42. Физические свойства природных нефтей.

Нефть – смесь жидких углеводородов, которая может содержать твердые не углеводороды.

Свойства нефти: компонентный состав (жидкие углеводороды; твердая фаза, например парафин; газы, растворены в нефти).

В общем случае, нефть – многофазная многокомпонентная система-, т.е. ее свойства зависят и от состава, и от взаимодействия фаз.

Физические свойства природных нефтей:

1)Сжимаемость нефти.

Нефть обладает упругостью, которая измеряется коэффициентом сжимаемости (или объёмной упругости).

_н=-1/V_н(dV_н/dр) - (изменение объема при изменение давления).

Он составляет величину порядка от 0,4­ до 0,7 ГПа^-1 (для нефтей, не содержащих растворённый газ). Лёгкие нефти, содержащие значительное количество растворённого газа, обладают повышенным коэффициентом сжимаемости (_н достигает 14 ГПа^-1).

_н зависит от температуры и давления, причём чем выше температура, тем больше коэффициент сжимаемости.

  Т

40 120

Т Р

2)Упругий запас.

Нефть обладает определенным упругим запасом, и ее свойства меняются при расширении (например, когда нефть из пласта поднимается на поверхность, её состав меняется, меняется объём), что характеризуется объемным коэффициентом.

Объёмный коэффициент рассчитывается по формуле:

в=V_пл/V_дег,

где V_пл – объём нефти в пластовых условиях;

V_дег – объём дегазированной нефти (на поверхности).

Зависимость объёмного коэффициента от давления выглядит следующим образом:

В

Р_нас Р

3) Плотность.

Переход от объемных характеристик к массовым.

Плотность пластовой нефти зависит от давления и температуры.

Если плотность нефти составляет =500 кг/м³, то такая нефть называется лёгкой, или малоплотной. Если плотность равна =800-900 кг/м³, то такая нефть называется тяжёлой, или высокоплотной.

Сростом температуры плотность нефтей падает, причём падение происходит до давления насыщения, после чего она снова возрастает

Р_нас Р

Диапазон значений вязкости колеблется в пределах от 0,01 до 1000 мПас.

43. Аномально-вязкие нефти и их структурно-механические свойства.

Наличие смоло - асфальтеновых и парафиновых компонентов делает нефть коллоидной системой, которая может проявлять структурно – механические свойства.

Эпюра скоростей

z h

Величина деформации характеризуется величиной: =U/z

Скорость сдвига (деформации): ’=d/dt.

Для обычных твёрдых тел и классических жидкостей выполняются следующие соотношения для касательных напряжений :

Для твёрдого тела - =G, где G – модуль сдвига.

Для жидкостей - =(d/dt),  - вязкость.

Жидкость неограниченно деформируется под действием касательных напряжений . Такие жидкости называют ньютоновскими, и для них указывают на два момента:

1. однозначную связь  и ;

2. эта связь линейная с коэффициентом пропорциональности .

Жидкости, для которых не соблюдаются эти два положения, называются аномальными, или неньютоновскими. Это:

1. нефти повышенной вязкости, со значительным содержанием смоло-асфальтеновых компонентов;

2. нефти с повышенным содержанием парафина.

Т.е. нефти, способные выделять структуры, которые и дают им аномальные свойства.

Неньтоновскими свойствами также обладают технологические жидкости на основе полимерных растворов, гелей (буровые растворы, жидкости для гидроразрыва).

В соответствии с этим выделяются разные типы связей (()):

=Т(d/dt), d/dt=Г(),

где Т, Г – некоторые функции. Они взаимообратимые и в общем случае нелинейные.

В зависимости от вида функции различают: