Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Вопрос №41. Факторы влияющие на угол смачивания





Величина угла смачивания (Ѳ), если исключить влияние сил тяжести, зависит только от молекулярных свойств поверхности твердого тела и соприкасающихся с ним фаз.

На Ѳ влияют:

1) Полярность фаз. Чем меньше отличие полярности соприкасающихся фаз, т.е. чем меньше величина Ϭ (коэф. поверхностного натяжения) на их разделе, тем лучше поверхность смачивается жидкостью и наоборот, например, вода хорошо смачивает поверхность стекла, но плохо парафин.

2) Процессы адсорбции. Если поверхность породы ориентирована на неполярную углеводородную цепь ПАВа, то поверхность гидрофилизуют, а если ориентация ПАВа обратная, то поверхность гидрофолизуют.

3) Концентрация ПАВ.

С увеличением концентрации ПАВ поверхность из гидрофильной переходит в гидрофобную (линия 1) и из гидрофобной в гидрофильную (линия 2). т.А - точка обращения.

Когда точка обращения не наблюдается изменение cos Ѳ ограничивается.

4) Шероховатость поверхности. С увеличением шероховатости поверхности смачиваемость водой ухудшается.

5) Температура. С ростом температуры уменьшается адсорбция активных компонентов нефти, следовательно, поверхность лучше смачивается водой.

6) Количество и состав растворенного газа. При растворении в нефти растворенных газов количество полярных компонентов уменьшается, снижается их адсорбция на поверхности породы, поверхность гидрофилизуется. При растворении в нефти азота Ѳ не изменяется.

7) Давление. С ростом давления смачиваемость пород водными растворами ухудшается.

8) Состав вытесняемой воды. Щелочные воды лучше смачивают поверхность породы, чем пресные или минерализованные.

9) Минералогический состав. Ѳменьше на кварце (на терегенных породах), чем на карбонатных, следовательно, терегены - гидрофильные, карбонаты - гидрофобные породы.

Вопрос №42. Кинетический гистерезис смачивания

В статическом положении капля жидкости на твердой поверхности по всему периметру смачивания имеет одинаковые краевые углы смачивания. Если твердую поверхность наклонить, то капля начнет перемещаться, образуется отступающий и наступающий углы.

 

Ѳн< Ѳот

В пласте кинетический гистерезис смачивания встречается при движении нефтью воды капилляра.

При вытеснении из пористой среды нефти водой или газом образующийся угол называется наступающим углом смачивания, а при вытеснении воды нефтью образующийся угол называется отступающим.

 

Вопрос № 43. Факторы влияющие на проявление кинетического гистерезиса смачивания. Работа Адгезии. Теплота смачивания.

Поверхностные явления происходят между жидкостями, газами и твердыми поверхностями. Эти явления можно изучить не только измерением Ѳ и Ϭ, но и определением работы адгезии и теплоты смачивания.

Работа адгезии характеризует работу по отрыву капли жидкости от твердой поверхности.

W= Ϭ32- Ϭ31+ Ϭ12 - Ф-ла Дюпре.

В таком виде работу адгезии оценивать нельзя, т.к. невозможно измерить Ϭ23 и Ϭ13, но согласно нашему примеру работу адгезии можно записать:

W= Ϭ13+ Ϭ12*cos Ѳ- Ϭ13+ Ϭ12=

= Ϭ12*(1+ cos Ѳ) - Формула Дюпре-Юнга,

Ϭ23= Ϭ13+ Ϭ12*cos Ѳ;

Рассмотрим 2 крайних случая изменения работы адгезии:

1) Ѳ=0, cos Ѳ=1. Вода полностью смачивает поверхность породы и работа затрачиваемаяпо отрыву этой капли с поверхности будет равна 2* Ϭ12=W.

2) Ѳ=180, cos Ѳ=-1. Поверхность породы не смачивается каплей воды и будет происходить самопроизвольное отделение каплей воды от твердой поверхности.

