Капиллярно-пористые среды

Для гетерогенных сред эта формула верна только в первом приближении, так как не включает параметры, характеризующие структурные особенности капиллярно-пористой среды. [c.114]

С различными особенностями процессов фильтрации в капиллярно-пористых средах можно ознакомиться в [25-29]. [c.105]

Капиллярно-пористые среды [c.156]

Представления о капиллярно-пористых средах намного шире описанных в данном разделе. Для более детального изучения этой темы можно рекомендовать [3-5]. [c.158]

Грунты представляют собой капиллярно-пористую среду с явно выраженной структурной неоднородностью и состоят из твердой и жидкой фаз. Грунтовая влага, являясь растворителем, содержит в себе газы воздуха, растворенную углекислоту и ионы водорода. Из твердой фазы в грунтовой раствор переходят ионы Са", Ка, СОз, 804, СГ. В меньших количествах в грунтовом растворе содержатся ионы Ы, К , Ге", Ге , АГ", Мп", 2п", Си", а также различные органические соединения (растворенные и взвешенные), коллоидные растворы и грубые взвеси минеральных веществ. Грунтовый раствор образует электропроводящую среду — грунтовый (почвенный) электролит, являющийся активным звеном электрохимических коррозионных процессов. [c.6]

Как показывают экспериментальные данные [7], изменение напряженного состояния среды может существенно влиять на ее проводимость. Полученные в 2.1 зависимости (2.1) и (2.4) позволяют определить изменение проводимости среды под действием внешних факторов (давление, температура и т.д.), если известен характер влияния этих параметров на функцию распределения Дг). Таким образом, задача о связи проводимости с напряженным состоянием среды сводится к определению зависимости функции распределения собственной проводимости каналов от напряженного состояния среды, т.е. к вопросу об изменении эффективных радиусов капилляров под действием внешнего давления. Задача о связи размеров капилляров с величиной тензора деформации в среде рассматривалась в [8] в рамках нелинейно-упругой модели трещиновато-капиллярной пористой среды. В этой модели предполагается, что размеры проводящего канала линейно зависят от - нормальной к нему составляющей тензора деформации, величина которой вычисляется в рамках нелинейно-упругой модели зернистой среды с учетом контактной сжимаемости зерен. [c.41]

Н. Е. Жуковский (1847-1921 гг.) в 1889 г. опубликовал первую работу по теории фильтрации Теоретическое исследование о движении подпочвенных вод . Им впервые выведены общие дифференциальные уравнения теории фильтрации, показано, что напор как функция координат удовлетворяет уравнению Лапласа, указано на математическую аналогию теплопроводности и фильтрации. Им исследованы также вопросы капиллярного поднятия воды в пористой среде, решен ряд задач о притоке воды к скважинам. [c.4]

Рассмотрим процесс вытеснения, происходящий в прямолинейном тонком горизонтальном образце (рис. 8.1), представленном однородной и изотропной пористой средой, т. е. его пористость т и проницаемость к постоянны. Координата х отсчитывается вдоль образца, направление течения-горизонтальное. Поперечное сечение образца (площадь сечения обозначим со) предположим достаточно малым, так что давление и насыщенность можно считать постоянными по сечениям. Давление р в водяной и нефтяной фазах считаем одинаковым в силу пренебрежения капиллярным давлением, обе фазы несжимаемы, температура постоянна. [c.228]

Характерные особенности многофазной фильтрации связаны также с влиянием поверхностного натяжения на границе раздела фаз. Граница двух соседних фаз в пористой среде разбивается на множество искривленных участков, радиус кривизны которых сопоставим с размером пор. Как отмечалось в гл. 1, на межфазной границе возникает капиллярный скачок давления р , определяемый по формуле Лапласа, [c.254]

