液固表面的润湿热和吸附热

《液固表面的润湿热和吸附热》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、DOI牶牨牥牣牨牫牰牫牴牤j牣odpt牣牪牥牥牭牣牥牭牣牥牨牰第27卷第5期石油钻采工艺Vo.l27No.52005年10月OILDRILLING＆PRODUCTIONTECHNOLOGYOc.t2005文章编号:1000-7393(2005)05-0053-03*液固表面的润湿热和吸附热123李继山姚同玉王秀平(1.中国科学院渗流流体力学研究所,河北廊坊065007;2.中国石油大学石油工程学院,山东东营257061;3.华北油田公司采油工艺研究院,河北任丘062552)摘要为了深入了解润湿热和吸附热的意义,从概念和相互

2、关系方面进行了探讨,分析了它们在采油中的作用和应用,并进行了渗吸驱油试验。理论分析和试验结果表明:润湿与吸附关系密切,在采油中起着举足轻重的作用;油在岩石表面的润湿热越大,越不容易被驱走;驱油剂溶液在岩石表面的润湿热越大,越有利于自发渗吸,有利于提高洗油效率;驱油剂在岩石表面的吸附热越大,吸附能力越强,越有利于改变岩石表面的性质。关键词液固表面润湿热吸附热采油自发渗吸中图分类号:TE31;TE327文献标识码:A在进行二次采油和三次采油的试验研究中,发1938)现润湿性的作用在提高采收率中很重要,而且润湿W=γLGScos

3、θ(1)反转机理越来越受到重视。润湿热是表征润湿能力式中,W为润湿热,J;γ为LG界面张力,mN/m;θ为的重要指标,因此常被作为重要参数来测量。润湿2润湿角,°;S为界面面积,m。性的改变常常是由于固体表面的吸附引起的,如对显然,0°<θ<90°时,W>0,θ越小,W越大,液表面活性剂的吸附,在相当于临界胶束浓度的低浓体对固体的润湿性越好,润湿热越大;90°≤θ≤180°度范围内,润湿状况就可以从水湿到中性,进而到油时,W≤0,即非润湿相对固体没有润湿热。[1]湿发生很大的变化。潘竟军等研究了十六烷基对于多孔介质而言,润

4、湿类型属于浸湿润湿。三甲基溴化铵在钠蒙脱土和铝蒙脱土上的吸附焓,润湿热为认为在不同pH条件下HDTAB在不同蒙脱土上的[2]W=(γSG-γSL)Vb΢=(γLGcosθ)Vb΢(2)吸附机理可能不同。描述吸附的一个重要参数3式中,为孔隙度,%;Vb为多孔介质的体积,m;΢是吸附热。资料显示,石油行业几乎没有人将润湿23热与吸附焓进行系统的比较与分析。而由于这2个为比面,m/m。参数都与能量有关,在试验中常常容易混淆,笔者从润湿热依赖于比面、固体和液体的化学性质及基本概念和相互关系方面给予了论述,并以实例来孔隙度。比面越大

5、,润湿热越大。说明,以便于正确认识和区分。1.2润湿热与润湿类型之间的关系1润湿热润湿热与表、界面张力有关,主要考虑相与相之[3～4]间的关系,与相中的组分之间的关系不很明显;吸附1.1基本概念热则与吸附组分有密切的联系。由于在润湿某一多孔介质的过程中能量会发生润湿热与润湿类型关系密切。有3种类型的润变化,所以应有某种数量的热能被释放出来,这种能[5]湿:沾湿润湿、浸湿润湿、铺展润湿,如图1所示。量就称为润湿热。润湿热与流体所润湿的面积成一定比例。一种多孔介质被某一能润湿它的流体所完对于沾湿润湿,润湿过程消失的界面是LG、

6、全浸透所产生的润湿热,可以估算如下(Wenzel,SG,同时产生界面SL,因此单位面积的润湿热为*攻关项目:中国石油天然气集团公司项目(No.020132)的部分研究成果。作者简介:李继山,1972年生。博士研究生,研究方向为流体力学及油田化学。电话:010-69213579,E-mail:lijsh@tom.com。54石油钻采工艺2005年10月(第27卷)第5期此低界面张力有利于洗油效率的提高,有利于提高采收率。对低渗油田,以渗吸驱替为主,则界面张力的影响不可忽略,应采用使岩石表面润湿性向亲水方向转变,但不降低油水界

7、面张力的驱油配方。上面的分析是在很理想的情况下,实际应用中要复杂得多,但规律一致。铺展润湿在水驱油过程中很少图1润湿类型见。一般认为,铺展现象在接触角为0°的情况下发(1—沾湿润湿;2—浸湿润湿;3—铺展润湿;生,这在油水共存的情况下是不可能发生的。G、L是2种流体,S是固体)2吸附热W润=γLG+γSG-γSL=γLG(1+cosθ)(3)对于浸湿润湿,润湿过程中消失的界面是SG,2.1基本概念[6～7]同时产生界面SL,因此单位面积的润湿热为吸附热为在吸附作用的进程中,固体表面释放W润=γSG-γSL=γLGcosθ(

8、4)的能量,一般也称为吸附热。吸附热分为积分吸附对于铺展润湿,润湿过程中消失的界面是SG,热和微分吸附热。积分吸附热即吸附质加到干净固同时产生界面LG、SL,因此单位面积的润湿热为体表面上时释放的热量,微分吸附热是加入少量吸W润=γSG-γSL-γLG=γLG(cosθ-1)(5)附质的增量时释放的热量