Файл: Бабалян, Г. А. Физико-химические процессы в добыче нефти.pdf

размытие фронта (кинематическими, диффузионными, гидродина­ мическими и др.). Теория этого вопроса пока не разработана.

На рис. 4 представлено изменение предельной адсорбции в зависимости от скорости движения раствора (ОП-ІО, концентрация

путем анализа непрерывно отбираемых проб и измерением поверх-

А,мг/г

Рис. 4. Изменение предельной адсорбции в зависимости от ско­ рости движения раствора.

/ — 24°С , 1 кгс/см3; 2 — 66° С, I кгс/см3; 3 — 24° С. G4 кгс/см3; 4 — G63 С, 64 кгс/см3: 5 — керн.

ностного натяжения на границе с керосином, что позволяло опре­ делять концентрацию до 0,001%. Суммарную адсорбцию рассчи: тывали по формуле:

А = -Гr S ^ ( C 0 - C ,.) - a ] ,

22

где Vi — объем пробы; Со — исходная концентрация; С{— кон­ центрация в пробе; Р — количество песка; а — количество ОП-10, содержащегося в 0,05%-ном растворе, находящемся в поровом

объеме; і — время.

Как видно из приведенных на рис. 4 данных, температура и давление в рассматриваемых пределах существенно не влияют на

иг от ѵ-А и значения этих скоростей. При большой длине кернодер­ жателя величина ѵі>ѵд, что не удается установить при малой дли­ не кернодержателя, где создается впечатление, что ѵ, = ѵд из-за не­ возможности уловить начало появления раствора.

Таким образом, исследования показывают, что скорость про­ движения фронта раствора при наличии перед ним оторочки воды больше действительной скорости фильтрации раствора. Из этого можно сделать вывод, что раствор движется не по всему сечению образца пористой среды, а по части его, и что раствор проскальзы­ вает относительно некоторой части воды. Это возможно в связи с тем, что слон воды вблизи твердой поверхности обладают упруго­ стью формы, большей плотностью и вязкостью, т. е. меньшей по­ движностью.

С увеличением скорости движения раствора ѵд зона адсорб­ ции расширяется. Это значит, что с увеличением ѵа скорость про­

23

движения фронта предельной адсорбции ѵ2 увеличивается менее интенсивно, чем скорость продвижения фронта раствора Ѵ\.

Сопоставление экспериментальных выходных кривых для опы­ тов, проведенных при одном и том же значении од с образцами пористой среды различной длины, показывает изменение формы и длины концентрационной волны с увеличением пути фильтра­ ции. Мерой длины волны в данном случае служит количество про­ фильтрованной жидкости с момента появления ПАВ на выходе до окончания опыта. Отсчет количества профильтрованной жидкости здесь начат после отбора объема ее, равного одному поровому объему. Очевидно, с увеличением протяженности пористой среды участок в зоне адсорбции с резким повышением относительных концентраций С0/С; будет уменьшаться вплоть до полного исчез­ новения. То же будет наблюдаться с увеличением ѵд при заданной длине пористой среды. Для достижения предельной адсорбции при одной и той же длине пористой среды количество прокачан­

= 2 см/ч — 950 см3.

По существу в описанных опытах заполнявшая ранее поровое пространство вода являлась как бы заранее заданной «неактив­ ной» частью раствора или, как это принято называть, валом не­ активной воды (искусственно созданным). Как видно, этот вал в процессе фильтрации раствора не возрастает, а, наоборот, умень­ шается, так как скорость движения фронта раствора больше ско­ рости фильтрации. Для песка кирмакинской свиты Апшеропа по­ лучена эмпирическая зависимость между временем достижения предельной адсорбции в пористой среде тд и концентрацией С ра­ створа:

т 4 = 30,4— .

С

Такая же зависимость получена для песка апшеронского яруса:

Взаимодействие ПАВ с породой возможно и в условиях, когда поровое пространство частично занято нефтью.

На рис. 6 показаны адсорбция и десорбция при фильтрации 0,2%-ного раствора ПАВ (ОП-Ю) и вытеснении им нефти из пе­ ска при различной его начальной водонасыщенности. Максимуму кривых соответствует предельная величина адсорбции АЩ1. После достижения предельной адсорбции проводилась фильтрация воды с целью десорбции ПАВ.

Зависимость предельной адсорбции от водонасыщенности пе­ ска показана на рис. 7 (кривая 1). Предельная адсорбция интен­ сивно возрастает при увеличении водоиасыщенности до 30—40%. Зависимость количества адсорбированного и недесорбированного

24

ПАВ от водонасыщенности песка представлена кривыми 2, 3 и 4. Результаты опытов по адсорбции и десорбции дают основание счи­ тать, что наименьший расход ПАВ будет в том случае, когда за­ лежь содержит малое количество остаточной воды и при этом про­ водится внутриконтурное заводнение с самого на­ А'Мг/г чала разработки. Здесь

вотличие от. адсорбции

встатических условиях предельная адсорбция меньше для песка, смо­ ченного нефтью, чем для песка, смоченного водой, что можно объяснить

уменьшением адсорбиру­ 0,8

зал, что в основе науч­ ных методов подбора, сравнительной оценки и контроля смазоч­

ных жидкостей должны лежать исследования молекулярного взаимодействия этих жидкостей и их отдельных компонентов с поверхностью металла.

2S

Действие адсорбционных слоев на границе раздела металл — вода подобно такому же действию на границе раздела металл — неполярное масло. Но ориентация полярных молекул адсорбента, вероятно, имеет обратное направление. О гидрофобностн ювениль­ ной поверхности металла имеются данные в работах П. А. Ребин­ дера [80]. Здесь, вероятно, адсорбированные молекулы также по­ движны и способны к переориентации в зависимости от условий образования н существования граничного слоя, подобно поворотам

молекул па границе с масля­

При выборе поверхностно-активных добавок и особенно определе-

.нии их рабочих концентраций необходимо знать изотермы адсорб­ ции этих веществ из водных растворов на металлических поверх­ ностях.

Для изучения физико-химических характеристик водных сред разработана методика определения адсорбции из водных раство­ ров [88, 89], позволяющая измерять величину адсорбции на сплош­ ной поверхности металла. Методика состоит в следующем. Поверх­ ность стали вводится в соприкосновение с водным раствором ПАВ известной концентрации и выдерживается при постоянной темпера­ туре до наступления равновесной адсорбции. Затем определяется концентрация ПАВ в объеме жидкости после адсорбции и рассчи­ тывается количество адсорбировавшегося вещества на единице по­ верхности металла. Разница концентраций раствора до и после адсорбции определяется по оптической плотности раствора в ульт­ рафиолетовой области спектра при помощи кварцевого спектро­ фотометра СФ-4. Величина этой разницы, достаточная для изме­ рения адсорбции с относительной ошибкой не более 10—15%, обес­ печивается выбором формы и размеров металлического сосуда, стенки которого являются адсорбирующей поверхностью. На рис. 8

26