Система (9.59) содержит пять эмпирических функций двух переменных /с,., Pj (г = 1, 2, 3 ] = 1, 2). В качестве их аргументов можно выбрать любые две насыщенности из трех, в сумме составляющих единицу. Однако в силу несимметричности уравнений капиллярного равновесия относительно номеров фаз удобно зафиксировать аргументы и придерживаясь правила нумерации фаз, учитывающего их различия по смачиваемости породы пласта. Будем считать, что индекс i = 1 всегда отвечает наиболее смачивающей фазе, г = 2-наименее смачивающей (или несмачивающей) фазе, а г = 3-жидкости с промежуточной смачиваемостью. Кроме того, считаем, что краевые углы смачивания в каждой точке одинаковы. Тогда для системы вода-нефть-газ такой способ упорядочивания фаз будет зависеть от того, какой является пористая среда-гидрофильной (лучше смачиваемой водой) или гидрофобной (лучше смачиваемой нефтью). В гидрофильной среде индексы 1, [c.284]

Остаточная вода удерживается в пористой среде поверхностно-молекулярными и капиллярными силами и в продукции скважин при их эксплуатации обычно не обнаруживается. [c.366]

Изотермический перенос влаги в капиллярно-пористых системах в общем случае представляет собой течение дисперсионной среды в виде капиллярной или пленочной влаги в промежутках и по поверхности частиц материала под действием градиента потенциала влаги. Диффузионная подвижность поровых растворов в пределах зоны действия поверхностных сил значительно меньше, чем в объеме. Снижение содержания связанной влаги в [c.74]

С ростом pH диффузия воды, влагопроводность и миграция водорастворимых соединений в торфяных системах снижаются [224, 229]. Однако на перенос влаги и растворенных веществ в данном случае определенное влияние оказывают также изменения структуры и емкости обмена торфа. С ростом pH органические компоненты торфа интенсивно набухают, уменьшая тем самым активную капиллярную сеть и влагопроводность мате риала. При снижении pH в торфе наблюдается процесс, обратный описанному. Рыхлые гуминовые образования торфа претерпевают компактную коагуляцию, активизируя капиллярную сеть и, соответственно, перенос влаги в материале. По характеру зависимости а от pH торфяные системы при рН 4, согласно [218], можно отнести к коллоидным капиллярно-пористым, а при рН>4 — к типичным коллоидным. Кроме того, при низких значениях pH концентрация ионов в дисперсионной среде торфа возрастает, а при высоких pH, наоборот, снижается. Это является следствием перехода ионов из обменного состояния в раствор. [c.75]

Вода дисперсных систем является не только растворителем, но и средой, в которой осуществляется перенос растворенных веществ. При этом, в зависимости от механизма влагопереноса и массообменных параметров капиллярно-пористых материалов, интенсивность миграции, а также характер перераспределения в них растворенных веществ может быть различным. Особый интерес в этом плане представляют закономерности миграции электролитов в тонких граничных слоях воды. Кроме того, исследование миграции ионов позволяет получить информацию о структуре граничных слоев влаги, их гидродинамике в дисперсных материалах при различных условиях влагообмена. [c.77]

Все геометрические модели пористого пространства можно классифицировать в зависимости от типа связи между порами. В соответствии с этой классификацией модели могут иметь размерность от нуля до трех [23]. Эти модели могут использоваться для описания явлений переноса в пористых средах и определения коэффициента переноса (эффективных коэффициентов диффузии и теплопроводности, проницаемости и других эффективных характеристик), а также капиллярного потенциала — движущей силы в уравнениях переноса, которая проявляется в условиях гетеро-фазного заполнения объема пор. Капиллярный перенос жидкости частично определяется формой поверхности и областью распространения жидкости в пористой среде кроме того, при наличии в системе капиллярного переноса движущая сила и коэффициент переноса являются функциями реальной геометрии пористого пространства [24]. [c.129]

