ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Образование поверхностных фаз из "Моделирование в петрофизике " Экспериментами Б. В. Дерягина и его последователей [18— 20, 47] доказано изменение физико-механических свойств жидких поверхностных слоев в зависимости от расстояния их от поверхности твердых тел. Допускается образование в жидких поверхностных слоях при некоторых условиях квазикристалли-ческой структуры [19, 24]. Для водных тонких пленок (связанная вода), возникших на твердых поверхностях, отмечены аномальные вязкость, плотность, теплопроводность, электропроводность, диэлектрическая проницаемость и др. [c.12] Связанная вода образуется у поверхности твердых минеральных гидрофильных частиц за счет ориентировки и притяжения молекул воды силами Ван-дер-Ваальса, электрического поля, созданного избыточным зарядом твердой поверхности минерала, зарядов адсорбированных и диффузионных ионов, расположенных во внешней части двойного электрического слоя, а также за счет водородных связей [З, 5, 22, 58]. [c.13] Уравнение (3) отражает конкуренцию сил отталкивания и притяжения в зависимости от расстояния между частицами. По данным А. А. Ананяна [2], энергия ориентационного взаимодействия для молекул воды составляет около 77%. [c.13] Лондоновская теория притяжения частиц имеет ограничения и несправедлива как для весьма малых расстояний между атомами, когда перекрываются их собственные волновые функции, так и для расстояний, значительно превышающих длину волн поглощения и испускания данного атома, при которых необходимо учитывать эффект электромагнитного запаздывания [24]. [c.14] Таким образом, молекулярные силы взаимодействия между телами согласно теории Лифшица обратно пропорциональны третьей и четвертой степеням расстояния, т. е. [c.14] Выражение (6) справедливо для большой толщины зазора между телами (0,5 мкм Я 5 мкм), а уравнение (7)—для малой толщины зазора Я. [c.14] Соколов объясняет возникновение водородной связи между молекулами не с точки зрения электростатического взаимодействия, а для донорно-акцепторной модели. Энергия одной водородной связи для различных соединений колеблется от 2 до 9 ккал, в то время как энергия ван-дер-ваальсового взаимодействия составляет обычно несколько десятых килокалории [60]. [c.15] Исследованиями Б. В. Дерягина и С. С. Духина [18, 23] показано, что ионно-электростатическое поле частиц возникает не только за счет избыточных поверхностных дискретных зарядов и ненарушенного двойного электрического слоя, но и благодаря деформации его под влиянием внешнего поля или конвективного движения жидкости при этом возникает электрическое поле, радиус действия которого на несколько порядков выше, чем при термодинамическом равновесии системы. При разноименных потенциалах твердой поверхности или одноименных, но различ ных по величине возникают электроповерхностные силы притяжения между молекулами и частицами. Благодаря суммарному действию всех сил электрической природы толщина аномальных водных слоев в дисперсных системах может достигать сотен и даже тысяч ангстрем. [c.15] Сделанное приближение справедливо только для разбавленных растворов. В концентрированных растворах энергия электростатического взаимодействия ионов на самом деле не мала по сравнению с тепловой энергией движения частиц кТ. Используя указанное выше допущение и для концентрированных растворов, мы фактически отказываемся от экспоненциального распределения Больцмана и заменяем его линейным. [c.16] Направим ось х по нормали к твердой поверхности отсчет значений х будем вести от поверхности раздела минеральная частица — раствор в сторону последнего. [c.16] На рис. 2 приведены расчетные кривые = ф(х), полученные на основании формулы (19) с учетом всех констант. Из рис -нка следует, что ионно-электростатическая сила для слабоминерализованных растворов при х 0,4-10 см значительно увеличивается, а при лг -0,4-10 ° см имеет небольшую величину. Исходя из (19), можно ска-зать, что действие ионноэлектростатической силы на молекулы воды и ионы электролита в растворах с концентрацией 0,01 н. проявляется на расстоянии до (0,5- 0,8) 10-5 см. Это достаточно хорошо согласуется с экспериментальными данными разных исследователей [18, 20]. С увеличением концентрации электролита действие ионно-электростатической силы с расстоянием суш,ест-венно уменьшается и для минерализованных растворов (Св 0,1- 0,4 н) при х (0,1- -0,2) 10 см величина /п имеет весьма малые значения, что объясняется экранирующим действием поля поверхности значительным числом катионов во внешней части двойного электрического слоя. [c.18] Расчетные значения толщины пленок Аво остаточной воды для песчано-алевритовых коллекторов продуктивных пластов (АВ], АВ2, ЛВз 5, БВв, БВю) месторождений нефти и газа Западной Сибири, определенные по открытой пористости, остаточной воде и проницаемости с помощью известной формулы [34], колеблются от сотых до десятых долей микрометра (рис. 3). Именно на такие расстояния распространяется действие ионно-электростатической силы при взаимодействии минеральных частиц с растворами электролитов разной концентрации согласно формуле (19). Можно утверждать, что значительная часть пленочной воды находится в связанном состоянии. [c.18] Вернуться к основной статье