12. Давление насыщения нефти газом; способы определения; физические особенности фильтрации газированной жидкости.

Давлением насыщения называют max равновесное давление, при котором газ начинает выделяться из нефти при изотермическом ее расширении в условиях термодинамического равновесия. Давление насыщения зависит от соотношения объема нефти и объема растрастворенного газа, от их состава и пластовой температуры. При всех прочих равных условиях с увеличением молекулярной массы нефти (и плотности) этот параметр увеличивается. Осо6енно высокими Рн характеризуются нефти со значительным количеством растворенного азота. В природных условиях Рн может соответствовать Рпл или же быть меньше его. При первом условии нефть будет полностью насыщена газом, при втором - недонасыщена. Разница между Рн и Рпл может колебаться в значительных пределах - от десятых до десятков МПа. Для проб нефти, отобранной из одной и той же залежи, Рн часто бывает различным. Это связано с изменением свойств и состава нефти и газа в пределах залежи.

Давление насыщения и закономерности выделения газа изучают в лаборатории по пробам нефти, отобранный с забоя скважин. По результатам исследований можно сделать вывод, что в пластовых условиях на закономерности выделения газа из нефти оказывают влияния типы пород, количество остаточной воды и ее свойства и другие факторы, обусловленные законами капиллярности и физико-химическими свойствами пластовых жидкостей и горных пород. Влияние пористой среды на давление начала тесно связано с изменением углеводородного состава нефти в капиллярных каналах в результате адсорбции некоторых углеводородов на границе раздела и с зависимостью давления парообразования от смачиваемости поровых каналов пластовыми жидкостями.

Предполагается , что пузырьки газа при снижении давления вначале образуются у твердой поверхности, так как работа, необходимая для образования, пузырька у стенки (за исключением полного смачивания поверхности жидкостью), меньше , чем для его образования в свободном пространстве жидкости.

Степанова обнаружила, что при очень незначительном выделении газа (сотые проценты) происходит эффект смазки и фазовая проницаемость по нефти аномально возрастает.

Когда мы облучаем породу ультразвуком, начинают выделяться пузырьки газа, контроль над этим процессом позволит регулировать фазовую проницаемость. Количество выделяющихся пузырьков зависит от скелета слагаемой породы, состава пласта. Отсюда можно заключить, что давление насыщения варьируется по пласту.

Кроме всего прочего, давление насыщения зависит от температуры и повышается с её ростом.

Р, МПа

23

17

Т

Если давление насыщения приблизительно равно пластовому давлению, а мы будем закачивать холодную воду, то пластовая температура снизится, а, значит, газ может выделиться за счёт снижения давления.

13. Реальные и идеальные газы; законы их поведения; коэффициент сверхсжимаемости.

Идеальным называется газ, собственный объем молекул которого пренебрежимо мал по сравнению с объемом, занимаемым газом и между молекулами которого отсутствует взаимодействие. Коэффициент сверхсжимаемости идеального газа равен 1. Состояние идеальных газов описывается уравнением Менделеева-Клапейрона:

PV=RT,

Где P – давление в Па; V – объем газа в м³;  - количество газа в кмоль; R – универсальная газовая постоянная (R = 8,31434*10³ Дж/кмоль.К).

Уравнение Менделеева-Клапейрона для реальных газов справедливо лишь при низких давлениях. Поэтому для описания состояния реальных газов – уравнение Ван-Дер-Ваальса и др.

Уравнение Ван-Дер-Ваальса:

(P+a/V₂)(V-b)=RT,

где b – собственный объем молекул газа; a – сила притяжения молекул.

Сложность использования уравнения при практических расчетах заключается в том, что чаще встречаются смеси газов, для которых уравнение Ван-Дер-Ваальса применимо с трудом.

При повышенных давлениях для реальных газов характерно межмолекулярное взаимодействие, молекулы газов начинают притягиваться друг к другу, за счет физического взаимодействия.

Для учёта этого взаимодействия уравнение на протяжении многих лет модифицировалось (голландским физиком Ван–дер–Ваальсом и др.). Однако на практике используется уравнение Менделеева–Клапейрона для реальных газов, содержащее коэффициент сверхсжимаемости z, предложенный Д. Брауном и Д. Катцом и учитывающий отклонения поведения реального газа от идеального состояния:

где Q – количество вещества, моль;

z – коэффициент сверхсжимаемости газа.

Физический смысл коэффициента сверхсжимаемости заключается в расширении граничных условий уравнения Менделеева–Клапейрона для высоких давлений.

Коэффициент z зависит от давления и температуры (приведенных, критических давлений и температур), природы газа:

z = f (Тприв, Рприв),

где Тприв – приведенная температура;

Рприв – приведенное давление.

Приведёнными параметрами индивидуальных компонентов называются безразмерные величины, показывающие, во сколько раз действительные параметры состояния газа (температура, давление, объём, плотность и др.) больше или меньше критических.

А для смесей газов они характеризуются отношением действующих параметров (температура, давление и др.) к среднекритическим параметрам смеси:

Критическая температура – температура, при которой жидкий углеводород переходит в газообразное состояние

Критическое давление – давление, при котором газообразный углеводород переходит в жидкое состояние..