Характерной особенностью рандомизированных решеток является существование наряду со связной системой элементов несвязных комплексов (кластеров) из конечного числа элементов, моделирующих закрытые поры. В большинстве других применяемых в настоящее время моделей пористых сред явно или косвенно предполагается полная связанность порового пространства и доступность всех его участков, что зачастую не соответствует действительности. Пористость рандомизированной решетки может быть вычислена по формуле е = (1 — др) в- Рандомизированные решетки успешно применяются для анализа взаимного распределения фаз в пористых средах. Наиболее распространенным методом моделирования процессов в пористых средах является теория перколяции, возникшая из задачи о просачивании жидкости в пористой среде [49]. В перколяционной модели пространство пор представляется в виде бесконечной капиллярной решетки, в которой проницаемой для жидкости является только часть пор. Возможны два типа рассмотрения перколяция по связям (все узлы решетки проницаемы, а связи делятся на проницаемые и непроницаемые) или перколяция по узлам (все связи считаются проницаемыми, а узлы делятся на проницаемые и непроницаемые). Возможность бесконечного распространения жидкости в перколяционной решетке обусловлена наличием связных областей порового пространства. Если связность порового пространства невысока, то просачивания не происходит. Таким образом, существует минимальное значение связности решетки Су, необходимое для образования бесконечной связной системы. Оно определяется топологией решетки и называется порогом перколяции [50]. [c.137]

Матрицы пористых мембран представляют собой пористые среды, структурными свойствами которых обусловлен процесс разделения газовой смеси. При этом в газодиффузионных мембранах влияние матрицы ограничено в основном объемом пор и функцией распределения пор по размерам. В мембранах сорбционно-диффузионного типа, кроме того, существенно энергетическое взаимодействие компонентов газовой смеси и матрицы, количественно определяемое адсорбционным и капиллярным потенциалами. [c.38]

Подытоживая сказанное о поверхностных явлениях в пористых средах, можно утверждать, что в результате равновесного взаимодействия матрицы пористой мембраны и газовой смеси компоненты последней могут находиться в трех различных состояниях объемной газовой фазы, свойства которой определяются ее составом и внешними параметрами (температура, давление и внешнее силовое поле) адсорбированной фазы, состав которой определяется уравнением изотермы адсорбции при известном составе объемной газовой фазы (адсорбированную пленку можно рассматривать как жидкость в силовом поле, характеризуемом адсорбционным потенциалом) конденсированной объемной фазы, находящейся под действием силового поля, определяемого капиллярным потенциалом. [c.53]

Влияние свойств пористого слоя на скорость фильтрования нередко выражают посредством параметров, определяющих его структуру, в частности эквивалентного размера пор, пористости слоя, удельной поверхности и щероховатости частиц. С этой целью принимают идеализированные модели пористого слоя, например модель цилиндрических капилляров. Однако в настоящее время принципы построения моделей пористых сред требуют уточнения [24]. Так, следует отметить, что способы определения параметров пористых сред адсорбцией, капиллярной конденсацией, ртутной поро метрией, электронной микроскопией нередко приводят к разным результатам, причем одни параметры модели и объекта могут совпадать, а другие различаться. Использование идеализированных моделей пористых сред не способствует лучшему пониманию процесса фильтрования, а все параметры, характеризующие пористую среду, в конечном счете приходится объединять в один, находимый экспериментально параметр, называемый коэффициентом проницаемости или удельным сопротивлением. К сказанному надлежит добавить, что отмечено шесть типов укладки моно-дисперсных шарообразных частиц в слое, причем форма пор, влияющая на гидродинамику слоя, различна для разных типов укладки [39]. [c.24]

Установлено, что при фильтровании разбавленного раствора мелассы, пива и других жидкостей, содержащих коллоидные примеси, через тонкодисперсные слои песка, мела, асбеста и диатомита скорость фильтрования почти во всех случаях уменьшается больше, чем это соответствует возрастанию вязкости жидкостей с увеличением концентрации коллоидов [227]. Такое явление объяснено тем, что при фильтровании указанных жидкостей свободное сечение капиллярных каналов внутри пористой среды уменьшается за счет адсорбции коллоидных частиц на стенках этих каналов. [c.202]

В основном экспериментально исследован процесс вытеснения модели нефти водой из искусственных образцов и моделей пласта с различной характеристикой смачиваемости [35, 28, 87] результаты исследований вытеснения водой на естественных образцах керна изложены в [80, 194]. Влияние внешних факторов (температуры, давления, скорости давления, длины среды и др.) на характер смачиваемости пористых сред и капиллярные процессы описано в работах [175, 193]. [c.95]

Разность давления, обусловленная изменением импульса, пренебрежимо мала для жидкостей. Разность давления, вызванная трением при капиллярном течении в пористой среде, может быть выражена в виде [c.106]

