Файл: Физика нефтяного и газового пласта санктпетербург.doc

2.3.3. Сжимаемость нефти

, (2.4)

где _н – коэффициент сжимаемости нефти м²/н; V – изменение объема нефти в м³; р – изменение давления в н/м²; V –исходный объем.

Коэффициент сжимаемости зависит от состава пластовой нефти , температуры и абсолютного давления.

Нефти, не содержащие растворенный газ, обладают сравнительно низким коэффициентом сжимаемости - 4710^-10 м²/н.

Легкие нефти, содержащие зна­чительное количество раство­ренного газа, обладают повышенным коэффициентом сжимаемо­сти. Чем выше температура, тем больше коэффициент сжимаемости. При падении пластового давления вплоть до давления насыщения коэффициент сжимаемости продолжает увеличиваться.

Объемный коэффициент нефти b характеризует отношение объема нефти, занимаемого в пластовых условиях, к объему той же нефти при нормальных условиях:

Объемный коэффициент пластовой нефти показывает, какой объем в пластовых условиях занимает 1 м³ сепарированной нефти:

(2.4)

где b — объемный коэффициент пластовой нефти; Vпл.н — объем нефти в пластовых условиях; Vдег.н—объем этой же нефти при атмосферном давлении и t = 20° С после дегазации.

Коэффициент b величина без­размерная и всегда больше единицы.

Объем нефти в пластовых условиях превышает объем сепариро­ванной нефти в связи с наличием повышенной температуры и боль­шого количества растворенного газа в пластовой нефти.

На точность определения объемного коэффициента в лаборатории при раз­ных условиях дегазации влияют тем­пературные условия. С падением тем­пературы количество газа, выделяюще­гося из нефти, уменьшается, что при­водит к занижению объемного коэффи­циента нефти. Некоторые пластовые нефти имеют объемный коэффициент выше трех. Например, нефти месторождения Мамау (США) обладают коэффициентом b = 3,5.

В нефтепромысловой практике при расчетах используют такой параметр, как коэффициент усад­ки величину, обратную объемному коэффициенту нефти.

Усадка нефти

(2.5)

Иногда усадку u

---

относят к объему нефти на поверхности:

u = (b – 1) 100% (2.6)
2.4. Различие свойств нефти в пределах нефтеносной залежи

В связи с изменением в пластовых условиях объема нефти под действием растворенного газа и температуры плотность ее в пласте обычно ниже плотности сепарированной нефти

При повышении давления плотность нефти значительно уменьшается при насыщении ее углеводородными газами (метаном, пропаном, этиленом). Плотность нефтей, насыщенных азотом или углекислотой, несколько возрастает с ростом давления.

Рост давления выше давле­ния насыщения нефти газом также способствует некоторому увеличению ее плотности. При снижении давления до точки начала выделения газа плотность недонасыщенной нефти уменьшается.

Вязкость пластовой нефти почти всегда значительно отличается от вязкости сепарированной вследствие большого количества растворенного газа, повышенной пластовой температуры и давления. При этом все нефти подчиняются следующим общим закономерностям: вязкость их уменьшается с повышением количества газа в растворе, с увеличением температуры. Повышение давления вызывает некоторое увеличение вязкости.

Вязкость нефти зависит так­же от состава и природы растворенного газа. При растворе­нии азота вязкость увеличи­вается, а при растворении углеводородных газов она пони­жается тем больше, чем выше молекулярная масса газа.

Физические свойства и состав нефти в пределах одного и того же пласта не всегда остаются постоянными. Изменение свойств нефти зависит, в основном, от глубины залегания пласта.

В залежах, не имеющих выхода на поверхность и окруженных краевыми водами, плотность нефти и количество смол увеличиваются с глубиной залегания. Плотность нефти увеличивается от свода к крыльям залежи. В сводовой части залежи всегда больше газа. Ближе к зонам водонефтяного контакта происходят окислительные процессы, что увеличивает плотность нефти в приконтурных зонах.

Вязкость нефти увеличивается от купола свода к крыльям. Давление насыщения нефти газом и количество растворенного газа в единице объёма нефти уменьшается по направлению к водонефтяному контакту, а, следовательно, и объёмный коэффициент нефти уменьшается к крыльям складки.