Смачивание - самопроизвольный процесс идущий с уменьшением поверхностной энергии, поэтому при смачивании выделяется тепло.

Чем лучше смачивается твердое тело с жидкостью, тем выше теплота смачивания. В этом случае когда измерение Ѳ невозможно, теплота смачивания служит характеристикой смачиваемости породы. (1...125 кДж/кг).

Однако на теплоту смачивания влияют загрязненность поверхности, шероховатость и особенно явление адсорбции.

 

Вопрос №44. Адсорбция и строение адсорбционного слоя

Адсорбция - самопроизвольный процесс повышения концентрации газообразных и растворенных веществ на границе раздела фаз приводящий к их охлаждению на твердой поверхности.

Адсорбция вызвана избытком свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз и сопровождается понижением Ϭ. Вещество способное поглощать (адсорбировать) на своей поверхности - адсорбент. Вещество которое поглощает - адсорбтив.

В отдельных случаях молекулы вещества диффундируют вглубь поглотителя и распространяются по всему объему. такая сорбция - объемная (аБсорбция)

аДсорбция - поверхностная сорбция

аБсорбция может происходить на границе раздела Г-Ж, Г-П, Ж-П.

Избыток растворенного вещества в поверхностном слое - положительная адсорбция. Недостаток - отрицательная.

При положительной адсорбции, как правило, используют ПАВ, при отрицательной используют ПИВ (инактивное).

ПАвы содержат полярно функциональную группу и неполярный углеводородный радикал, т.е. молекулы ПАВ имеют двойственную породу.

В качетсве ПАВ в нефти могут выступать нафтеновые и жирные кислоты, фенолы, металло-парафиновые компоненты, иногда и сами асфальто-смолистые вещества.

1 - полярная часть

2- неполярная часть (неуглеводородный радикал)

Полярная часть молекулы обладает ненасыщенными силовыми полями, а неполярная имеет дипольный момент равный 0.

На границе раздела фаз полярная часть молекулы ПАВ располагается так, что полярный её конец обращен в сторону полярной фазы, а неполярная в сторону неполярной фазы.

Такое поведение ПАВ позволяет из гидрофилной породы сделать гидрофобную и наоборот.

Однако не все участки породы обладают одинаковыми адсорбционными свойствами

На микротрещинах и выступах адсорбционное поглощение идет лучше, чем на ровной поверхности. Такие участки - активные центры.

Химическая абсорбция обусловлена прямодействием абсортива абсорбентом за счет химических сил.

Количественно адсорбция характеризуется:

А=(Со-Ср)/S, где Со и Ср - начальные и предельные концентрации вещества в растворе, S - площадь поверхности адсорбента.

Если происходит объемная сорбция то необходимо учитывать массу абсорбентов. А=(Cо-Ср)/М

Связь между поверхностным натяжением и величиной адсорбции связывает уравнение Гибса. А=C/(RT)*(dϬ/dc), где с - молекулярная концентрация; dϬ/dc - поверхностно-активный компонент. Графически величина Ϭ и А от концентрации ПАВ выглядит:

Многочисленные исследования в области адсорбционных и поверхностных явлений позволили сделать выводы:

1) На величину адсорбции естественно значительное влияние оказывает минералогический состав породы, с увеличением карбонатности глинистых пор А растет;

2) адсорбция нафтеновых кислот, смол, асфальтенов и синтетических ПАВ является многослойной, поле молекулярной.;

3) Нафтеновые кислоты и асфальтены почти полностью подавляют адсорбцию смол;

4) Адсорбция смол независит от минералогического состава породы и снижается с ростом температуры и давления.

Для синтетических ПАВ:

1) Наименьшее значение А наблюдается при высокой нефтенасыщенности. Рост обводненности приводит к росту А.

2) Скорость фильтрации оказывает незначительное влияние на величину адсорбции.







ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.