Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Свойства пластовых флюидов




Свойства и состояние углеводородов зависят от их состава, давления и температуры. В залежах они могут находиться в жидком, газообразном состояниях или в виде газожидкостной смеси. В процессе разработки при движении углеводородов по пласту к забою и устью скважины непрерывно меняются (снижаются) давление и температура. Также непрерывно меняется и состав газожидкостной смеси. Растворенный в нефти газ переходит из жидкой в газовую фазу или конденсатную, а часть нефти растворяется в газе. В поверхностных условиях она вновь выпадает в жидкую фазу. Таким образом, фазовый состав углеводородов в поверхностных условиях резко отличается от фазового состава той же смеси, находившейся в пластовых условиях.

Изучение свойств нефти, газа, конденсата и пластовой воды проводится на специальном оборудовании в лабораторных условиях. Пробы пластовых флюидов для изучения их физико-химических свойств отбираются в скважинах пробоотборниками при давлении в точке отбора, превышающим давление насыщения жидкого флюида газом.

Для изучения свойств флюидов в поверхностных условиях пробы отбираются на устье скважины или на пунктах замера продукции. В целом по залежи свойства флюидов определяется как среднее значение по скважинам.

Нефть и газ представляют собой смесь (а точнее, раствор) углеводородов метанового (парафинового) – СnH2n+2, нафтенового - СnH2n, ароматического - СnH2n-6 рядов.

По физическому состоянию в поверхностных условиях углеводороды представляют собой:

от СН4 до С4Н10 – газы;

от С5Н12 до С16Н34 – жидкости;

от С17Н36 и выше – твердые вещества (парафины и церезины).

4.1 Физико – химические свойства нефти

Нефть представляет собой горючую маслянистую подвижную жидкость от светло–желтого до темно–красного, коричневого и черного цвета, состоящую из смеси различных углеводородных соединений. В природе нефть очень разнообразна по своему качеству, удельному весу и консистенции: от весьма жидкой и летучей до густой смолообразной.

С химической точки зрения состав нефти и газа очень прост. Основными элементами, образующими нефть и газ, являются углерод – С и водород – Н. Содержание углерода в нефтях – 83 – 89 %, содержание водорода – 12 – 14 %. В небольших объемах в нефтях содержатся сера – S, азот – N и кислород – О. Углерод и водород присутствуют в нефти в виде множества соединений, называемых углеводородами.

Известно, что химические элементы соединяются между собой в определенных соотношениях согласно их валентности. Например, молекула воды – Н2О состоит из двух атомов водорода, имеющих валентность – 1, и одного двухвалентного атома кислорода.

 

Н – О – Н

 

Самым простым по химическому составу углеводородным соединением является метан – СН4. Это горючий газ, являющийся главным компонентом всех природных горючих газов.

Обычное содержание метана в природных газах превышает 90 – 95 %.

 

Н

ן

Н–С–Н

ן

Н

 

Следующим за метаном соединением является этан – С2Н6,

 

 

Н H

ן ן

Н – С – С – H,

ן ן

Н H

Затем, пропан - С3Н8,

 

Н H H

ן ן ן

Н – C – С – C - H

ן ן ן

Н H H

 

бутан - С4Н10, пентан – С5Н12, гексан – С6Н14 и т.д.

Как отмечалось выше, начиная с пентана, газообразные углеводороды переходят в жидкие, т.е. в нефть. Формула пентана продолжает тот же непрерывный ряд углеводородных соединений, относящихся к группе метановых.

 

Н H H H H

ן ן ן ן ן

Н – C – С – C – C – C - H

ן ן ן ן ן

Н H H H H

 

В этой группе все связи углерода задействованы, т.е. использованы на соединение с атомами водорода. Такие соединения называются предельными или насыщенными. Они нереакционноспособные, т.е. не способны присоединять к своей молекуле молекулы других соединений.

Углерод в соединении с водородом способен образовывать бесчисленное множество углеводородных соединений, различающихся своим химическим строением, а, следовательно, и свойствами.

Различают три основные группы углеводородных соединений:

Первая группа – метановые (или алканы). Их общая формула СnH2n+2, Именно об этой группе соединений говорилось выше.