Каждая залежь имеет свой комплекс причин изменения свойств нефти по пласту. Одним из методов исследования изменения свойств нефти по залежи является

---

фотоколориметрия. В основе метода лежит способность раствора поглощать световой поток. Степень поглощения светового потока (колориметрические свойства нефти) зависят от содержания асфальто-смолистых веществ. Поэтому по изменению колориметрических свойств нефти можно судить и об изменении других ее параметров. Зная начальное распределение свойств нефти по залежи и динамику изменения состава и свойств нефти, добываемых из скважин, можно, например, судить о направлениях движения нефти в пласте, устанавливать взаимосвязи нефтяных и нагнетательных скважин, оценивать продуктивность отдельных пропластков
3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ И КОНДЕНСАТА
3.1. Состав и классификация природных газов

Состав природных газов

В состав природных газов входят:

а) углеводороды — алканы C_nH_2n+2 и цикланы C_nH_2n;

б) неуглеводороды — азот N₂, углекислый газ СО₂, сероводород Н₂S, ртуть, меркаптаны RSH;

в) инертные газы — гелий, аргон, криптон, ксенон.

Фазовые состояния

Метан (СН₄), этан (С₂Н₆) и этилен (С₂Н₄) при нормальных условиях ( Р = 0,1 МПа и Т = 273⁰ К) являются реальными газами и составляют сухой газ.

Пропан (С₂Н₆), пропилен (С₃Н₆), изобутан ( = С₄Н₁₀), нормальный бутан-(n=С₄Н₁₀), бутилены (С₄Н₈) при атмосферных условиях находятся в парообразном (газообразном) состоянии, при повышенных давлениях - в жидком состоянии. Они входят в состав жидких (сжижаемых, сжиженных) углеводородных газов.

Углеводороды, начиная с изопентана ( = С₅Н₁₂) и более тяжелые ( ) при атмосферных условиях находятся в жидком состоянии. Они входят в состав бензиновой фракции.

Углеводороды, в молекулу которых входит 18 и более атомов углерода (от С₁₈Н₂₈), расположенных в одну цепочку, при атмосферных условиях находятся в твердом состоянии.

Классификация природных газов

Природные газы подразделяют на три группы.

Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они представляют собой сухой газ, практически свободный от тяжелых углеводородов.

---

Газы, добываемые вместе с нефтью. Это физическая смесь сухого газа, пропан - бутановой фракции (сжиженного газа) и газового бензина.

Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений. Они состоят из сухого газа и жидкого углеводородного конденсата. Углеводородный конденсат состоит из большого числа тяжелых углеводородов, из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а иногда и более тяжелые масляные фракции. Кроме того, присутствуют N₂, СО₂, H₂S, Не, Аr и др.

Искусственные газы получают из твердых топлив (горючие сланцы, бурый уголь) в газогенераторах, ретортах, тоннельных и прочих печах при высоких температурах, а иногда и при повышенных или высоких давлениях.


3.2. Основные параметры
2.2.1.Газовые законы
Термодинамическое состояние природного газа описывается в целом через средние параметры и компонент через парциальные параметры

Парциальные параметры.Парциальное давление компонента смеси — давление, которое он бы имел при удалении из объёма, занимаемого смесью остальных компонент при неизменных величинах начального объёма и температуры; парциальный объем, компонента смеси — объём, который он бы имел при удалении из объёма, занимаемого смесью, остальных компонент при неизменных величинах начального давления и температуры.

Газовые законы.Связь между парциальными и средними параметрами устанавливается через следующие законы:

закон Авогадро — 1кмоль газа при нормальных условиях ( мм рт. ст.; ⁰С) занимает объём 22.41м³;

закон Дальтона — аддитивности парциальных давлений :

; (3.1)

закон Амаги — аддитивности парциальных объёмов :

. (3.2)
3.2.2. Параметры газовых смесей
Массовая доля — масса i-го компонента, отнесенная к общей массе системы:

---

. (3.3)

Молярная (мольная) доля – число молей i-го компонента, отнесенное к общему числу молей в системе:

. (3.4)

Моль – количество вещества в граммах, численно равное его молекулярной массе.

Число молей равно массе вещества , деленной на молекулярную массу :

. (3.5)

Тогда:

. (3.6)

О
бъемная доля – отношение объема i-го компонента в системе к общему объему системы:

. (3.7)

Т
огда: . (3.8)
По закону Авогадро при одинаковых давлении и температуре 1 моль любого газа занимает одинаковый объем:

при Н.У. — 273 К и 0.101 МПа — 22.414 л,

при С.У. — 293 К и 0.101 МПа — 24.055 л,

отсюда для газовых смесей

(3.9)

объемный состав является и молярным составом.

Средняя молекулярная масса газовой смеси может быть вычислена по составу:

, (3.10)

где или в долях единицы и

, (3.11)

где

---