- •1. Основные понятия и законы реологии
- •Состав пластовой нефти
- •Нефть как коллоидный раствор
- •1.2. Реология реальных сред
- •Реология идеальных тел
- •Вязкие жидкости
- •Ньютоновская жидкость
- •Аномально-вязкие (неньютоновские) жидкости
- •5. Вязкоупругие жидкости
- •6. Поверхностные явления и адсорбция
- •6.2 Адсорбция на границе раствор – пар
- •6.3 Адсорбция на границе твердое тело – газ
- •6.4 Теории адсорбции
- •4.1.5 Адсорбция на границе твердое тело – раствор
- •4.2 Коллоидные системы
- •4.2.1 Методы получения лиофобных коллоидов
- •4.2.2 Агрегативная устойчивость лиофобных коллоидов.
- •4.2.3 Коагуляция лиофобных коллоидов
- •4.2.4 Двойной электрический слой и электрокинетические явления
- •4.2.5 Кинетическая устойчивость золей. Седиментация
- •4.2.6 Очистка коллоидных систем
- •4.2.7 Оптические свойства коллоидных систем
- •6. Методы и приборы определения вязкости ньютоновских жидкостей и реологических характеристик неньютоновских жидкостей
- •7.1. Ньютоновские жидкости.
- •7.2. Неньютоновские жидкости.
- •7.3. Аномалии вязкости нефти.
- •7.4. Факторы, влияющие на реологические характеристики аномальных нефтей.
- •7.5. Фильтрация аномальных нефтей в пористой среде.
- •8.1. Классификация методов изучения реологических свойств аномальных нефтей.
- •8.2. Лабораторные методы исследований.
- •8.3. Расчетные методы оценки реологических и фильтрационных характеристик аномальных пластовых нефтей.
- •8.3.1. Методика расчета параметров аномальных свойств нефтей месторождений карбона Башкирии.
- •8.3.2. Методика расчета реологических и фильтрационных характеристик аномальных нефтей месторождений карбона Татарии.
- •8.4. Методы оценки реологических характеристик нефти, основанные на гидродинамических исследованиях скважин.
- •10.2. Гидродинамические расчеты фильтрации аномальных нефтей.
- •10.4. Расчет оптимальных значений депрессии на пласт
- •11.1.Особенности разработки залежей аномально-вязких нефтей.
- •11.2. Особенности проектирования разработки залежей аномально-вязких нефтей.
- •11.3.Анализ разработки залежей аномально-вязких нефтей.
- •12. Способы уменьшения аномалий вязкости нефти в залежи
- •12.1. Увеличение градиентов давления в нефтяном пласте.
- •12.2. Частичная дегазация нефти в пласте.
- •12.3. Тепловое воздействие.
- •12.4. Использование поверхностно-активных веществ.
- •12.5. Использование двуокиси углерода.
6. Методы и приборы определения вязкости ньютоновских жидкостей и реологических характеристик неньютоновских жидкостей
Для определения вязкости ньютоновских жидкостей широкое распространение получили сравнительные методы, основанные на определении вязкости исследуемой жидкости в сравнении с вязкостью эталонной жидкости. К таким методам относятся:
Метод, основанный на сравнении времени истечения исследуемой жидкости с временем истечения эталонной через калиброванный капилляр. Вискозиметры ВПЖ-2, Энглера.
Метод, основанный на определении времени падения шарика в исследуемой и эталонной жидкостях. Вискозиметр ВЗ (Геплера).
Для получения реологических характеристик жидкостей известны два основных метола, а именно:
Непосредственное установление связи напряжения сдвига со скоростью сдвига путем приложения к образцу однородного сдвига в специально сконструированном приборе и измерения соответствующего напряжения сдвига. Вискозиметры, использующие этот принцип, представляют собой обычно ротационные устройства в виде соосных цилиндров или конуса и пластины. Ротационный вискозиметр Воларо-вича, приборы "Реотест", "Ротовист".
Установленные зависимости между напряжением и скоростью сдвига косвенным способом - по измерению перепада давления и расходу жидкости в прямолинейном канале или в вискозиметре с капиллярной трубкой.
Подробное описание приборов и методик проведения исследований приводится в методических указаниях к лабораторной работе № 14 "Определение реологических свойств нефтей, нефтепродуктов, буровых растворов и т.д.".
Реологические и фильтрационные свойства неньютоновских нефтей.
7.1. Ньютоновские жидкости.
Эффективность процессов разработки нефтяных месторождений в значительной степени определяется особенностями фильтрации пластовых жидкостей в пористой среде. Пластовая вода, содержащая растворенные соли, а также закачиваемая через нагнетательные скважины пресная вода являются молекулярными растворами и относятся к истинным жидкостям.
Течение истинных жидкостей подчиняется закону вязкого течения Ньютона. Для осмысливания этого закона представим тонкий слой вязкой жидкости между двумя параллельными пластинками, площадь каждой из которых S и расстояние между которыми dx. Одна пластинка неподвижна, а к другой приложено сдвигающее усилие F. В установившемся движении усилие должно уравновешиваться со стороны жидкости силой, обусловленной вязкостью, а подвижная пластинка должна перемещаться равномерно со скоростью U. В этом случае уравнение вязкого течения Ньютона (1687 г.) записывается в следующем виде:
-
τ =
F
= μ
du
(1)
S
dx
где τ – напряжение сдвига, поддерживающее течение жидкости, т.е. касательное усилие на единицу площади, приложенное к слоям жидкости, отстоящим друг от друга на расстоянии dx при разности скоростей между ними du; du/dx – градиент скорости сдвига; μ – коэффициент пропорциональности, носящий название динамической вязкости. Вязкость истинных растворов зависит от природы жидкости, температуры и давления.
Жидкости, течение которых подчиняется закону вязкого течения Ньютона, названы ньютоновскими. Таким образом, истинные или молекулярные растворы являются ньютоновскими жидкостями. Примерами таких жидкостей, кроме воды, могут служить жидкие индивидуальные углеводороды с числом атомов углерода до 17: спирт, бензол и т.д.
Следует заметить, что закон Ньютона справедлив лишь при установившемся ламинарном течении истинной жидкости.
Вязкость жидкости определяется более точно, если имеется график зависимости между напряжением сдвига и скоростью сдвига – линия консистентности. Линия консистентности ньютоновской жидкости представляет собой прямую линию, исходящую из начала координат. Это указывает на то, что истинные жидкости текут при сколь угодно малых напряжениях сдвига.
Параметры, с помощью которых можно описывать течение веществ, называются реологическими параметрами.
Таким образом, единственным реологическим параметром, характеризующим течение ньютоновской жидкости, является динамическая вязкость.
В смешанной системе единиц напряжение сдвига измеряется в дин/см2. Градиент скорости сдвига U в с-1, а единица измерения динамической вязкости в честь французского ученого Пуазейля, впервые изучившего движение жидкостей в капиллярах, названа Пуазом (П).