Силы, удерживающие рабочие агенты и продуктивные флюиды (часть 2)

Распределение фаз в порах определяет форму области течения каждой из фаз и тем самым величину сопротивления, испытываемого этой фазой при движении. Капиллярные силы влияют как на распределение давления в фазах, так и на взаимное расположение фаз в поровом пространстве. Соответственно и процессы фильтрации флюидов идут по-разному в зависимости от характерного времени фильтрационного процесса и размеров области течения. Капиллярные силы создают в пористой среде перепал давления, величина которого ограничена и не зависит от размера области. Перепад внешнего давления создает фильтрационный поток между двумя точками. Если размеры области малы, то при достаточно медленном движении капиллярные силы могут превзойти внешний перепад давления. Поэтому в такой области время установления равновесного распределения фаз значительно меньше, чем время, за которое происходит заметное изменение средней насыщенности под действием фильтрационного потока. Таким образом, при исследовании локальных процессов, т. е. процессов, происходящих в элементарном макрообъеме, распределение фаз в порах обычно можно считать равновесным.
Капиллярные силы имеют существенное значение при движении в капиллярах двухфазных систем жидкость-жидкость, жидкость-газ. Предположим распространенный случай - две несмешивающиеся между собой жидкости распределены в капилляре, причем не смачивающая капилляр жидкость распределена в нем в виде капелек или столбиков с выпуклыми менисками, которые отделяются от стенок капилляра пограничной пленкой смачивающей жидкости. Под действием капиллярных сил столбики несмачивающей жидкости стремятся принять шарообразную форму, оказывал при этом давление на неподвижную пленку. Благодаря этому происходит отток смачивающей жидкости из пространства, отделяющего столбик несмачивающей жидкости от стенок капилляра, продолжающийся до тех пор, пока пленка не достигнет равновесного неподвижного состояния.
При неподвижной пограничной пленке, отделяющей несмачивающую жидкость от стенок поровых каналов, или при размере капель, превышающем наименьший поперечный размер пор, для приведения капли в движение необходимо преодолеть разность капиллярных давлений менисков этих капель, обусловленную различной их кривизной. При этом величина перепада давления, необходимая для преодоления капиллярных сил, тем больше, чем меньше размер порового канала, чем больше поверхностное натяжение и чем больше капель, последовательно расположенных по направлению движения. Это явление в пористой среде применительно к газированной жидкости известно в нефтепромысловой практике под названием эффекта Жамена. На преодоление капиллярных сил, обусловленных этим явлением, затрачивается значительная часть пластовой энергии. Поэтому ослабление эффекта Жамена с помощью ПАВ, снижающих действие капиллярных сил - перспективный путь интенсификации геотехнологических процессов.

---