Материал: Физика пласта. учебное пособие. Булыгин Ю.А
Vв pV .
Для пластовых условий βв изменяется от 3,7·10-10 до 5·10-10 Па-1. При наличии растворенного газа он увеличивается
иприближенно оценивается по формуле
вг в 1 0,05S ,
где S – количество газа, растворенного в воде, м3 м3 .
Объемный коэффициент пластовой воды характеризует отношение удельного объема воды в пластовых условиях к удельному объему воды на поверхности:
b пл .пов
Увеличение пластового давления способствует уменьшению b, а рост температуры – увеличению. Объемный коэффициент изменяется в пределах 0,99 – 1,06.
Коэффициент теплового расширения характеризует изменение единицы объема воды при изменении ее температуры на 1 °С:
V Е V t .
С увеличением температуры Е возрастает, с ростом пластового давления – уменьшается. Его величина небольшая
95
и при постоянных давлениях исчисляется в пределах (18 – 90)·10-5 1 С .
Вязкость воды в пластовых условиях зависит в основном от температуры и минерализации. С ростом последней вязкость увеличивается. Наибольшему влиянию подвержены хлоркальциевые воды, которые изменяют вязкость в 1,5 – 2 раза по сравнению с чистой водой. С увеличением температуры вязкость, разумеется, уменьшается. От давления вязкость зависит двояко: в области низких температур (0 – 40 °С) с ростом давления вязкость уменьшается, а в области высоких температур (выше 40 °С) возрастает.
Соли пластовых вод являются электролитами, т.е. химическими соединениями, которые при взаимодействии с растворителем полностью или частично диссоциируют на ионы. Таким образом, пластовая вода проявляет электрические свойства. Удельная электропроводность изменяется в диапазонах: у речной воды (10-1 – 10-2), пластовой воды (10-1 – 1), морской воды (3 – 4), воды с двадцатипроцентным содержанием NaCl равна 20, нефтей (0,5·10-7 – 0,5·10-6),
газоконденсатов (10-10 – 10-16), Ом м 1 .
Коэффициент растворимости нефти в воде зависит от наличия в воде полярных составляющих. За счет растворения воды в нефти происходят изменения в зоне водонефтяного контакта. Четкой границы вода – нефть не существует («зеркало» не образуется). За счет растворения воды в нефти и диспергирования их друг в друга образуется так называемая «переходная зона», высота которой зависит от величины полярности нефти.
96
11. ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СИСТЕМ
В процессе разработки месторождений в пластах непрерывно изменяются температура и давление, что приводит к изменению состава газовой и жидкой фаз и сопровождается переходом различных углеводородов из одной фазы в другую.
Особенно такие превращения проявляются при движении нефти по стволу скважины от забоя к устью и дальнейшем движении нефти и газа к потребителю.
Интенсивность выделения газовой фазы из нефти зависит от многих факторов:
-темп снижения давления и температуры при движении
потока;
-наличие в составе нефти легких углеводородов (С2 -
С6);
-молекулярная масса нефти;
-вязкость нефти.
Рис. 11.1. Диаграмма фазового состояния для чистого этана [2]
97
На рис. 11.1 представлена диаграмма фазового состояния для чистого этана.
Каждая из кривых соответствует фазовым изменениям при постоянной температуре и имеет 3 участка. Слева от пунктирной линии отрезок соответствует газовой фазе, горизонтальный участок – двухфазной газожидкостной области, правый участок – жидкой фазе. Отрезок пунктирной линии вправо от максимума в точке С называется кривой точек конденсации (или точек росы), а влево от максимума – кривой точек парообразования (кипения). В точке С пунктирной линии кривые парообразования и конденсации сливаются. Эта точка называется критической. С приближением к критической точке по кривой начала кипения плотность жидкой фазы будет непрерывно убывать. Если же к ней приближаться по линии точек конденсации, то плотность пара будет непрерывно возрастать.
Обе фазы (жидкость и пар) при данной температуре присутствуют в системе только в том случае, если давление равно упругости насыщенного пара над жидкостью. Давление, при котором газ начинает конденсироваться, называется давлением насыщения для газа.
Фазовые превращения углеводородов можно также представить в p-t – координатах (рис. 11.2).
Для однокомпонентной системы кривая давления насыщенного пара на таком графике является одновременно кривой точек начала кипения и линией точек росы. При всех других давлениях и температурах вещество находится в однофазном состоянии. Для такой системы критическая точка С определяется наивысшими значениями давления и температуры, при которых ещё могу существовать две фазы одновременно.
98
Рис. 11.2. Фазовые превращения углеводородов [2]
Из рисунка следует, что путем соответствующих изменений давления и температуры углеводороды можно перевести из парообразного состояния в жидкое, минуя двухфазную область. Газ (т. А) можно изобарически нагреть до температуры т. В, а затем, повысив давление в системе при постоянной температуре, перевести вещество в область т. Д, расположенную выше критической точки С, и далее в область т. Е. Свойства системы при этом изменяются непрерывно, и разделения углеводорода на фазы не произойдёт. При дальнейшем охлаждении системы (от т. Д до т. Е) , а затем при снижении давления до т. F вещество приобретет свойства жидкости, минуя область двухфазного состояния.
В смеси же углеводородов каждый компонент имеет собственные значения упругости насыщенных паров, поэтому процессы конденсации и испарения не будут проходить при конкретных значениях, а в определенном диапазоне значений
99