Осложнения разработки залежей с зональной неоднородностью по смачиваемости пород объяснялись проявлением в пористой среде такого микропроцесса, как движение за счет капиллярного давления. В гидрофобной породе капиллярное давление на границе нефть—вода направлено в сторону водной фазы и препятствует проникновению вытесняющей воды в нефтенасыщенное пространство коллектора. При недостаточном гидродинамическом градиенте давления гидрофобные участки породы могут оказаться [c.25]

На современном этапе нефтепромысловой науки исследования физики микроявлений в продуктивных пластах при заводнении получили широкое развитие. К настоящему времени проведено много исследований условий и характера проявления капиллярных сил при заводнении нефтеносных пластов, которые освещают самые различные аспекты поверхностно-молекулярных явлений в пористых средах. Изучение проводилось в разных условиях и направлениях. Но вследствие принятых упрощений моделей поровых каналов и пористой среды, отсутствия возможности соблюдения всех критериев подобия осуществляемого вытеснения модели [c.36]

Всем исследованиям капиллярных процессов на образцах пористых сред и особенно промысловым исследованиям, свойственна одна общая сложность — изучаемые и происходящие в среде микроявления не поддаются непосредственному наблюдению, поэтому можно лишь предполагать их характер, основываясь на теоретических представлениях и полученных результатах. Очевидно, что только на основе совокупности данных разносторонних экспериментальных и промысловых исследований капиллярных явлений можно представить достаточно близкую к реальной, объективную картину происходящих микропроцессов в пласте при заводнении. [c.37]

Прерывистый характер действия капиллярных сил в пористой среде наглядно иллюстрируется простым опытом. Гидрофильную пористую среду одной плоскостью привести в соприкосновение с водой уровень капиллярного подъема воды в пористую среду [c.38]

Процесс капиллярной пропитки, как и вообще капиллярное вытеснение менее смачивающей жидкости более смачивающей,— это отражение в интегрированном виде движения менисков в отдельных поровых каналах. Поэтому роль капиллярных процессов нельзя выяснить без правильного представления микроструктуры пористой среды. Результаты обобщения проведенных исследований внутренней структуры пористых сред показывают, что наиболее представительной их моделью может служить капиллярная модель. Микроэлемент пористой среды можно представить в виде связки капиллярных каналов разного диаметра, концы которых соединены в один узел. Иными словами, пористую среду можно рассматривать как множество капиллярных четочных каналов различных размеров, но постоянного сечения между узлами. [c.39]

Такая модель пористой среды была использована для объяснения явлений капиллярных противотоков нефти и воды в промысловых условиях. [c.40]

При избирательной фильтрации жидкости в пористой среде отдельные поровые каналы обладают различной фильтрационной характеристикой, вследствие чего за фронтом внедрения воды в заводненных слоях нефть остается сосредоточенной в наиболее мелких поровых каналах с большим фильтрационным сопротивлением и в каналах, расположение которых не совпадает с направлением движения фронта. Поэтому действием капиллярных сил является пропитка, замещение нефти водой в наиболее мелких поровых каналах и вытеснение нефти в более крупные обводненные каналы. [c.40]

Самопроизвольная капиллярная пропитка пористой среды прекращается, если угол избирательного смачивания 0 становится равным или больше 60°. В пористой среде со смешанной (гидрофильной и гидрофобной) смачиваемостью усредненный угол смачивания при движении мениска, очевидно, не менее 60°. [c.40]

Влияние структуры на коррозионный процесс проявляется в том, что она образует твердый скелет, от которого зависит содержание влаги и газов в почве. Коррозия стали находится в функциональной зависимости от влажности. В маловлажных грунтах с ростом влажности до некоторого предела скорость коррозии повышается. При дальнейшем повышении влажности скорость коррозии снижается и становится равномерной. Такое явление можно объяснить условием протекания анодной и катодной реакций на стальной поверхности, находящейся в контакте с капиллярно-пористой средой, каковой является грунт. [c.40]

А. В. Л ы к о в, Массотеплоперенос в капиллярно-пористых средах, сб. Тепло- и массоперенос в капиллярно-пористых телах , Изд. АН БССР, 1965. [c.91]

