Адсорбционные явления в буровых и тампонажных растворах.
Адсорбция – это явление самопроизвольного повышения концентрации газообразного или растворенного вещества на поверхности твердого тела или жидкости в гетерогенных (неоднородных) системах. Различают физическую, или Ван-дер-Ваальсову, адсорбцию и химическую, или хемосорбцию. Более общим термином, характеризующим самопроизвольное cгущение какого-то компонента на поверхности раздела двух фаз, является сорбция. При этом поглощающее вещество называется сорбентом, поглощаемое - сорбтивом. В зависимости от того, насколько глубоко проникают частицы сорбтива в сорбент, различают адсорбцию (вещество поглощается в поверхностном слое) и абсорбцию (вещество поглощается всем объемом тела).
В физикохимии буровых и тампонажных растворов велика роль как физических, так и химических поверхностных явлений. Они обусловливают такие свойства этих систем, как устойчивость к коагулирующему действию электролитов, структурно-механические показатели.
В нефтепромысловой практике имеют место все сорбционные процессы, но наибольшее значение имеет адсорбция.
Адсорбционные явления имеют большое значение для технологии промывки и цементирования скважин. Твердая фаза буровых и тампонирующих растворов является хорошим адсорбентом. В качестве адсорбтивов выступают химические реагенты, вводимые в состав буровых и тампонирующих растворов для регулирования их технологических свойств.
|
|
|
Для адсорбции характерны следующие свойства:
1) термодинамическая обратимость, т.е. динамическое равновесие двух противоположных процессов - адсорбции и десорбции: адсорбция десорбция
Десорбцией называют обратимый процесс перехода вещества из поверхностного слоя в объемную фазу;
2) экзотермичность процесса вследствие самопроизвольного взаимодействия между частицами адсорбента и адсорбтива;
3) малая энергия активации, а, следовательно, большая скорость протекания адсорбции.
Адсорбция на границах раздела твердое тело-жидкость имеет место в пластах, содержащих нефть, на твердых частицах буровых растворов и цементов. Жидкая фаза редко бывает чистой. Она состоит из собственной жидкости, а также растворенных в ней молекул или ионов других веществ.
Адсорбция из растворов в основном походит на адсорбцию газов и паров. Однако она осложняется наличием растворителя, который также может адсорбироваться твердым телом. Поэтому адсорбция растворенных веществ меньше адсорбции газов и идет медленнее. Это объясняется тем, что убыль концентрации в слое, прилегающем к поверхности адсорбента, восполняется за счет диффузии, которая в жидкостях протекает медленнее, чем в газах. С повышением температуры величина адсорбции из растворов падает в меньшей степени, чем в случае адсорбции газов.
|
|
|
На границе твердое тело - раствор различают два вида адсорбции: молекулярную адсорбцию неэлектролитов (или слабых электролитов) и адсорбцию электролитов.
Адсорбция на твердых поверхностях из растворов зависит от характера смачивания поверхности растворителем. Это является результатом конкуренции за центры адсорбции на поверхности адсорбента молекул растворенного вещества и молекул растворителя. Если растворитель хорошо смачивает поверхность твердого тела, следовательно, он сильно понижает поверхностное натяжение на границе с твердой фазой, поэтому происходит преимущественная адсорбция молекул растворителя. Если же растворитель плохо смачивает твердую поверхность, то молекулы растворителя на ней почти не адсорбируются, и на поверхности остается достаточно места для адсорбции растворенного вещества.
Все неполярные гидрофобные вещества (уголь, парафин) лучше адсорбируют поверхностно-активные вещества из водных растворов и слабо из неполярных из малополярных жидкостей. Гидрофильные вещества (силикагель, глины) лучше адсорбируют ПАВ из неполярных или слабо полярных жидкостей. Поэтому они применяются для очистки различных фракций нефтей и нефтепродуктов.
|
|
|
Адсорбция ПАВ на твердой поверхности изменяет ее природу, Так, если гидрофильную поверхность обработать водным раствором ПАВ, то его молекулы ориентируются полярными группами к поверхности, а углеводородными радикалами в воздух. Если адсорбционное взаимодействие достаточно прочно, то поверхность вещества приобретает гидрофобные свойства. Капля воды на такой поверхности образует тупой угол, т.е. поверхность не смачивается водой .
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 646; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!