Электрофизические процессы. Процессы рабочих агентов (часть 4)

Исследования Б. Б. Дерягина показали, что смачиваемость твердой поверхности зависит от ее микрорельефа — шероховатости. Обычно вдоль трещин и царапин, нанесенных на твердой поверхности, смачиваемость ее увеличивается, а в направлении, перпендикулярном к ним,— затрудняется.
Существенную роль в избирательном смачивании играет порядок смачивания породы жидкостями. Так, например, Б. М. Борисовым показано, что при нанесении капли жидкой серы на пластинку, находящуюся в воде, образуется краевой угол, называемый углом натекания (20°),а при нанесении капли серы на сухую пластинку, которая помещается затем в воду, образуется краевой угол оттекания (24°). Наблюдающаяся задержка в установлении равновесного угла смачивания называется статическим гистерезисом смачивания и вызвана трением при перемещении периметра смачивания по поверхности твердого тела. В случае движения капли жидкости, как показано на рис. 3.5, образуется угол θ3, называемый углом наступления или, по терминологии И. А. Ребиндера, углом опережения, и угол θ2 — угол отступления, или угол запаздывания. При этом угол наступления θ3 всегда превосходит статический угол θ и угол отступления θ2. Описанное явление с изменением краевого угла в процессе движения названо П. А. Ребиндером кинетическим гистерезисом смачивания. Наличие гестерезиса обусловливает зависимость значений смачиваемости от времени контакта и от степени шероховатости твердой поверхности. Чем больше шероховатость поверхности, тем больше проявляются гистерезисные явления. Величина гистерезиса зависит также от скорости перемещения границы раздела фаз по твердой поверхности и от адсорбции на последней различных веществ.
Для того чтобы отделить продуктивный флюид от поверхности породы, необходимо совершить работу адгезии, которая затрачивается на преодоление сил прилипания и определяется уравнением Дюпре:

Из уравнений Дюпре для работы адгезии между одной жидкостью и породой w1,3 и другой жидкостью и породой w2,3 с учетом условия равновесия:

Из полученного уравнения следует, что для снижения краевого угла смачивания и вытеснения продуктивного флюида с поверхности породы необходимо либо повысить разность работ адгезий двух жидкостей, увеличив смачиваемость рабочего агента, либо уменьшить межфазное натяжение между флюидами. Желаемые результаты могут быть достигнуты за счет применения поверхностно-активных веществ (ПАВ) и гидрофилизаторов.

---