Смачиваемость — предпочтительное распространение флюида по поверхности твердого тела и его прилипание к этой поверхности в присутствии других не смешивающихся флюидов.

Смачиваемость влияет на:

• распределение флюидов в системе пор, так как смачиваемость определяет распределение флюидов в пласте;
• движение флюидов, так как от смачиваемости породы зависит относительная проницаемость.

Количественной характеристикой смачиваемости является краевой угол смачиваемости — θ_с.

В основном все пласты являются гидрофильными, т.е. предпочтительно смачиваемые водой.

Межфазное натяжение — сила, действующая на единицу длины двух несмешивающихся фаз. Таким образом, межфазное натяжение является мерой смешиваемости. При высоком значении межфазного натяжения жидкости не смешиваются, при низком значении — жидкости более подвержены смешиванию. На рисунке ниже представлена система вода — нефть — порода.

Угол θ, образованный касательной к капле в точках ее периметра, зависит от поверхностных натяжений σ₁₂, σ₂₃, и σ₁₃ на разделах фаз 1-3, 1-2 и 2-3. Угол всегда отсчитывают от касательной в сторону воды.

Из условия равновесия векторов (предполагая, что краевой угол 0 отвечает термодинамическому равновесию) получим:

где

σ₁₂ — поверхностное натяжение на границе вода-нефть, Н/м;

σ₁₃ — поверхностное натяжение на границе вода-порода, Н/м;

σ₂₃ — поверхностное натяжение на границе нефть-порода, Н/м;

θ — угол смачивания, град;

Капиллярное давление — это перепад давлений на границе раздела двух несмешивающихся жидкостей, одна из которых смачивает поверхность породы лучше другой. На рисунке ниже показана граница радела фаз в системе вода — нефть.

Уравнения капиллярного давления для такой системы записывается в виде:

где

р_к — капиллярное давление, Па;

σ_нв — поверхностное натяжение на границе нефть-вода, Н/м;

θ — угол смачивания, град;

r — радиус капилляра (пор), м.

Из уравнения следует, что капиллярное давление:

• прямо пропорционально межфазному натяжению;
• обратно пропорционально радиусу капилляра (т.е. силы капиллярного давления выше в капиллярах (порах) меньшего радиуса);
• заставляет смачивающие жидкости пропитывать более мелкие поры, а не смачивающие — более крупные.