|
dj3c=i>&Td (1.14.) где i изотонический коэффициент; к коэффициент полупроницаемости; R газовая постоянная; Т абсолютная температура; С молярная концентрация электролита. Скорость осмотического движения воды в глине можно выразить в форме, аналогичной закону Дарси, обычно используемому для оценки процессов фильтрации, введя понятие о коэффициенте осмоса [6]: V осм dC dl ’ (1.15.) где dC/dl — градиент концентрации, моль/см4; косм — коэффициент осмоса, см5/схмоль; v0CM —скорость осмотического передвижения воды, см/с. Известно, что коэффициент осмоса мало зависит от концентрации электролита, вида глин и не превышает 3,2x10'4 см/схмоль. Существует также понятие аномального осмоса, заключающееся в том, что при этом происходит передвижение жидкости в направлении, совпадающем с диффузией от более концентрированного раствора к менее насыщенному электролитом. Б. Ф. Рельтовым было установлено, что при концентрации СаСЬ в пределах 1—10 % происходит аномальный осмос, а при концентрации свыше 20 % протекает нормальный осмос [7]. Осмос в глинах может вызвать два вида деформации ее структуры: набухание и усадку. При этом скорость осмотического движения жидкости в глины может быть выше скорости фильтрации. Если засолоненные глины разбуриваются пресными буровыми растворами на водной основе, то происходит осмотическое всасывание воды и набухание глин. При повышенной концентрации электролита в буровом растворе по сравнению с глиной возникает обратный процесс — осушение и обезвоживание глин. 31 |
подчиняющийся первому закону Фика. В водонасыщенных глинах диффузия ионов зависит от размера и количества пор: чем меньше радиус и количество пор, тем медленнее протекают диффузионные процессы. Под осмосом в глинах понимается диффузия растворителя (фильтрата, воды) через полупроницаемую перегородку, разделяющую два раствора различной концентрации. Диффузия растворителя в глинах обычно продолжается до тех пор, пока не установится химическое равновесие в системе в результате выравнивания концентраций по обе стороны перегородки. Это приводит к возникновению осмотического давления. Даже высокодисперсные глины не являются идеальными полупроницаемыми перегородками, поэтому' в них происходят как диффузия ионов растворенных электролитов и движение растворителя — молекул воды. В зависимости от пористости и структурного строения глин наблюдается преобладание того или иного явления. Наиболее обстоятельные исследования осмоса в глинах были выполнены Б. Ф. Рельтовым и др [6]. Осмотическое давление для разбавленных растворов электролитов прямо пропорционально их концентрации. Для глин осмотическое давление в дифференциальной форме может быть выражено следующим образом: dPocM = iicRTdC, (1.14.) где i изотонический коэффициент; к коэффициент полупроницаемости; R газовая постоянная; Т абсолютная температура; С молярная концентрация электролита. Скорость осмотического движения воды r глине можно выразить в форме, аналогичной закону Дарси, обычно используемому для оценки процессов фильтрации, введя понятие о коэффициенте осмоса [6]: dCV = к «Сч осм л > (1 .1 5.) где dC/dl — градиент концентрации, моль/см4; косм — коэффициент осмоса, см5/схмоль; vOCM —скорость осмотического передвижения воды, см/с. Известно, что коэффициент осмоса мало зависит от концентрации электролита, вида глин и не превышает 3,2х10‘4 см/схмоль. Существует также понятие аномального осмоса, заключающееся в том, что при этом происходит передвижение жидкости в направлении, совпадающем с диффузией от более концентрированного раствора к менее насыщенному электролитом. Б. Ф. Рельтовым было установлено, что при концентрации СаС12 в пределах 1—10 % происходит аномальный осмос, а при концентрации свыше 20 % протекает нормальный осмос [6]. Осмос в глинах может вызвать два вида деформации ее структуры: набухание и усадку. При этом скорость осмотического движения жидкости в глины может быть выше скорости фильтрации. Если засолоненные глины разбуриваются пресными буровыми растворами на водной основе, то происходит осмотическое всасывание воды и набухание глин. При повышенной концентрации электролита в буровом растворе по сравнению с глиной возникает обратный процесс — осушение и обезвоживание глин. Для ряда месторождений нефти и газа во ВНИИКРнефти получены эмпирические зависимости между степенью минерализации пластовых вод, коэффициентом пористости и объемной массой глинистых пород [30]. Согласно этой методике направление осмотических перетоков определяется по разности давлений для конкретных условий по уравнению: ± АРаси = Р„ор [Ргс + АР,)) > (1.16.) где р„ор, Pro Дргд соответственно поровое, гидростатическое и гидродинамическое давления, Па (знак «+» отвечает' направлению осмотических перетоков из пласта в ствол, знак «-» из ствола скважины в пласт). В условиях скважины, где применяются обработанные глинистые растворы, предпочтение следует отдать фильтрату промывочной жидкости, 33 |