Акустическое воздействие на ПЗП. Проблемы сейсмоэффекта, страница 2

                              ;                                       , и зависят от природы минерала, иона и жидкости. Процесс протекает самопроизвольно из состояния системы, характеризующегося большей энергией Гиббса в состояние с меньшей энергией Гиббса. Направление процесса и, соответственно, заряд стенки капилляра и пристеночного слоя жидкости, определяется соотношением                 . При              , что соответствует реальным системам, начальный процесс заключается в переходе иона в жидкость:

где     Z        - заряд иона,

          e        - электрон.

В результате реакции стенка и жидкость приобретают отрицательный и положительный заряд. Заряжение системы сопровождается изменением             и             и переходом системы в равновесное состояние. Отрицательный заряд, который получает стенка за счет реакции, приводит к понижению энергии катионов на стенке: точка а и вместе с ней вся кривая а’ак (см.рис.) перемещается вниз. Положительный заряд, который получает раствор, вызывает повышение энергии катионов в жидкости: точка в и кривая квв’’ перемещаются вверх. При равенстве       и           наступает равновесие, сопровождаемое разностью потенциалов                .

3. Строение двойного электрического слоя

          Двойной слой на границе стенка-жидкость создается электрическими зарядами на стенке и ионами противоположного знака, ориентированными в жидкости у поверхности стенки. В формировании ионных обкладок участвуют электростатические и тепловые силы; в результате последних жидкостная сторона двойного слоя имеет размытое, диффузное строение. Также важную роль играет специфическая абсорбция поверхностно-активных ионов и молекул из жидкости - в нефти это асфальтены, нафтеновые кислоты и металлопорфириты. Чем больше их содержание, тем толще двойной слой и сильнее в нем связи. Зависимость толщины двойного слоя от  содержания асфальтенов приведена в табл.1. Зависимость объема жидкости, связанной в двойные слои от типа коллектора приведена в табл.2.

Таблица 1.

Толщина пленки, мкм	% асфальтенов
0,1	1,5
0,45	3
0,8	4,5
1,1	6

Таблица 2.

Порода-коллектор	Фракция, мм	Удельная поверхность,   /г	Объемная абсорбция в пленках,   мг/1г породы	Поверхностная абсорбция, мг/ поверхности х
Аргиллит	0,1-0,09	12,00	6,67-9,88	5,5-8,2
Кварц.песок	0,15-0,1	0,07	0,06-0,03	9,0-47,0
Доломит	0,25-0,1	0,33	0,77	18
Известняк	0,05-0,1	0,3	0,75-9,0	25-100

          Ионная обкладка в жидкости может быть условно разделена на 2 части: 1) плотную; 2) диффузную, созданную ионами, находящимися на расстояниях от стенки, превышающих радиус сольватированного иона. В коллекторах роль ионов могут выполнять полярные молекулы нефти - асфальтены и нафтеновые кислоты. Радиус асфальтеновой мицеллы составляет 5-15 нм - такова толщина плотного слоя. По закону электронейтральности плотность заряда со стороны стенки равна сумме плотностей зарядов в плотной и диффузной части двойного слоя. Чем меньше размер молекулы (иона) в жидкости, и больше ее поверхностный заряд, тем меньше толщина двойного слоя. В концентрированных ионных растворах диффузная часть отсутствует и двойной слой подобен плоскому конденсатору.

          При наложенном на капилляр градиенте давления только внешняя рыхлоупакованная часть диффузного слоя может быть смещена. В этом случае начинается ламинарное течение жидкости. Ионы внешней части диффузного слоя смещаются в сторону течения, что создает разность потенциалов на концах капилляра. В свою очередь, эта разность потенциалов создает движение пристеночных заряженных частиц в обратном направлении, пока не будет достигнуто состояние динамического равновесия. По экспериментальным данным, встречный против градиента давления расход жидкости может составлять 15-20 % прямого расхода.

4. Электрокинетические эффекты в процессе разработки месторождений