Изменение фазового состояния нефти и газа.

Особенно сильные изменения происходят при движении нефти к устью.

Схемы фазовых превращений:

Однокомпонентная система:

Здесь справа от пунктирной линии – пар, слева – жидкость, в области двухфазного состояния – переход одной фазы в другую происходит с изменением давления (повышение Р или Т=const).

Это связано с тем, что точка кипения для многофазной смеси выше, чем для однокомпонентной. Для смеси С – это не точка, а функция, зависящая от целого ряда параметров. Следственно в точках парообразования и кипения состав пара и жидкости разный.

ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ.

Газы контактируют с водой в природных условиях, следственно газ содержит пары воды (концентрация зависит от Р, Т,…) .

При изменении Т газ может оказаться недонасыщенным водяными парами в газе.

Количество водяных паров газа при данных условиях к количеству водяных паров максимально возможно содержащихся при этих условиях – относительная влажность газа.

Кроме Р и Т содержание в воде солей – важный параметр.

С увеличением концентрации солей влагосодержание газа уменьшается. В частности, вода влияет и на фазовые превращения.

РАСТВОРИМОСТЬ НЕФТИ В ГАЗЕ.

При увеличении давления газовая фаза обогащается компонентами тяжелых УВ.

Кривая зависимости критических давлений нефть – конденсат в зависимости от состава.

При определенных условиях могут образовываться газо-гидраты – твердые фазы.

Область образования

газо-гидратов

Гидраты – непроницаемы.

Месторождения гидратов не нуждаются в покрышках .

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

1. Поверхностное натяжение.

2. Явление сглаживания.

3. Работа адгезии и когезии.

4. Теплота сглаживания.

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ.

, G – поверхностная энергия Гиббса.

Работа изотермического образования ед. поверхности:

Юнг: ,

F – сила, действующая на пленку, лежащая на поверхности, препятствующая растяжению.

2l – длина поверхности.  = [Н/м]

Вода на границе с воздухом: _в = 72,75 [эрг/см²] при 20.

Бензол – воздух при 25: _бенз = 28,9 [эрг/см²].

_тв-газ, _тв-газ, _ж-т , _ж-ж.

Изотерма поверхностного натяжения:

Правило уравнивания полярности:

На границе двух несмешивающихся веществ с разной полярностью будет концентрироваться третий компонент, сглаживающий скачок полярности (он имеет  между ₁и ₂ этих двух веществ).

Явление сглаживания: характеризуется краевыми углами смачивания.

Пластовые воды.

Пластовые воды сопровождают в той или иной степени большинство технологических операций по извлечению нефти.

Существуют недеформированные залежи – в которых процесс миграции нефти незавершен. Это характерно для залежей Западной Сибири.

В этих залежах присутствует подвижная вода, которая попадает в скважину.

Если же залежь сформировалась и процесс миграции завершен, то в пласте находится остаточная вода, которая не обладает свойством подвижности.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСТАТОЧНОЙ ВОДЫ:

В зависимости от смачивания возникает своя функция капиллярного давления. Для смачиваемых пластов капиллярное давление имеет вид

Для гидрофобного гидрофилирования:

ВИДЫ:

• капиллярная вода: в узких пережимах пор, где интенсивно проявляются

капиллярные усилия;

• адсорбированная вода: удерживаемая молекулярными силами у поверхности

раздела фаз;

• плёночная вода: покрывает гидрофильные участки внутрипоровой

поверхности;

• свободная вода: может удерживаться капиллярными силами на границе

раздела «газ – вода», «нефть – вода».

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ПЛАСТА.

- коэффициент извлечения нефти (КИН).

Эта величина в недавнем прошлом была очень приличная - 40 – 43%(во времена

СССР).Теперь эта величина стала равной 37 – 38%.Т.е. имеется тенденция к снижению КИН.

• Коэффициент охвата – это объем залежи, подвергшейся процессу вытеснения,

отнесенный к общему объему залежи.

• Коэффициент вытеснения – это отношение нефтенасыщенного объема пласта

после завершения процесса вытеснения к первоначальному объему пласта.

Если бы _охв=1 и _в=1, то мы бы всю нефть (газ) вытеснили бы из пласта. Но после завершения процесса разработки остается 60% нефти в пласте.

Вопросы остаточной нефти – рассматриваются всей научной общественностью мира.

Существуют научные проекты на извлечение остаточной нефти. Этими проблемами занимаются биологи, физики, химики, и т.д.

Первая группа нефти: 1 – _охв

Вторая группа нефти:связанная с пластами, охваченными процессом вытеснения:1–_в