Они являются полностью насыщенными, т.к. все валентные связи использованы. Поэтому химически они наиболее инертны, не способные к химическим реакциям с другими соединениями. Углеродные скелеты алканов предствляют собой либо линейные (нормальные алканы), либо разветвленные цепи (изоалканы).

 

Вторая группа – нафтеновые (или цикланы). Их общая формула СnH2n. Их основные признаки – наличие пяти – или шестичленного кольца из атомов углерода, т.е. они образуют в отличие от метановых замкнутую циклическую цепь (отсюда - цикланы):

 

 

Это тоже насыщенные (предельные соединения). Поэтому в реакции они практически не вступают.

Третья группа – ароматические (или арены). Их общая формула СnH2n-6. Они образованы шестичленными циклами, основанными на так называемом ароматическом ядре бензола – С6Н6.

Их отличительная особенность – наличие двойных связей между атомами.

Среди ароматических углеводородов выделяются моноциклические, бициклические (т.е. сдвоенные кольца) и полициклические, образующие многокольцевые соединения типа пчелиных сот.

 

 

Углеводороды, в том числе нефть и газ, не являются веществами определенного и постоянного химического состава. Они представляют сложную природную смесь газообразных, жидких и твердых углеводородных соединений метанового, нафтенового и ароматических рядов. Но это не простая смесь, а система сложного углеводородного раствора, где растворителем являются легкие углеводороды, а растворенными веществами – прочие высокомолекулярные соединения, включая смолы и асфальтены, т.е. даже и неуглеводородные соединения, входящие в состав нефтей.

Раствор от простой смеси отличается тем, что входящие в него компоненты способны химически и физически взаимодействовать, приобретая при этом новые свойства, которые не были присущи исходным соединениям.

В зависимости от состава этой смеси в широком диапазоне изменяются физические и химические свойства нефтей. Меняется консистенция нефти от легкой, насыщенной газами, до густой тяжелой смолообразной. Соответственно и цвет нефти меняется от светлого до темно-красного и черного. Эти свойства зависят от преобладания в составе нефти низкомолекулярных легких углеводородных соединений, либо тяжелых сложно построенных высокомолекулярных соединений.

В ряду физических параметров нефти важнейшим является плотность или удельный вес. Этот показатель зависит от молекулярного веса слагающих ее компонентов, т.е. от преобладания в составе нефти легких или тяжелых углеводородных соединений, от наличия смолистых примесей, асфальтенов и растворенного газа.

Плотность нефти изменяется в широких пределах от 0,71 до 1,01 г/см3. Нефти удельного веса ниже 0,850 г /см3 считаются легкими, а более того – тяжелыми.

В пластовых условиях за счет большого объема растворенного в нефти газа плотность ее в 1,2 – 1,8 раза меньше, чем в поверхностных условиях после ее дегазации.

Вязкость – это свойство оказывать сопротивление перемещению частиц нефти относительно друг друга в процессе ее движения. Вязкость определяет степень подвижности нефти. Измеряется вязкость с помощью прибора – вискозиметра в миллипаскалях в секунду (мПА.с). Величина обратная вязкости характеризует текучесть жидкости.

В поверхностных условиях нефти делятся на:

1) маловязкие – до 5 мПа.с;

2) повышенной вязкости - от 5 до 25 мПа. с;

3) высоковязкие – более 25 мПа. с.

Меньшей вязкостью обладают легкие нефти, а большей – тяжелые.

В пластовых условиях вязкость нефти в десятки раз меньше, чем той же нефти на поверхности после ее дегазации, что связано с ее очень высокой газонасыщенностью в недрах.

Содержание серы - очень важное свойство, влияющее на окислительные свойства нефти. Чем больше содержание серы в нефтях, тем агрессивнее она ведет себя по отношению к металлам, окисляя и разрушая их. В этом смысле действие ее аналогично окислительному действию кислорода. По содержанию серы нефти делятся на:

1) малосернистые – до 0,5 %;

2) сернистые - от 0,5 до 2,0 %;

3) высокосернистые – более 2 %.

