Поровое пространство нефтесодержащих пород представляет собой огромное скопление капиллярных каналов, в которых движутся несмешивающиеся жидкости, образующие мениски на разделах фаз. Поэтому капиллярные силы влияют на процессы вытеснения нефти. За водонефтяным контактом мениски создают многочисленные эффекты Жамена и препятствуют вытеснению нефти. Эффект Жамена: Рвыт= P1+ Pк1- Pк2; Рвыт=Р1- DРк; DРк=(2 s cos(Q1- a))/ r; Движение шарика в гидрофильном капилляре будет отсутствовать,когда: Рк2=Р1+Рк1;
Эффект Жамена показ-т, что даже в гидрофильн. капил. при вытеснении нефти водой создается сила, препятствующая вытеснению, которая определяется разностью на границе раздела фаз. Если среда гидрофильна, в области водонефтяного контакта давление, развиваемое менисками, способствует возникновению процессов капиллярного пропитывания и перераспределения жидкостей. Это связано с неоднородностью пор по размерам. Капиллярное давление, развиваемое в каналах небольшого сечения, больше, чем в крупных порах. Pк=(2 s cosQ)/ r. В результате этого на водонефтяном контакте возникают процессы противоточной капиллярной пропитки – вода по мелким порам проникает в нефтяную часть пласта, по крупным порам нефть вытесняется в водоносную часть. Поэтому необходимо решить, какие воды следует выбирать для заводнения залежей: интенсивно впитывающиеся в нефтяную часть залежи под действием капиллярных сил или слабо проникающие в пласт. Изменяя качества нагнетаемых в залежь вод, можно воздействовать на поверхностное натяжение на границе с нефтью, смачивающие характеристики, а также вязкостные свойства. Необходимо отметить, что вопрос об увеличении или уменьшении капиллярных сил, так же как и многие другие задачи физики вытеснения нефти водой, не имеет однозначного решения. В условиях зернистых неоднородных коллекторов процессы перераспределения нефти и воды под действием капиллярных сил могут способствовать преждевременным нарушениям сплошности нефти в нефтеподводящих системах капилляров в зоне совместного движения нефти и воды, помогая формированию водонефтяных смесей в поровом пространстве, что сопровождается значительным уменьшением нефтеотдачи. В трещиноватых коллекторах нефтеотдача блоков повышается при нагнетании в залежь воды, способной интенсивно впитываться в породу под влиянием капиллярных сил.
14.Состав и свойства природных и нефтяных газов.
Природные газы – это вещества, которые при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии и, в зависимости от условий, могут находиться в трёх состояниях: свободном, сорбированном, растворённом. 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 повышенной части пласта, в газовой шапке. Если газовая шапка в нефтяной залежи отсутствует (это возможно при высоком пластовом давлении или особом строении залежи), то весь газ залежи растворён в нефти. Этот газ будет, по мере снижения давления, выделятся из нефти при разработке месторождения и будет называться попутным. В пластовых условиях все нефти содержат растворённый газ. Чем выше давление в пласте, тем больше, как правило, растворённого газа содержится в нефти. Состав природных газов: Природные газы, добываемые из газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений, состоят из углеводородов (СН4 – С4Н10, и выше), а также неуглеводородных компонентов (H2S, N2, CO, CO2, Ar, H2, He и др.).При нормальных и стандартных условиях в газообразном состоянии существуют только углеводороды С1–С4. Углеводороды С5 и выше при нормальных условиях находятся в жидком состоянии. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений, содержат более 95% метана. Содержание метана на газоконденсатных месторождениях колеблется от 75 - 95%.Газы, добываемые вместе с нефтью (попутный газ) представляют собой смесь метана, этана, пропан-бутановой фракции (сжиженного газа) и газового бензина. Содержание метана изменяется от 35 - 85%. Содержание тяжёлых углеводородов в попутном газе варьируется в диапазоне 20-40%, реже доходит до 60%.Нефтяной газ при н. у. содержит неполярные углеводороды - смесь углеводородов от С1 до С4: метан, этан, пропан, изо-бутан и н-бутан. Плотность смеси газов рассчитывается следующим образом: r см= å r i * Ni; Ni – мольная доля; Плотность газа можно рассчитать через отношение молекулярной массы газа (Mi) к мольному объему (Vм).для н.у.: r г = Mi / 22,414. Относительная плотность газа: r см(отн)= r см/ r возд. Для (н.у.) ρвозд=1,293; для (с.у.)ρвозд=1,205.Для идеальных газов давление смеси равно сумме парциальных давлений компонентов (закон Дальтона): P = å pi; где Р–давление смеси газов;рi–парциальное давление i-го компонента в смеси. Аддитивность парциальных объёмов компонентов газовой смеси выражается законом Амага: Vi = Ni * V; где V – объём смеси газов;Vi – объём i-го компонента в смеси. Состояние газа при н.у. и с.у. характеризуется уравнением состояния Менделеева-Клайперона: PV = QRT;где Р – абсолютное давление, Па;V – объём,м3;Q–количество вещества, кмоль; с учетом отклонения поведения реального газа от идеального состояния PV = zQRT; Коэф. z зависит от Р и Т (привед. крит. давлений и температуры),природы газа.
rгt=rго*{(Pt*To)/(Tt*Po)}
Состав и свойства нефти.
Нефть представляет собой смесь углеводородных и неуглеводородных элементов. В нефти в основном содержатся следующие классы углеводородов: 1)Предельные (СnH2n+2); 2)Нафтеновые(СnH2n); 3)Ароматические(CnH2n-6). 4)Гибридные углеводороды (церезины) – углеводороды смешанного строения: парафино-нафтенового, парафино-ароматического, нафтено-ароматического. Они являются основной составной частью парафиновых отложений в процессах добычи и подготовки нефтей. Гетероатомные соединения –углеводороды, в состав молекул которых входят кислород, сера, азот, металлы. К ним относятся: 1)кислородсодержащие - фенолы, нафтеновые кислоты, жирные кислоты и др.(0,1 до 1%) 2)серосодержащие - меркаптаны, сульфиды,и др(0,1 до 1-6 %) 3)азотсодержащие - амины, пирролы,их производные(0,02 до 0,4); 4)порфирины(< 1%); 5)смолы и асфальтены – высокомолекулярные соединения, содержащие два и более гетероатома, содержание в нефтях от 1 до 35%.
Меркаптаны (R-SH) по строению аналогичны спиртам, этилмеркаптан и высшие гомологи при нормальных условиях - жидкости, метилмеркаптан газообразное вещество с температурой кипения 7,6оС. Со щелочами и окислами тяжелых металлов они образуют меркаптиды. Эти вещества вызывают сильную коррозию металла.
Плотность характеризует количества покоящейся массы, выраженной в единице объема: ρ = m / v [ г/см3; кг/м3]. Плотность относительная (ρо) есть отношение абсолютной плотности нефти (ρн) к плотности воды (ρв) при 4оС: ρо = ρн / ρв. Плотность (ρн) и удельный вес (dн) не всегда совпадают. Под удельным весом понимается отношение веса нефти к весу воды того же объема. Плотность пластовой нефти зависит от состава нефти, давления, температуры, количества растворённого газа. С увеличением пластового давления плотность нефтей уменьшается до давления равного давлению насыщения, за счет увеличения количества растворенного газа. Вязкость(дин.) н -способн.н.оказывать сопротивл. движению слоев под действ. внешних сил.(Па*с) Текучесть (j) величина обратная вязкости: j=1/ m.Кинематическую вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой с учётом силы
