ИЗМЕНЧИВОСТЬ СОСТАВА И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТИ И ГАЗА
ФАКТОР НЕОДНОРОДНОСТИ СТРОЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ
Нефть представляет собой смесь соединений, в состав которых входит большое число разных химических элементов. Однако преобладают в нефти углерод и водород. Кроме них заметное место занимают кислород, сера и азот. Углерод находится в количестве от 83 до 87 %, водород составляет 12 — 14 % [97]. Содержание серы, кислорода и азота в нефти, каждого в отдельности, не превышает 2 % (хотя есть примеры и более высокого содержания серы). Очень часто этих элементов содержится в нефти менее 1 %. В очень небольшом количестве в нефти имеются ванадий, никель, медь и некоторые другие элементы.
Основную часть нефти составляют углеводороды различного строения и молекулярной массы
Обычно углеводороды, входящие в состав нефти, делят на три класса: метановые, нафтеновые и ароматические. Преобладающее содержание того или иного класса углеводородов определяет так называемый групповой состав нефти. Различают нефти: метановые, метаново-нафтеновые, нафтеновые, нафтеново-ароматические и ароматические.
В большом количестве, до 25 % и выше, в нефтях содержатся смолистые вещества [191]. Нефтяные смолы являются высокомолекулярными соединениями коричневого, бурого или темно-бурого цвета. Смолы содержат углерод, водород, кислород, серу и азот. Молекулярная масса смол достигает 1000, плотность смол около 1100 кг/м3. Химический анализ смол показал наличие у них ароматических и нафтеновых колец и метановых и нафтеновых цепей. Смолы хорошо растворимы в ароматических растворителях (бензол, толуол и др.) и в жидких предельных углеводородах (пентан, гексан и выше).
К соединениям, содержащим в своем составе кислород, относятся и асфальтены и наиболее высокомолекулярные вещества в нефти, имеющие близкий к смолам химический состав с молекулярной массой большей, чем у смол, и достигающей 5000.
Выделенные из нефти асфальтены представляют собой твердое вещество черного цвета плотностью до 1220 кг/м3, хорошо растворимы в ароматических углеводородах, в четы-реххлористом углероде и сероуглероде. В легких предельных углеводородах (пентан, гексан и др.) асфальтены нерастворимы, как и во многих других органических растворителях, имеющих молекулы с полярной частью (этиловый спирт, ацетон и др.). Следует отметить, что свойства асфальтенов заметно меняются во времени, особенно на свету, при этом уменьшается растворимость их в нефти и даже в ароматических растворителях. Содержание асфальтенов в нефти обычно невысокое, редко превышает 10 %. Однако из-за их высокой молекулярной массы и плотности, поверхностной активности, относительной устойчивости и способности к ассоциации асфальтены придают нефти ряд специфических особенностей, от которых зависят ее физические свойства, фильтрационная способность, отмыв нефти водой в пористой среде и т.д.
К числу кислородных соединений, входящих в состав нефти, относятся нафтеновые кислоты. Эти вещества обычно встречаются в нафтеновых нефтях. В метановых нефтях нафтеновых кислот содержится очень мало. В частности, нефти девонских и каменноугольных отложений Башкортостана и Татарстана практически не содержат этих кислот.
В нефтяной залежи всегда находится в большем или меньшем количестве газ (свободный или растворенный в нефти).
В состав газа входят метан, этан, пропан, бутан, причем метан и этан составляют основную часть попутного газа. В газах нефтяных месторождений в относительно небольших количествах может присутствовать сероводород.
Химический состав нефти и условия, в которых она находится, определяют ее физические свойства.
Важнейшая характеристика нефти плотность.
от группового состава нефти, содержания в нефти легких углеводородов, с одной стороны, и асфальто-смолистых веществ— с другой. В зависимости от состава нефть имеет плотность от 760 до 1000 кг/м3.
По данным анализа нефтей наблюдается тесная связь между плотностью и содержанием асфальто-смолистых веществ и легких углеводородов. Чем больше асфальто-смолистых веществ содержится в нефти, тем выше ее плотность.
В пластовых условиях нефти содержат значительное количество растворенных газов. Пластовая температура часто оказывается высокой. По этим причинам плотность нефти в пластовых условиях значительно меньше, чем на поверхности.
Вязкость нефти, как и плотность, зависит от содержания в
нефти легких углеводородов и асфальто-смолистых веществ, а также температуры.
Пределы изменения вязкости нефтей очень большие. Известны нефти, имеющие вязкость менее 1 мПа-с. Тяжелые нефти могут иметь вязкость, измеряемую сотнями или даже тысячами Пас [97].
Наличие в нефти парафина приводит к сильной зависимости ее вязкости от температуры. С уменьшением температуры происходит образование кристалликов парафина, вязкость нефти при этом резко возрастает. Так, нефть месторождений Жетыбай и Узень (Казахстан) содержит до 30 % парафина. После извлечения этой нефти на поверхность, дегазации ее и снижения температуры до 25 °С ее вязкость становится настолько высокой, что нефть перестает течь.
Растворенные в нефти в пластовых условиях газы уменьшают ее вязкость. При этом, чем выше молекулярная масса углеводородных газов, тем сильнее снижается вязкость. Растворение в нефти азота, наоборот, приводит к увеличению вязкости нефти.
Состав и физические свойства нефтей в пластовых условиях существенно влияют на процессы фильтрации в пористой среде и на нефтеотдачу пластов. Исследованиями многих авторов установлено, что пластовые нефти многих месторождений обладают структурно-механическими свойствами. Их фильтрация в пористой среде сопровождается отклонениями от законов Ньютона и Дарси. Такие нефти принято называть аномально вязкими или неньютоновскими, так как их вязкость и подвижность являются переменными величинами.
Аномалии вязкости нефти оказывают заметное влияние на процесс разработки нефтяной залежи. При разработке нефтяных залежей фактические градиенты пластового давления меняются в широких пределах. Поэтому нефть может фильтроваться при таких градиентах давления, которые меньше и градиента предельного разрушения структуры, и градиента динамического давления сдвига. Это может привести к неполному охвату пласта фильтрацией и, как следствие, к неравномерной выработке запасов нефти и уменьшению конечного коэффициента нефтеотдачи.
Многочисленными исследованиями установлено, что на степень проявления аномалий вязкости нефти влияет большое количество таких факторов, как содержание в нефти асфальтенов и смол, а при температуре ниже температуры начала кристаллизации парафина наличие кристалликов па-
рафина, состав и количество растворенного газа, температура, давление и др.
Петр Евгенич
г. Самара
Ул. Казамкина
тел.: 89129656585
e-mail:
сайт: http://gazovikneftru.ru/?p=356
Объявление подано: 11.06.2011 Просмотров - 468 Номер: 403319
|
подать объявление -
удалить объявление