Процессы многофазной фильтрации идут по-разному, в зависимости от характерного времени фильтрационного процесса и от размеров области течения. Капиллярные силы создают в пористой среде перепад давления, величина которого ограничена и не зависит от размеров области фильтрации. Вместе с тем, перепад внешнего давлений, соз-даюшего фильтрационный поток между двумя точками, пропорционален скорости фильтрации и расстоянию между этими точками. Если размеры области малы, то при достаточно малых скоростях фильтрации капиллярные силы могут превзойти внешний перепад давления. [c.255]

Вернемся к рассмотрению вытеснения нефти водой из трещиноватопористого или неоднородного пласта. Как и для описания фильтрации однородной жидкости в трещиновато-пористой среде, нужно ввести в каждой точке два значения давления и две скорости фильтрации-для каждой среды. Кроме того, в каждой среде имеются две жидкости, для которых скорости фильтрации и насыщенности различны, а давления отличаются друг от друга на значение капиллярного давления. Нужно также ввести функцию, учитывающую перетоки между высокопроницаемой средой и малопроницаемыми включениями (трещинами и блоками). [c.368]

В соответствии с геометрическим строением элементов твердой фазы выделяются корпускулярные, губчатые, сетчатые, пластинчатые, волокнистые п другие типы структур, в пределах которых также существует множество разновидностей. К корпускулярным структурам, например, относят тела, в которых поры образованы промежутками (пустотами) между компактными частицами, составляющими скелет тела, а поры губчатого строения представляют собой каналы и иолостп в сп.тошном твердом теле. Возможны смешанные структуры, в которых содержится несколько типов элементов. По принципу дополнительности аналогичная к.тассп-фикация справедлива и для описания пространства пор. Принцип дополнительности играет основную роль прп выборе моделей для описания физико-химических явлений и процессов в пористых средах. Например, при описании таких явлений, как фильтрация, диффузия, капиллярная конденсация, капиллярное всасывание, высыхание, электропроводность и т. п., используются модели, описывающие строение пространства пор, тогда как для решения задач прочности, деформации, ползучести, коррозии, отвердевания и т. п. 1юп0льзуются в основном модели строения твердого скелета. [c.127]

Модели нулевой размерности или модели псевдопористого пространства. Основное назначение элементов данной модели состоит в качественном описании процессов в единичных порах, а также в тех случаях, когда капиллярная структура, функционирующая как модель, не может быть усложнена каким-либо простым способом для получения протяженного пористого пространства. Сами элементы обычно используются в качестве концеп-ционной формальной модели переноса какого-либо явления. Модель конического капилляра используется для описания капиллярного переноса жидкости к высыхающей поверхности. Модели скрещенных и параллельных с перемычкой капилляров применяются для объяснения кинематического и статического гистерезиса при капиллярном переносе жидкости или захвате замещаемой фазы. Модель порового дуплета или разъезда применяется для выявления гистерезиса при всасывании и.ли впитывании. Модель независимого домена используется для объяснения петли гистерезиса в процессах адсорбции. Используются также и другие модели, описывающие специфические явления в пористых средах с разделенными фазами [23, 31]. [c.131]

Большинство опубликованных данных о результатах лабораторных и теоретических (на математических моделях) исследований свидетельствует об устойчивом увеличении нефтеотдачи при воздействии углекислого газа на модель нефтяного пласта. Положительный эффект отмечается как при использовании карбонизированной воды, т. е. воды с растворенным в ней углекислым газом (рис. 95), так и при вытеснении нефти оторочкой двуокиси углерода (рис. 96). Увеличение нефтеотдачи в лабораторных условиях наблюдается также при капиллярной пропитке пористой среды карбонизированной водой. Из рис. 95 следует, что наибольший эффект получается, если СОа закачивают в пласт на ранней стадии разработки, хотя закачка карбонизированной воды приводит к су-1цественному доотмыву остаточной нефти. [c.159]

Исходным материалом, подвергающимся тепловому воздействию во влажной среде, является тесто-хлеб, который по структуре и химическому составу является высокогидратированным коллоидным капиллярно-пористым материалом. [c.49]

