ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ НЕФТИ

Нефть, газ и газовый конденсат, находящиеся в залежах, представляют из себя смесь различных углеводородов (органических соединений, состоящих в основном из углерода и водорода с небольшой примесью серы, различных металлов и их соединений, азота, инертных газов), В зависимости от количества атомов углерода в молекуле углеводородов они имеют различное фазовое состояние. В стандартных условиях ( 20°С и 0,1 мПа) углеводороды с содержанием до 5 атомов углерода в молекуле (пентан) являются газами, от 6 до 17 атомов углерода - жидкости и выше - твердое вещество - парафины.

Основными параметрами, определяющими свойства нефти, являются ее плотность, вязкость в пластовых и поверхностных условиях, газосодержание, сжимаемость, температурное расширение, объемный коэффициент, содержание серы.

Плотность

Плотность нефти - это масса ее в единице объема, определяется по формуле

рн=m/V

где рн - плотность нефти,

т- масса нефти в объеме V

Единица измерения плотности - кг/м³. Необходимо различать плотность нефти в пластовых и поверхностных условиях, которые существенно различаются между собой. Это связано с тем, что нефть в пластовых условиях содержит значительное количество растворенного углеводородного газа, при более высоком давлении и температуре. При подъеме нефти на поверхность с ней происходят следующие изменения:

1) из нефти выделяется растворенный газ, она дает усадку и
становится более плотной;

2) температура нефти падает и за счет сжатия, при этом нефть
становится более тяжелой;

3) давление в системе снижается, за счет чего нефть становится
более легкой.

Суммарное воздействие всех трех факторов приводит к тому, что при подъеме на поверхность нефть становится более тяжелой. Основным фактором, влияющим на плотность нефти, является количество растворенного в ней газа. В зависимости от количества растворенного

газа плотность нефти в пластовых условиях может меняться в пределах 600-800 кг/м³, в редких случаях выше или ниже. В поверхностных условиях плотность нефти существенно выше и колеблется в пределах 700-1000 кг/м³. Наиболее часто встречающиеся плотности нефти в поверхностных условиях - 800-880 кг/м³. По плотности нефти делятся на легкие (менее 850 кг/м³) и тяжелые (более 850 кг/м³).

Плотность нефти является комплексным параметром, характеризующим качество нефти, прежде всего выход легких фракций (бензина, керосина).

5.2. Вязкость нефти в пластовыхи поверхностных (стандартных) условиях

Вязкость жидкости - это свойство оказывать сопротивление перемещению ее частиц при движении. Различают динамическую, кинематическую и относительную вязкости.

Динамическая вязкость μ определяется как вязкость среды, в которой при градиенте скорости 1 м/(см) на 1 м² слоя действует сила трения 1Н и измеряется в Па.с.( Паскаль в секунду).

Кинематическая вязкость v представляет собой отношение динамической вязкости к плотности р. Единица измерения кинематической вязкости - м²/с.

Относительная вязкость выражается отношением абсолютной вязкости к вязкости дистиллированной воды.

Вязкость пластовой нефти характеризует ее подвижность в пластовых условиях и существенно влияет на продуктивность скважин и эффективность разработки залежей. Этот параметр зависит от целого ряда факторов, главными из которых являются газосодержание, молекулярный состав нефти и температура, при которой она находится. Вязкость нефти тем ниже, чем больше в ней растворено углеводородных газов, чем выше температура и легче ее молекулы.

Вязкость нефти в пластовых условиях изменяется в широких пределах. В Западной Сибири наиболее распространены нефти с вязкостью 1-5 мПа.с. Встречаются нефти с вязкостью от 0,5 до нескольких сотен мПа.с.

5.3. Газосодержание

Газосодержание (σ) характеризует количество газа, растворенное в пластовой нефти и переведенное в стандартные условия. Этот параметр определяется по формуле

σ=Vг/V_n.н.,

где V_г - объем растворенного в нефти газа в поверхностных (стандартных) условиях;

V_n._н - объем пластовой нефти.

Этот параметр зависит от давления и температуры, при которых находится пластовая система, свойств нефти и газа. Чем выше давление, тем больше может быть растворено газов в нефти, и наоборот, газосодержание тем выше, чем ниже температура пласта. Легкие нефти могут при прочих равных условиях растворить больше газа. Жирные газы (обогащенные тяжелыми гомологами метана) легче растворяются в нефти, чем легкие, метановые газы.

Пластовые нефти с растворенным газом характеризуются давлением насыщения, при котором начинается выделение первых пузырьков газа из нефти. При давлении в пласте выше давления насыщения смесь углеводородов находится в однофазном жидком состоянии. При снижении давления ниже давления насыщения система переходит в двухфазную смесь жидких и газообразных углеводородов.

Давление насыщения и газосодержание определяются по результатам лабораторных исследований глубинных проб пластовых нефтей, отбираемых специальными пробоотборниками, а также по данным промысловых исследований по результатам дегазации нефтей на сепараторах. Эти значения обычно различаются, т. к условия дегазации в лаборатории и в стволе скважины и на сепараторе различны. Если в лаборатории применяют однократную, в лучшем случае 3-4 ступенчатую сепарацию, то в скважине дегазация идет в процессе непрерывного уменьшения давления при подъеме нефти на поверхность. В то же время точность замеров на промысле значительно уступает лабораторным. В настоящее время используется также метод определения давления насыщения и других параметров пластовых нефтей по результатам компьютерного моделирования. Метод дает неплохие результаты.

Газосодержание, определяемое по данным промысловых исследований, называется промысловым газовым фактором.

Сжимаемость нефти

Коэффициент сжимаемости /Зн, характеризующий упругость нефти, определяет изменение единицы объема нефти при изменении давления в системе на 0.1 мПа. Коэффициент сжимаемости определяется по формуле

βн=ΔV/V₀Δp

где AV- изменение объема нефти при изменении давления на Ар мПа; V_o - первоначальный объем нефти.

Коэффициент сжимаемости нефти зависит от содержания в ней
растворенных газов. Дегазированные нефти , как и большинство других
жидкостей, сжимаются весьма слабо. С увеличением количества
растворенного газа и повышением температуры коэффициент
сжимаемости возрастает. Большинство пластовых нефтей

характеризуется коэффициентом сжимаемости (6-18)*10^-6 мПа^-1, дегазированные нефти - (4-7) • 10^-10 мПа^-1.