Влияние пластовых и электрически заряженных компонентов на динамику перемещения нефти

Различия в скорости фильтрации электрически заряженных час­тиц и скорости движения основного флюида в низкопроницаемом коллекторе приводят к формированию электрически заря­женных областей с объемами порядка нескольких сотен кубических метров. Объемные заряды создают переменное электрическое поле, которое, в свою очередь, изменяет дисперсность и заряды кол­лоидных частиц, а также вызывает электрофоретические эффекты, усиливающие изменение скоростей движения коллоидных частиц. При этом, как следует из лабораторных экспериментов, в по­ристой среде могут возникать значительные градиенты потенциала (вплоть до нескольких тысяч В/м), которые существенно влияют на электрохимическую картину взаимодействия флюида с поверхно­стью.

При этом носи­телями отрицательного заряда скелета будут являться распределен­ные в породе глинистые минералы, а носителями положительно за­ряженных частиц в смеси будут являться как ионы, так и металлосодержащие коллоидные частицы тяжелых компонентов нефти.

Возникновение электрических полей в нефтегазоводяной смеси изменяет дисперсность ее частиц, что проявляется в изменении проницаемости за счет кольматации-декольматации поровых каналов твердыми частицами или газовыми микропузырьками и компенсиро­вании капиллярного гистерезиса. Высокая чувствительность процес­сов коагуляции и пептизации к электрическим полям возможно является очень важным фактором для фильтрации нефтегазоводяной смеси. Образование объемных зарядов порождает электрические поля, которые распространяются со скоростью света и изменяют условия движения флюида на далеких расстояниях от места первичного фор­мирования, что может вызывать диспергирование нефти вдали от контакта нефть-закачиваемая вода ввиду сильной чувствительности коллоидных растворов к внешним воздействиям, а также возможной необратимости изменений, происходящих в таких системах под действием внешних факторов.

Уравнение фильтрации должно быть модифици­ровано с учетом распределенных по объему сил F₁ действия электри­ческого поля Е и градиентом электрического поля F₂, действующие на диэлектрик движущуюся жидкость. Диэлектрическая по­стоянная воды ( = 81) значительно больше, чем у нефти ( = 2), то F₂ кратно выше для воды, или капель воды в эмульсии, чем для нефти, что может приводить к разделению нефтегазоводяной смеси уже соб­ственно в нефтяном коллекторе. Для характерных размеров областей объемных зарядов более 1 м, величина электростатического давления будет превышать 0,001-0,05 МПа, что сопоставимо с величиной капиллярного гистерезиса, удерживающего нефтяные ганглии.