- •Физика нефтяного и газового пласта
- •1. Природные коллекторы нефти и газа и их физические свойства
- •1.1. Газонефтяное месторождение
- •1.2. Виды неоднородности строения нефтяных залежей
- •1.3. Геометрические параметры горных пород-коллекторов
- •1.4. Фильтрационно-ёмкостные параметры коллекторов.
- •Параметры трещинной среды.
- •1.5. Насыщенность коллекторов
- •1.6 Проницаемость
- •1.7. Зависимость проницаемости от насыщенности коллекторов
- •1.8. Методы определения относительной проницаемости
- •2. Состав и физико-химические свойства нефти
- •2.1. Состав нефти
- •2.2. Классификация нефтей
- •2.3. Физико–химические свойства нефти
- •2.3.1. Плотность нефти
- •2.3.2. Вязкость нефти
- •2.3.3. Сжимаемость нефти
- •2.4. Различие свойств нефти в пределах нефтеносной залежи
- •Классификация природных газов
- •3.2. Основные параметры
- •2.2.1.Газовые законы
- •3.2.2. Параметры газовых смесей
- •3.2.3. Критические и приведённые термодинамические параметры
- •3.3. Уравнения состояния
- •3.3.1. Уравнения состояния природных газов
- •3.3.2. Обобщённое уравнение состояния
- •3.4. Физико-химические и теплофизические свойства природных газов
- •3.4.1. Вязкость
- •3.4.2. Качественная зависимость вязкости газов и жидкостей от температуры.
- •3.4.3. Теплоёмкость
- •3.4.4. Дросселирование газа. Коэффициент Джоуля-Томсона
- •3.4.5. Влажность природных газов
- •4. Фазовые состояния углеводородных систем
- •4.1. Схема фазовых превращений однокомпонентных систем
- •4.2. Фазовые состояния углеводородных смесей
- •4.3. Фазовые переходы в нефти, воде и газе
- •5 Пластовые воды
- •5.1. Физическое состояние воды в горных породах
- •1) Природы воздействующих на воду сил;
- •5.2 Физические свойства пластовых вод
- •5.3 Минерализация пластовой воды
- •5.4 Состояние остаточной (связанной) воды в нефтяных и газовых коллекторах
- •6. Поверхностно–молекулярные свойства системы пласт–вода–нефть–газ
- •6.1. Роль поверхностных явлений в фильтрации
- •6.2. Поверхностное натяжение
- •6.3. Смачивание и краевой угол
- •6.4. Работа адгезии и когезии, теплота смачивания
- •6.5. Кинетический гистерезис смачивания
- •7. Физические основы вытеснения нефти водой и газом из пористых сред
- •7.1. Силы, противодействующие вытеснению нефти из пласта
- •7.2. Схема вытеснения из пласта нефти водой и газом
- •7.3. Использование теории капиллярных явлений для установления зависимости нефтеотдачи от различных факторов
- •2.3.3. Сжимаемость нефти
5 Пластовые воды
5.1. Физическое состояние воды в горных породах
Вода в горных породах находится в сложном взаимодействии со скелетом, обменными ионами и растворенными веществами.
Основываясь на результатах экспериментальных работ, А.Ф.Лебедев разделил все формы влаги, исходя из главных принципов:
1) Природы воздействующих на воду сил;
2) агрегатного состояния формы влаги: в форме пара; гигроскопическая вода; пленочная вода, удерживаемая силами молекулярного притяжения; гравитационная вода (капиллярная; подвешенная; собственно гравитационная); в твердом состоянии (в форме льда); кристаллизационная и химически связанная вода.
Недостатком этой схемы является проведение резких границ между отдельными категориями влаги и нехарактерное разграничение естественных форм влаги.
В более поздних классификациях были внесены коррективы в схему А.Ф. Лебедева.
П.А.Ребиндер указывает, что единственно надежным методом оценки форм связи воды с минеральными частицами является энергия связи.
Причины образования каждой из связей различны: для химической валентность; для физико-химической молекулярное силовое поле, осмотическое давление; для физико-механической капиллярное давление и поверхностное натяжение.
Парообразная вода в горной породе (количество влаги составляет 0,0015%) находится в динамическом равновесии с другими видами воды (в частности, с гигроскопической водой) и с парами воды в атмосфере. Фазовые превращения водяного пара ведут к образованию на поверхности частиц горной породы связанной воды: прочно и рыхлосвязанная (удерживается на поверхности частиц молекулярными силами).
Прочносвязанная вода имеет меньшую упругость пара, чем свободная вода, так как в ней ограничена свобода молекулярных движений. Диэлектрическая проницаемость прочносвязанной воды 22,2. Температура замерзания, по Боуюносу, равна 780С.
Максимальное количество прочносвязанной воды в породах соответствует величине максимальной гигроскопичности.
Рыхлосвязанная вода представляет собой слои влаги, окружающие прочносвязанную воду. По своим свойствам она мало отличается от свободной воды: имеет плотность близкую к плотности свободной воды и температуру замерзания 1,5 градусов Цельсия. Рыхлосвязанная вода имеет меньший уровень энергетической связи, чем прочносвязанная вода.
Образование рыхлосвязанной воды происходит в диффузионном слое ионов, с помощью которого непосредственно связано ее количество. Суммарное содержание прочносвязанной и ориентированной воды полислоев составляет влажность, которая была названа А.Ф. Лебедевым - максимальной молекулярной влагоемкостью, величина которой определяется теми же факторами, что и величина максимальной гигроскопичности породы. Количество рыхлосвязанной воды может в 2 4 раза превышать величину максимальной гигроскопичности.
Капиллярная вода подразделяется на три вида: вода углов пор, подвешенная вода, собственно капиллярная вода. Заполнение пор водой определяется составом и структурой породы. Капиллярная вода, подобно гравитационной, передает гидростатическое давление.
Свободная вода перемещается в порах и пустотах горных пород под действием силы тяжести. Она заполняет трещины, пустоты, крупные поры. Максимально возможное содержание в породе связанной, капиллярной и гравитационной воды при полном заполнении пор называют полной влагоемкостью.
Вода в твердом состоянии (кристаллизационная, химически связанная вода и вода в состоянии льда) детально изучается в минералогии и мерзлотоведении и представляет собой особые формы структуры воды, в которых преобладают молекулярные и ионные связи. Данный вид воды обладает свойствами твердого тела.