ — давления в жидкости 1 и контактирующей с ней среде (фазе) 2. В случае вогнутой поверхности жидкости         (r < 0) давление в ней понижено по сравнению с давлением в соседней фазе: p₁ < p₂ и    D_p < 0.

Для выпуклых поверхностей (r > 0) знак Dp меняется на обратный. Капиллярное  давление создаётся силами поверхностного натяжения, действующими по касательной  к поверхности раздела. Искривление  поверхности раздела ведёт к  появлению составляющей, направленной внутрь объёма одной из контактирующих фаз. Для плоской поверхности  раздела (r = ¥) такая составляющая отсутствует  и 

D_p = 0.

Капиллярные явления охватывают различные случаи равновесия и движения поверхности жидкости под действием  межмолекулярных сил и внешних  сил (в первую очередь силы тяжести).

Высота поднятия жидкости в капиллярной трубке h определяется уравновешиванием лапласовского и гидростатичесого давлений:

Высота подъёма (опускания) уровня жидкости в капилляре будет  равна:

, где 

• ρ - плотность жидкости
• σ - поверхностное натяжение
• R - радиус сферической формы мениска

Капиллярные   явления   можно наблюдать   не   только   в трубках, но и в узких щелях. Если опустить в воду две стеклянные пластины так, чтобы между ними образовалась узкая щель, то вода между пластинами поднимется, и тем выше, чем ближе они расположены. Капиллярные явления играют большую роль в природе и технике. Множество мельчайших капилляров имеется в растениях. В деревьях по капиллярам влага из почвы поднимается до вершин деревьев, где через листья испаряется в атмосферу. В почве имеются капилляры, которые тем уже, чем плотнее почва. Вода по этим капиллярам поднимается до поверхности и быстро испаряется, а земля становится сухой. Ранняя весенняя вспашка земли разрушает капилляры, т. е. сохраняет подпочвенную влагу и увеличивает урожай.

В технике капиллярные  явления имеют огромное значение, например, в процессах сушки капиллярно-пористых тел и т. п. Большое значение капиллярные явления имеют в строительном деле. Например, чтобы кирпичная стена не сырела, между фундаментом дома и стеной делают прокладку из вещества, в котором нет капилляров. В бумажной промышленности приходится учитывать капиллярность при изготовлении различных сортов бумаги. Например, при изготовлении писчей бумаги ее пропитывают специальным составом, закупоривающим капилляры. В быту капиллярные явления используют в фитилях, в промокательной бумаге, в перьях для подачи чернил и т. п.

Роль капиллярных  явлений при вытеснении нефти  водой из пористых сред

Поровое пространство нефтесодержащих  пород представляет собой огромное скопление капиллярных каналов, в которых движутся несмешивающиеся  жидкости, образующие мениски на границе  раздела фаз. Этим обстоятельством  обусловлено существенное влияние  капиллярных явлений на процессы вытеснения нефти.

Если порода гидрофильна, то в области водонефтяного контакта давление, развиваемое менисками, способствует процессам капиллярного впитывания и перераспределения жидкостей.

Кроме того, капиллярные  силы влияют на процессы диспергирования  и коалесценции (слияния) частиц нефти  и воды в пористой среде.

Интенсивность упомянутых капиллярных  процессов зависит в той или  иной степени от величины капиллярного давления.

Изменяя качества нагнетаемых  в залежь вод, можно воздействовать на их поверхностное натяжение на границе с нефтью, смачивающие  характеристики, а также вязкостные свойства. Это означает, что изменяя  упомянутые свойства, мы прежде всего  влияем на комплексный параметр –  капиллярные свойства пластовой  системы, т.е., на значение и знак капиллярного давления.

В гидрофобных пластах, где  возникает противодействие вытеснению нефти водой, капиллярные силы вредны. Лучший результат можно получить, если нефть вытесняется водным раствором  с низким значением межфазного натяжения.

Роль капиллярных сил  в гидрофильных породах заключается  в использовании эффекта впитывания воды в нефтенасыщенные блоки  для существенного увеличения извлекаемых  запасов нефти из трещиновато-пористых коллекторов.

Считается, что во всех случаях  водные растворы, развивающие в пористой среде высокое капиллярное давление, более предпочтительны для заводнения нефтяных залежей.

Благоприятное влияние капиллярных  процессов в зоне водонефтяного  контакта на нефтеотдачу неоднородного  пласта выражено в гораздо меньшей  степени.

Изучение процессов вытеснения нефти водой с учетом капиллярных  процессов и капиллярных характеристик  пластовых систем позволяет определить влияние на нефтеотдачу как условий  вытеснения, так и физико-химических свойств пластовых жидкостей  и пород.

 

 

 

 

 

Использованная  литература

Гиматудинов Ш. К. Ширковский А.И., Физика нефтяного и газового пласта (2005)

Д. Ю. Митюк, В. И., Фролов, Физическая и коллоидная химия

  - -