Экзаменационный билет №7
1.Основные физико-химические свойства природных нефтей. Дать
характеристику каждого свойства нефти.
2.Выпадение неорганических кристаллических осадков из попутно добываемой воды. Основные причины солеотложений на нефтяных месторождениях.
Основные физические свойства нефти.
К основным физическим свойствам нефти относят: давление насыщения нефти газом, плотность, вязкость, объёмный коэффициент, коэффициент сжимаемости, структурно-механические свойства.
1. Давление насыщения нефти газом.
Давлением насыщения пластовой нефти называют максимальное давление, при котором газ начинает выделяться из нефти при изотермическом её расширении. Давление насыщения зависит от соотношения объёмов нефти и растворённого газа, от их состава и пластовой температуры. Особенно высокими давлениями насыщения характеризуются нефти, в которых растворено большое количество азота. С повышением температуры давление насыщения может значительно увеличиваться. Давление насыщения может быть меньше пластового или соответствовать ему. Если давление насыщения меньше давления пласта, то нефть недонасыщена газом, если же эти давления насыщения и пласта равны, нефть полностью насыщена газом.
Если давление пласта меньше давления насыщения, в пласте происходит разгазирование нефти и образуется режим двухфазной фильтрации.
. Плотность нефти.
П лотность - - масса единичного объёма вещества , г/смЗ, кг/м3.
Плотность нефти зависит от температуры. В соответствии с этим плотность пластовой нефти может значительно отличаться от плотности поверхностной нефти. Нефть, плотность которой превышает 900 кг/м 3, относится к тяжёлым нефтям. С повышением давления плотность нефти значительно уменьшается при насыщении её углеводородными газами (метан, пропан и т.д.), но возрастает при насыщении её азотом или углекислым газом. Рост давления выше давления насыщения также способствует некоторому увеличению плотности.
Вязкость нефти
Вязкость - - свойство нефти, определяющее характер её движения
в пласте и трубах и сопротивление движению,
Вязкость пластовой нефти значительно отличается от вязкости сепарированной вследствие большого количества растворённого газа, повышенной пластовой температуры и давления. При этом все нефти подчиняются следующим закономерностям: вязкость их уменьшается с повышением количества газа в растворе, с увеличением температуры. Повышение давления вызывает некоторое увеличение вязкости, которое заметно лишь при Р>Pнас. Вязкость нефти зависит также от состава и природы растворённого газа. При растворении азота вязкость увеличивается, а при растворении углеводородных газов – понижается.
Объёмный коэффициент
Объёмный коэффициент b связан с количеством растворённого газа в нефти и характеризует соотношение объёмов нефти в пластовых условиях к объёму этой же нефти на поверхности (после отделения газа)
b=Vпл/Vпов;
Объём нефти в пластовых условиях превышает объём сепарированной нефти в связи с повышенной пластовой температурой и содержанием большого количества растворённого газа в пластовой нефти. Давление мало влияет на значение объёмного коэффициента нефти, в связи с малой сжимаемостью жидкости. Используя объёмный коэффициент, можно определить усадку нефти, т.е уменьшение объёма пластовой нефти при извлечении её на поверхность в %. Усадка нефти
Иногда усадку U относят к объёму нефти на поверхности. Тогда, U=(b-1)*100%.
Усадка некоторых нефтей достигает 45-50%.
Объёмный коэффициент нефти определяют экспериментально.
Коэффициент сжимаемости.
Нефть, как и все жидкости, обладает упругостью, т.е способностью изменять объём под действием внешнего давления. Упругость жидкостей измеряется коэффициентом сжимаемости, определяемым из соотношения:
изменение объёма нефти
и сходный объём нефти
изменение давления
Для жидкостей следует использовать термин сжимаемость, для газов – сверх сжимаемость
Коэффициент сжимаемости характеризует относительное изменение единицы объёма нефти при изменении давления на одну единицу. Коэффициент сжимаемости зависит от состава пластовой нефти, температуры и абсолютного давления. Нефти, не содержащие растворённый газ, обладают сравнительно низким коэффициентом сжимаемости (0,4 – 0,7) 1/Па. Лёгкие нефти, содержащие значительное количество растворённого газа , обладают повышенным коэффициентом сжимаемости (14 1/Па). Чем выше температура, тем больше коэффициент сжимаемости.
С уменьшением давления пласта вплоть до давления насыщения, коэффициент сжимаемости увеличивается.
Структурно – механические свойства аномально – вязких нефтей (реологические свойства).
Реологические свойства нефтей очень разнообразны и во многих случаях их поведение не определяется одним реологическим параметром – вязкостью.
Нефти многих месторождений относятся к неньютоновским жидкостям, для которых не выполняется закон внутреннего трения Ньютона (сдвиговые касательные напряжения прямо пропорциональны скорости сдвига).
В случае неньютоновских нефтей вязкость зависит от скорости сдвига. Режим пласта в условиях проявления неупругих свойств горных пород можно назвать реологическим режимом. Реологические характеристики нефтей в значительной степени определяются содержанием в них смол, асфальтенов и парафина. При высоких пластовых температурах, структурно – механические свойства нефтей проявляются значительно слабее. Наиболее распространённая реологическая модель для описания течения неньютоновских нефтей - это модель Шведова – Бингама.
Исследованиями установлено, что проводимость горных пород при фильтрации в них структурированных нефтей в значительной степени зависит от градиента давления. При небольших значениях градиентов давлений проводимость песчаников может быть в десятки раз меньше, чем при высоких. Низкая нефтеотдача, быстрое обводнение скважин, неравномерность профилей притока объясняется, кроме влияния прочих факторов, также проявлением в ряде случаев структурно-механических свойств пластовых нефтей.