НОУ ІНТУЇТ | лекція | Фізико-хімічні властивості нафти, природного газу і пластової води

властивості нафти

Розглянуто основні властивості нафти, газу і води.

властивості нафти

Нафта - горюча масляниста рідина, переважно темного кольору, являє собою суміш різних вуглеводнів.

Колір нафти варіює від світло-коричневого до темно-бурого і чорного.

У нафті зустрічаються такі групи вуглеводнів:

метанові (парафінові) із загальною формулою СnН2n + 2;
нафтенові - СnН2n;
ароматичні - СnH2n-6.

Переважають вуглеводні метанового ряду.

Таблиця 2.1. Вуглеводні метанового ряду Найменування Формула Примітка Метан СН4 При атмосферному тиску і нормальній температурі в газоподібному стані Етан С2Н6 Пропан С3Н8 Бутан С4Н10 Пентан С5Н12 Нестійкі, легко переходять з газоподібного стану в рідке і назад Гексан С6Н14 Гептан С7Н16 Октан С8Н18

C17H36

Рідкі речовини С18Н38 і т.д. Тверді речовини (парафіни)
Мал. 2.1. Хімічний склад нафти

Розглянемо основні фізичні властивості нафти.

щільність - відношення маси до об'єму. Одиниця виміру щільності в системі СІ виражається в кг / м3. Вимірюється щільність ареометром. Ареометр - прилад для визначення щільності рідини по глибині занурення поплавка (трубка з розподілами і вантажем внизу). На шкалі ареометра нанесені поділки, що показують щільність досліджуваної нафти ( Мал. 2.2 ).
Мал. 2.2. ареометр
Щільність нафти варіюється від 730 до 980 1050 кг / м3 (щільність менш 800 кг / м3 мають газові конденсати). За щільністю нафти діляться на 3 групи ( Мал. 2.3 ).

Мал. 2.3. Класифікація нафти по щільності
За щільністю судять про якість нафти. Легкі нафти найбільш цінні.
В'язкість - властивість рідини або газу чинити опір переміщенню одних її частинок щодо інших. Вона залежить від сили взаємодії між молекулами рідини. Для характеристики цих сил використовується коефіцієнт динамічної в'язкості . За одиницю динамічної в'язкості прийнятий паскаль-секунда (Па с), т. е. в'язкість такої рідини, в якій на 1 м2 поверхні шару діє сила, рівна одному Ньютону, якщо швидкість між шарами на відстані 1 см змінюється на 1 см / с. Рідина з в'язкістю 1 Па з відноситься до числа високов'язких.
У нафтовому справі, так само як і в гідрогеології та ряді інших областей науки і техніки, для зручності прийнято користуватися одиницею в'язкості в 1000 разів меншою - мПа с. Так, прісна вода при температурі 20 має в'язкість 1 мПа с, а більшість нафт, що добуваються в Росії, - від 1 до 10 мПа с, але зустрічаються нафти з в'язкістю менше 1 мПа з і кілька тисяч мПа с. Зі збільшенням вмісту в нафти розчиненого газу, її в'язкість помітно зменшується. Для більшості нафт, що добуваються в Росії, в'язкість при повному виділення з них газу (при постійній температурі) збільшується в 2 4 рази, а з підвищенням температури різко зменшується.
В'язкість рідини характеризується також коефіцієнтом кінематичної в'язкості, т. Е. Ставленням динамічної в'язкості до щільності рідини. За одиницю в цьому випадку прийнято м2 / с.
На практиці іноді користуються поняттям умовної в'язкості, що представляє собою відношення часу витікання з віскозиметра певного об'єму рідини до часу закінчення такого ж обсягу дистильованої води при температурі 20 .
В'язкість змінюється в широких межах (при 50 1,2 55 · 10-6 м2 / с) і залежить від хімічного і фракційного складу нафти і смолистости (вмісту в ній асфальтеновой-смолистих речовин).
Испаряемость. Нафта втрачає легкі фракції, тому вона повинна зберігатися в герметичних судинах.
У пластових умовах властивості нафти істотно відрізняються від атмосферних умов.
Рух нафти в пласті залежить від пластових умов: високий тиск, підвищені температури, наявність розчиненого газу в нафти і ін. Найбільш характерною рисою пластової нафти є вміст у ній значної кількості розчиненого газу, який при зниженні пластового тиску виділяється з нафти (нафта стає більш в'язкою і зменшується її обсяг).
У пластових умовах змінюється щільність нафти, вона завжди менше щільності нафти на поверхні.
Стисливість - здатність нафти (газу, пластової води) змінювати свій обсяг під дією тиску. При збільшенні тиску нафту стискається. Для пластових нафт коефіцієнти стисливості нафти коливаються в межах 0,4 14,0 ГПа-1, коефіцієнт визначають перерахунком за формулами, більш точно отримують його шляхом лабораторного аналізу пластової проби нафти.
Через наявність розчиненого газу в пластової нафти, вона збільшується в об'ємі (іноді на 50 60%). Відношення обсягу рідини в пластових умовах до обсягу її в стандартних умовах називають об'ємним коефіцієнтом . Величина, зворотна об'ємному коефіцієнту, називається перерахункових коефіцієнтом
.
Цей коефіцієнт є для приведення обсягу пластової нафти до обсягу нафти при стандартних умовах.
Використовуючи об'ємний коефіцієнт, можна визначити усадку нафти І, т. Е. На скільки змінюється її обсяг на поверхні в порівнянні з глибинними умовами:
.
Газосодержание - важлива характеристика нафти в пластових умовах. Це кількість газу, що міститься в одному кубічному метрі нафти.
Газовий фактор - ставлення отриманого з родовища через свердловину кількості газу (в м3), наведеного до атмосферного тиску і температурі 20 , До кількості видобутої за той же час нафти (в т або м3) при тому ж тиску і температурі; показник витрати пластової енергії і визначення газових ресурсів родовища. Для нафтових родовищ Росії газовий фактор змінюється від 20 до 1000 м3 / т. Згідно із законом Генрі, розчинність газу в рідині при даній температурі прямо пропорційна тиску. Тиск, при якому газ знаходиться в термодинамічній рівновазі з нафтою, називається тиском насичення. Якщо тиск нижче тиску насичення, із нафти починає виділятися розчинений в ній газ. Нафти і пластові води з тиском насичення, рівним пластовому, називаються насиченими. Нафти в присутності газової шапки, як правило, насичені.