При всех закрытых кранах включается вакуум-насос, после чего открываются краны 11 и 12. По истечении 10—15 мин (время, необходимое для эвакуации воздуха из подводящей системы и склянок 9 и 14) открывают краны 17 и 15, концы которых оттянуты под капилляр и погружены в емкость 16, заполненную водой. Учитывая, что малейщее содержание механических примесей в жидкости приводит к затуханию фильтрации, желательно помимо фильтра 3 перед образцом пористой среды поставить фильтры— воронки Шотта на концы кранов 17 и, 15. Под действием вакуума жидкость из емкости 16 поступает в склянки 9 и 14. Оттянутые капиллярные кончики кранов 17 и 15 обеспечивают медленное [c.129]

Гиматудинов Ш. К. О роли капиллярных сил при вытеснении нефти водой из пористых сред.— Известия вузов , серия Нефть и газ , 1961, № 11, с. 71—76. [c.203]

Таким образом, соотношение 205/ 0Л-эпимеров для определения длительности миграции нефти следует использовать весьма осторожно. Поскольку в процессе жидкофазной адсорбции элюируются в первую очередь 5а,205-эпимеры, а эпимер 5а,20Д сорбируется сильнее, то соотношение 205/20/ можно использовать лишь для изучения процессов вторичной миграции, т. е. изучения процессов передвижения уже зрелых нефтей через пористые среды (адсорбенты). В этих случаях в исходной смеси должны содержаться в равных концентрациях 20/ -и 205-энимеры, а дальнейшее передвижение и адсорбция будут способствовать преобладанию в продуктах миграции более высоких концентраций 205-эпимера. Отметим также, что лучшее ГЖХ-разделение близкокинящих 5а,205- и 14р,20/ -эпимеров может быть выполнено на капиллярных колоннах с силиконовыми фазами [30] (см. рис. 41). [c.121]

Жидкость во тращается в зону кипспия под действием капиллярных сил чере > пористую среду. Именно использование капиллярных сил является. vapaKTepnoii особенностью тепловых труб, [c.104]

Ниже на основе экспериментальных и промысловых исследований сделана попытка выяснить качественно лищь элементы механизма — направление линий тока при капиллярной пропитке и условия преодоления процессом пропитки прерывистости капиллярных сил в пористой среде. [c.41]

Чем же объясняется высокая эффективность вытеснения из гидрофильных неоднородно-слоистых пластов воды нефтью и меньшая эффективность вытеснения нефти водой Почему капиллярные силы не воспрепятствовали гравитационным силам в формировании единых нефтяных залежей в сильно неоднородных и расчлененных пластах По-видимому, только в условиях нейтрализации или многократного нарушения равновесия капиллярных сил могло происходить заполнение объема залеже в полном соответствии с проявлением сил гравитации. Нейтрализация или нарушение равновесия поверхностно-молекулярных сил в процессе формирования нефтяных залежей могли обусловливаться различного рода колебаниями пласта и изменениями структуры пористой среды — тектоническими и колебательными процессами в земной коре, дина.мическим метаморфизмом пластов, пластической, необратимой деформацией пористой среды и др. [c.42]

На основе многочисленных и разнообразных исследований капнллярных процессов в отдельных поровых каналах и реальных продуктивных пластах можно констатировать, что механизм движения воды и нефти в пористой среде за счет внутренней энергии весьма сложен и описать все его признаки для разнообразных реальных условий затруднительно. Вместе с тем доказано, что этот вид движения нефти и воды в пористой среде обусловливается не только природными физико-геологическими свойствами системы нефть—вода—порода, но и внешними факторами — величиной давления, скоростью фильтрации, температурой и. др. Следовательно, и механизм, и активность капиллярных процессов при заводнении нефтеносных пластов не являются неизменными, нерегулируемыми. Наиболее доступным средством воздействия на капиллярные процессы в реальных условиях является регулирование таких факторов, как давление и скорость фильтрации, которые поддаются изменению обычными промысловыми средствами. С этой точки зрения можно определить, какое состояние этих внешних факторов в пластах — установившееся или неуста-новившееся, благоприятствует проявлению капиллярных процессов при их заводнении. [c.42]