液固表面的潤濕熱和吸附熱

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1、DOI牶牨牥牣牨牫牰牫牴?fàn)痡牣odpt牣牪牥牥牭牣牥牭牣牥牨牰第27卷第5期石油鉆采工藝Vo.l27No.52005年10月OILDRILLING＆PRODUCTIONTECHNOLOGYOc.t2005文章編號:1000-7393(2005)05-0053-03*液固表面的潤濕熱和吸附熱123李繼山姚同玉王秀平(1.中國科學(xué)院滲流流體力學(xué)研究所,河北廊坊065007;2.中國石油大學(xué)石油工程學(xué)院,山東東營257061;3.華北油田公司采油工藝研究院,河北任丘062552)摘要為了深入了解潤濕熱和吸附熱的意義,從概念和相互

2、關(guān)系方面進行了探討,分析了它們在采油中的作用和應(yīng)用,并進行了滲吸驅(qū)油試驗。理論分析和試驗結(jié)果表明:潤濕與吸附關(guān)系密切,在采油中起著舉足輕重的作用;油在巖石表面的潤濕熱越大,越不容易被驅(qū)走;驅(qū)油劑溶液在巖石表面的潤濕熱越大,越有利于自發(fā)滲吸,有利于提高洗油效率;驅(qū)油劑在巖石表面的吸附熱越大,吸附能力越強,越有利于改變巖石表面的性質(zhì)。關(guān)鍵詞液固表面潤濕熱吸附熱采油自發(fā)滲吸中圖分類號:TE31;TE327文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A在進行二次采油和三次采油的試驗研究中,發(fā)1938)現(xiàn)潤濕性的作用在提高采收率中很重要,而且潤濕W=γLGScos

3、θ(1)反轉(zhuǎn)機理越來越受到重視。潤濕熱是表征潤濕能力式中,W為潤濕熱,J;γ為LG界面張力,mN/m;θ為的重要指標(biāo),因此常被作為重要參數(shù)來測量。潤濕2潤濕角,°;S為界面面積,m。性的改變常常是由于固體表面的吸附引起的,如對顯然,0°<θ<90°時,W>0,θ越小,W越大,液表面活性劑的吸附,在相當(dāng)于臨界膠束濃度的低濃體對固體的潤濕性越好,潤濕熱越大;90°≤θ≤180°度范圍內(nèi),潤濕狀況就可以從水濕到中性,進而到油時,W≤0,即非潤濕相對固體沒有潤濕熱。[1]濕發(fā)生很大的變化。潘竟軍等研究了十六烷基對于多孔介質(zhì)而言,潤

4、濕類型屬于浸濕潤濕。三甲基溴化銨在鈉蒙脫土和鋁蒙脫土上的吸附焓,潤濕熱為認(rèn)為在不同pH條件下HDTAB在不同蒙脫土上的[2]W=(γSG-γSL)Vb?=(γLGcosθ)Vb?(2)吸附機理可能不同。描述吸附的一個重要參數(shù)3式中,為孔隙度,%;Vb為多孔介質(zhì)的體積,m;?是吸附熱。資料顯示,石油行業(yè)幾乎沒有人將潤濕23熱與吸附焓進行系統(tǒng)的比較與分析。而由于這2個為比面,m/m。參數(shù)都與能量有關(guān),在試驗中常常容易混淆,筆者從潤濕熱依賴于比面、固體和液體的化學(xué)性質(zhì)及基本概念和相互關(guān)系方面給予了論述,并以實例來孔隙度。比面越大

5、,潤濕熱越大。說明,以便于正確認(rèn)識和區(qū)分。1.2潤濕熱與潤濕類型之間的關(guān)系1潤濕熱潤濕熱與表、界面張力有關(guān),主要考慮相與相之[3～4]間的關(guān)系,與相中的組分之間的關(guān)系不很明顯;吸附1.1基本概念熱則與吸附組分有密切的聯(lián)系。由于在潤濕某一多孔介質(zhì)的過程中能量會發(fā)生潤濕熱與潤濕類型關(guān)系密切。有3種類型的潤變化,所以應(yīng)有某種數(shù)量的熱能被釋放出來,這種能[5]濕:沾濕潤濕、浸濕潤濕、鋪展?jié)櫇?如圖1所示。量就稱為潤濕熱。潤濕熱與流體所潤濕的面積成一定比例。一種多孔介質(zhì)被某一能潤濕它的流體所完對于沾濕潤濕,潤濕過程消失的界面是LG、

6、全浸透所產(chǎn)生的潤濕熱,可以估算如下(Wenzel,SG,同時產(chǎn)生界面SL,因此單位面積的潤濕熱為*攻關(guān)項目:中國石油天然氣集團公司項目(No.020132)的部分研究成果。作者簡介:李繼山,1972年生。博士研究生,研究方向為流體力學(xué)及油田化學(xué)。電話:010-69213579,E-mail:lijsh@tom.com。54石油鉆采工藝2005年10月(第27卷)第5期此低界面張力有利于洗油效率的提高,有利于提高采收率。對低滲油田,以滲吸驅(qū)替為主,則界面張力的影響不可忽略,應(yīng)采用使巖石表面潤濕性向親水方向轉(zhuǎn)變,但不降低油水界

7、面張力的驅(qū)油配方。上面的分析是在很理想的情況下,實際應(yīng)用中要復(fù)雜得多,但規(guī)律一致。鋪展?jié)櫇裨谒?qū)油過程中很少圖1潤濕類型見。一般認(rèn)為,鋪展現(xiàn)象在接觸角為0°的情況下發(fā)(1—沾濕潤濕;2—浸濕潤濕;3—鋪展?jié)櫇?生,這在油水共存的情況下是不可能發(fā)生的。G、L是2種流體,S是固體)2吸附熱W潤=γLG+γSG-γSL=γLG(1+cosθ)(3)對于浸濕潤濕,潤濕過程中消失的界面是SG,2.1基本概念[6～7]同時產(chǎn)生界面SL,因此單位面積的潤濕熱為吸附熱為在吸附作用的進程中,固體表面釋放W潤=γSG-γSL=γLGcosθ(

8、4)的能量,一般也稱為吸附熱。吸附熱分為積分吸附對于鋪展?jié)櫇?潤濕過程中消失的界面是SG,熱和微分吸附熱。積分吸附熱即吸附質(zhì)加到干凈固同時產(chǎn)生界面LG、SL,因此單位面積的潤濕熱為體表面上時釋放的熱量,微分吸附熱是加入少量吸W潤=γSG-γSL-γLG=γLG(cosθ-1)(5)附質(zhì)的增量時釋放的熱量