Парафинистость – еще одно важной свойство нефти, влияющее на технологию ее добычи и транспортировки по трубопроводам. Парафинистость возникает в нефтях за счет содержания в них твердых компонентов – парафинов (от С17Н36 до С35Н72) и церезинов (от С36Н74 до С55Н112).

Содержание их достигает иногда от 13 до 14 %, а на месторождении Узень в Казахстане – 35 %. Высокое содержание парафина чрезвычайно затрудняет добычу нефти, т.к. при вскрытии пласта и подъема нефти по трубам происходит непрерывное снижение давления и температуры. При этом парафин способен кристаллизоваться и выпадать в твердый осадок, парафинируя как поры в самом пласте, так и стенки НКТ, задвижек и всего технологического оборудования. Чем ближе температура кристаллизации парафина к температуре пласта, тем скорее и интенсивнее наступает процесс парафинизации.

По содержанию парафинов нефти делятся на:

1) малопарафинистые – менее 1,5 %;

2) парафинистые – от 1,5 до 6,0 %;

3) высокопарафинистые – более 6,0 %.

Газосодержание или газовый фактор – это количество газа в 1м3 (или на 1т) дегазированной нефти, т.е. газовый фактор – это количественный показатель того, какое количество газа было растворено в нефти в пластовых условиях, способное перейти в свободное состояние при извлечении нефти на поверхность. Газовый фактор (Г) может достигать 300 – 500 м3/т, но чаще – в пределах 30 – 100 м3/т. Встречается и менее - 8 – 10 м3/т, например, тяжелые нефти Ярегского месторождения Ухтинского района имеют газовый фактор 1 – 2 м3/т.

Давление насыщения (или начала парообразования) – это давление, при котором газ начинает выделяться из нефти. В природных условиях давление насыщения может быть равным пластовому или меньше его.

В первом случае весь газ будет растворен в нефти, а нефть - насыщена газом. Во втором случае нефть будет недонасыщена газом.

Сжимаемость нефти обусловлена ее упругостью и измеряется коэффициентом сжимаемости – βН.

 

 

где V – исходный объем нефти, м3;

∆V – изменение объема нефти, м3;

∆р – изменение давления, МПа.

 

Коэффициент сжимаемости характеризует величину изменения объема пластовой нефти при изменении давления на 0,1 МПа.

Этот коэффициент учитывается на ранних стадиях разработки, когда упругие силы жидкостей и газов еще не растрачены и поэтому играют заметную роль в энергетике пласта.

Коэффициент теплового расширения:

 

 

где - изменение температуры на 1 0С.

 

Коэффициент теплового расширения показывает, на какую часть первоначального объема изменяется объем нефти при изменении температуры на 1 0С.

Этот коэффициент используется при проектировании и применении тепловых методов воздействия на пласт.

Объемный коэффициент пластовой нефти

Этот коэффициент показывает, какой объем занимает в пластовых условиях 1м3 дегазированной нефти за счет насыщения ее газом.

 

 

где bН – объемный коэффициент пластовой нефти, доли единицы;

Vпл – объем нефти в пластовых условиях, м3;

Vдег – объем той же нефти в поверхностных условиях после ее дегазации, м3;

ρпов – плотность нефти в поверхностных условиях, т /м3;

ρпл – плотность нефти в пластовых условиях, т /м3.

 

Объемный коэффициент обычно больше 1, как правило, находится в пределах 1,2–1,8, но иногда достигает 2–3 единиц.

Объемный коэффициент используется при подсчете запасов и при определении коэффициента нефтеотдачи пласта.

Усадка нефти и пересчетный коэффициент

По объемному коэффициенту можно определить усадку нефти при извлечении ее на поверхность – И, а также пересчетный коэффициент - Θ Последний используется в формуле подсчета запасов объемным методом. Пересчетный коэффициент Θ – есть величина обратная объемному коэффициенту – bН.

 

 

Как видно, эта формула представляет собой перевернутую формулу объемного коэффициента. Именно она учитывает уменьшение объема нефти (ее усадку) при переходе от пластовых условий к поверхностным.


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-08-30; просмотров: 2023. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.046 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7