8.3. Расчетные методы оценки реологических и фильтрационных характеристик аномальных пластовых нефтей.

Исследование реологических свойств пластовых нефтей требует сложного оборудования и много времени. Менее трудоемки расчетные методы, разработанные на основе опытных данных и позволяющие проследить за их изменеием в зависимости от содержания в нефти структурообразующих компонентов, температуры и давления.

Предлагаемые методики расчета реологических и фильтрационных параметров высокосмолистых нефтей карбона Башкирии и Татарии созданы на основе обобщения результатов многолетних исследований пластовых нефтей ряда месторождений. Полученные закономерности справедливы при температурах выше температуры кристаллизации парафина, т.е. в условиях, когда структурно-механические свойства нефти обусловлены содержанием асфальтенов. Однако для нефтей месторождений карбона Татарии имеются расчетные формулы, позволяющие оценить реологические параметры и при температурах ниже температуры кристаллизации парафина. Выше было отмечено, что в этом случае структурообразование в нефти происходит благодаря взаимодействию кристалликов парафина и мицелл асфальтенов.

Для расчета реологических и фильтрационных характеристик нефтей необходимо иметь следующие исходные данные:

1. Содержание асфальтенов (А) и силикагелевых смол (С) в нефти после ее стабилизации в течение двух часов при температуре 50ºС, % масс.

2. Вязкость нефти с предельно разрушенной структурой (µ_m), Сп. Она измеряется с помощью вискозиметра высокого давления типа ВВДУ на установках конструкции УИПН или АСМ.

3. Количество и состав растворенного в пластовой нефти газа. По суммарному газовому фактору и составу газа вычисляется насыщенность нефти азотом (Г_а), метаном (Г_м) и этаном (Г_э), нм³/м³. Изучение состава газа производится на хроматографе, а газовый фактор определяется общепринятым способом.

4. Коэффициент светопоглощения (К_сп) нефти, см^-1. Он измеряется на фотоэлектроколориметре типа ФЭК.

5. Значения пластовой температуры (tºС) и давления (Р), при которых необходимо определить параметры аномальных свойств нефтей.

6. Сведения о коэффициентах абсолютной проницаемости (К_а) или нефтепроницаемости (К_н) песчаников.

Ниже излагается последовательность расчета реологических и фильтрационных параметров вначале по методике, разработанной для нефтей карбона Башкирии, а затем для нефтей месторождений карбона Татарии.

8.3.1. Методика расчета параметров аномальных свойств нефтей месторождений карбона Башкирии.

1. Предельное динамическое напряжение сдвига (ПДНС) стабилизированной нефти при температуре 24ºС и давлении 100 кгс/см² вычисляется по формуле

(15)

Формула (15) может быть использована для определения ПДНС нефтей, содержащих до 15 вес.% асфальтенов и до 29 вес.% селикагелевых смол.

2. Для расчета ПДНС нефти, содержащей растворенный газ, необходимо пользоваться следующей эмпирической формулой:

(16)

Здесь θ (24,100) – ПДНС газонасыщенной нефти при температуре 24ºС и давлении 100 кгс/см².

3. Если температура нефти отличается от 24ºС, то ПДНС при других температурах рассчитывается по формуле

(17)

где θ (t,100) – ПДНС нефти в дин/см² при давлении 100 кгс/см² и температуре tºС.

Формула (17) справедлива в пределах изменения температуры от 22 до 80ºС.

4. Зависимость ПДНС нефти от давления выражается формулой вида

(18)

где θ (24,Р) – ПДНС нефти в дин/см² при температуре 24ºС и давлении Р (кгс/см²). Формула справедлива при давлениях до 130 кгс/см².

5. При покое нефти из-за тиксотропного упрочнения структуры ПДНС увеличивается. Значения ПДНС в зависимости от продолжительности покоя нефти рассчитываются по формуле

(19)

где θ (t, р) – ПДНС нефти при давлении р и температуре t, дин/см²; θ_τ – ПДНС в тех же условиях, но после τ часов покоя нефти, дин/см².

6. При температурах, близких к температуре массовой кристаллизации парафинов, а также после покоя нефти, наблюдаются линии консистентности с сверханомалией вязкости. В этом случае необходимо рассчитывать величину критического напряжения сдвига нефти по формуле

(20)

7. Вязкость нефти с практически неразрушенной структурой (µ₀) находится из выражения

(21)

8. Градиент динамического движения сдвига (ГДДС) при фильтрации аномальной нефти в песчанике следует определять по формуле

(22)

Здесь Н (t, р) – ПДНС нефти при давлении р и температуре t, кгс/см²∙м; К_н, Д. Эту формулу можно применять для вычисления ПДНС в песчаниках с нефтепроницаемостью от 0,05 до 2 Д.

9. ПДНС в песчанике после тиксотропного упрочнения структуры в нефти рассчитывается по формуле

(23)

где Н_τ – ПДНС в песчанике после τ часов покоя нефти, кгс/см²∙м.

10. При фильтрации нефти с сверханомалией подвижности определяется критический градиент давления. Расчет величины критического градиента давления производится по формуле

(24)