Материал: Физика пласта. учебное пособие. Булыгин Ю.А
Теплопроводность и температуропроводность пород очень низки по сравнению с металлами, поэтому для прогрева призабойных зон требуется очень большая мощность нагревателей. Вдоль напластования теплопроводность выше, чем поперек напластования на 10 – 50 % - явление анизотропии.
Тепловые свойства некоторых горных пород
Горная |
|
с, |
|
|
λ, |
|
а·103, |
αL·105, |
||||
порода |
кДж |
|
Вт |
м2 |
|
1 |
||||||
|
|
кг К |
|
|
м К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
с |
|
|
К |
||||
Глина |
|
0,755 |
|
|
0,99 |
|
0,97 |
|
|
– |
||
Глинистые |
|
0,772 |
|
154 – 218 |
0,97 |
0,9 |
||||||
сланцы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Доломит |
|
0,93 |
|
1,1 – 4,98 |
0,86 |
|
|
– |
||||
Известняк |
|
1,1 |
|
|
2,18 |
|
0,91 |
0,5 – 0,89 |
||||
Кварц |
|
0,692 |
|
|
2,49 |
|
1,36 |
1,36 |
||||
Песок |
|
0,8 |
|
|
0,347 |
|
0,2 |
|
0,5 |
|||
Вводится еще один параметр – адиабатный коэффициент
dTs dp ,
который определяет изменение температуры в зависимости от изменения давления. При адиабатном сжатии ηs > 0 и вещество нагревается. Исключением является вода – она остывает.
Рассчитывают эту величину следующим образом:
V
s cp g T,
65
где V – объем,
Т – температура, α – коэффициент линейного расширения,
g – ускорение свободного падения, ср – изобарная теплоемкость.
Коэффициент Джоуля-Томпсона определяет изменение температуры при дросселировании:
|
|
dT |
|
V |
1 T |
V |
|
s |
, |
||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
dp cp g |
|
cpg |
|
|||||
|
V |
|
|
|
|
|
|||||
где |
|
– определяет нагрев |
за счет |
работы сил |
|||||||
cp g |
|||||||||||
трения; |
|
|
|
|
|
||||||
ηs – охлаждение вещества за счет адиабатного
расширения.
V
Для жидкости cp g s – они нагреваются, для газов ε < 0 – они охлаждаются.
66
8. СОСТАВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ
Природные газы – это вещества, которые при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, представляют собой смесь углеводородных и не углеводородных газов и в зависимости от условий могут находиться в трех состояниях: свободном, сорбированном, растворенном.
Углеводородные газы в пластовых условиях в зависимости от их состава, давления и температуры могут находиться в залежи в различных состояниях – газообразном, жидком или в виде газожидкостных смесей. Свободный газ обычно расположен в газовой шапке (повышенной части пласта).
Если газовая шапка в нефтяной залежи отсутствует (это возможно при высоком пластовом давлении или особом строении залежи), то весь газ залежи растворен в нефти. Этот газ будет по мере снижения давления выделяться из нефти при разработке месторождения, он называется попутным газом.
В пластовых условиях все нефти содержат растворенный газ. Чем выше давление в пласте, тем больше растворенного газа содержится в нефти. Давление, при котором весь имеющийся в залежи газ растворен в нефти,
называется давлением насыщения.
Координаты тройной точки воды:
Т = 273,16 К ( ≈ 0,01 °С); р = 610,6 Па ( = 4,58 мм рт. ст.);
tкр = 374,2 °С ; ркр = 22,11 МПа.
Критическая точка – это такое состояние давления и температуры, при котором свойства газообразной и жидкой фаз становятся одинаковыми.
67
Рис. 8.1. Тройная точка воды [4]
Понятие «пар» – определяется как газообразное состояние любого вещества, которое при обычных условиях является жидкостью или твёрдым телом.
Д.И. Менделеев назвал критической ту температуру,
при которой поверхностное натяжение данной жидкости становится равным нулю, а стало быть, исчезает граница между жидкостью и насыщенным паром над ней. При критической температуре переход жидкости в пар осуществляется, минуя двухфазную систему жидкость – насыщенный пар.
От давления насыщения зависит газовый фактор – количество кубометров газа, содержащееся в 1 тонне нефти.
68
8.1. Состав природных газов
Природные газы, добываемые из газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений, состоят из углеводородов (от CH4 до C4H10 и выше), а также не углеводородных компонентов (H2S, N2, CO, CO2, H2, Ar, He и др.). Качественный состав газов нефтяного происхождения всегда одинаков, чего нельзя сказать о газах вулканических извержений.
При нормальных условиях в газообразном состоянии существуют только углеводороды С1 – С4. Углеводороды С5 и выше при нормальных условиях находятся в жидком состоянии.
Смесь таких газов, как метан, этан, этилен (С2Н4) при р = 105 Па и нормальной температуре называется сухим газом.
Смесь пропана, пропилена, изобутана (С4Н10), бутилена (С4Н8) при высоких давлениях (жидкость) называется жидким газом.
Смесь следующей группы углеводородов уровня изопентана i-С5Н12, находящихся в жидком состоянии,
называется газовым бензином.
Физическое состояние последней группы углеводородов ряда от С18Н38 при нормальных условиях – твёрдое.
Жидкий конденсат представляет собой смесь большого числа тяжелых углеводородов, из которых можно выделить бензиновую, лигроиновую, керосиновую фракции (иногда из них можно выделить более тяжелые масляные фракции).
Газы, добываемые из чисто газовых месторождений, содержат более 95 % метана СН4. Содержание метана на газоконденсатных месторождениях колеблется от 75 % до
90 %.
69