ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - часть 27

 

  Главная      Учебники - Разные     ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - 1970 год

 

поиск по сайту            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  25  26  27  28   ..

 

 

ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА (Арвилл Леворсен) - часть 27

 

 

количества   газа   в   связи   с   повышением   давления   (глубины   залегания)   (Н.В.  Hill.
R.K.Guthrie, U.S. Bur. Mines, RI 3715, p. 86, 1943).

Объем   смеси   нефти   и   газа   заметно   увеличивается   до   момента   полного

насыщения   нефти   газом   и   возникновения   поверхности   раздела   между   нефтью   и
свободным   газом.   После   этого   при   дальнейшем   повышении   давления   объем
нефтегазовой   смеси   уменьшается   в   соответствии   с   законом   Генри   и   сжимаемостью
флюидов.

¹Чтобы   перевести   1   баррель   пластовой   нефти   в   эквивалентное   количество   товарной

нефти, его необходимо умножить на так называемый коэффициент усадки (shrikage factor), и
наоборот,   для   перевода   1   барреля   товарной   нефти   в   эквивалентное   количество   пластовой
требуется   умножить   его   на   коэффициент,   известный   как   объемный   коэффициент   нефти   в
пластовых условиях (или коэффициент увеличения пластового объема нефти). Коэффициент
усадки обычно колеблется в пределах 0,63-0,88, а объемный коэффициент нефти в пластовых
условиях - в пределах 1,14-1,60.

тысячи   кубических   футов   газа   в   поверхностных   условиях   могут   быть   пред-

ставлены   всего   несколькими   кубическими   футами   сжатого   газа   в   природном

резервуаре,   где   давление   выше   атмосферного.   Изменения,   которые   испытывает   1

баррель нафтидов, попадая из пластовых условий на дневную поверхность, графически

показаны на фиг. 5-26.

Объем   жидких   углеводородов   при   постоянном   давлении   увеличивается   с

повышением температуры, однако гораздо медленнее, чем объем газов.

Фиг. 5-26. Изменение объема 1 барреля пластовой нефти, в котором растворено

1000 куб. футов газа, по мере перемещения нефти из природного резервуара, где весь
газ находится в растворенном состоянии, до нефтехранилища на поверхности земли.

На   поверхности  первоначальный  баррель   пластовой  нефти,   очевидно,   превратится   в

0,625   барреля   нефти   и   1000   куб.   футов   газа.   Величина   фракционного   объема   нефти   в
нефтехранилище, получаемого из 1 барреля нефти с растворенным в ней газом в природном
резервуаре,   называется   коэффициентом   усадки.   Объем   пластовой   нефти,   необходимый   для
получения   1   барреля   товарной   нефти,   называется   коэффициентом   увеличения   пластового
объема нефти. А - Первоначальные пластовые условия, весь объем представлен жидкой фазой;
Б - пластовое давление равно давлению насыщения, весь объем представлен жидкой фазой; В -
на   пути   к   нефтехранилищу;   пластовое   давление   ниже   давления   насыщения,   состояние,
подобное таковому в залежи с режимом газовой шапки;  Г  - нефтехранилище, атмосферные
давление и температура.

Коэффициент теплового расширения жидких углеводородов возрастает по мере

увеличения их плотности в градусах API (уменьшения удельного веса), а также при

повышении   температуры.   Коэффициенты   расширения   некоторых   нефтей   при

температуре 60°F сведены в табл. 5-16 (см. также стр. 202: табл. 5-19).

Таблица 5-16 Коэффициент расширения нефтей¹

Удельный

вес

Плотность,

°АРI

Средний коэффициент

расширения (объем/объем/1°F)

0,67

0,67-0,72
0,72-0,77
0,78-0,85
0,85-0,97

0,97-1,076

79

78-65
64-51
50-35
34-15

14-0

0,0008
0,0007
0,0006
0,0005
0,0004

0,00036

¹Н.S. Bell, American Petroleum Refining, 3rd ed., D. Van Nostrand Co., New York, p. 66).

Приведенный к условиям дневной поверхности объем газа, который способен

раствориться в единице объема пластовой нефти, возрастает с увеличением пластового

давления, пока не будет достигнуто полное насыщение нефти газом и не прекратится

дальнейшее   его   растворение.   Обычно   это   означает   прогрессирующее   увеличение

газонасыщения   с   глубиной.   В   некоторых   глубоко   погруженных   природных

резервуарах, обладающих высоким

Фиг. 5-27. Зависимость между количеством растворенного в 1 барреле нефти

газа,   измеренным   при   выделении   газа   из   нефти   на   поверхности   земли,   и
коэффициентом   увеличения  пластового  объема   нефти   (отношением   объема  нефти  в
пласте   к   объему   той   же   нефти   в   поверхностных   условиях)   (Вuсklеу,   ed.,   Petroleum
Conservation, p. 101, Fig. 9, 1951). График построен по данным для большого числа
различных залежей.

Фиг. 5-28. Типичное изменение вязкости, коэффициента увеличения пластового

объема нефти н количества растворенного в нефти газа с повышением давления для
нефти  из месторождения  Колдуотетз,  округ Изабелла,  Мичиган  (Сгiss, Journ. Petrol.
Technol., T.P. 3748, p. 26, Fig. 5, 1954).

Глубина   отбора   пробы   3650   футов;   манометрическое   давление   на   глубине

отбора пробы фунт/кв. дюйм; манометрическое давление насыщения 1190  фунт /кв.
дюйм
; температура на забое скважины 120°F; плотность дегазированной (остаточной)
нефти 48,1°API. 

1 - вязкость нефти; 2 - коэффициент увеличения пластового объема нефти; 3 -

растворенный газ.

пластовым   давлением,   нефть   может   содержать   объем   растворенного   газа   (при

приведении   его   к   условиям   дневной   поверхности),   в   150   раз   превышающий

собственный   объем   нефти   [79].   Зависимость   между   давлением   и   количеством   газа,

растворяющегося в 1 барреле нефти, в общем виде показана на фиг. 5-27, а конкретно

для нефти из месторождения Колдуотер, Мичиган, - на фиг. 5-28. Растворимость газа в

нефти,   согласно   закону   Генри¹,   возрастает   прямо   пропорционально   увеличению

давления. Однако способность тяжелых нефтей (с низкой плотностью в градусах API)

удерживать   газ   в   растворе   значительно   ниже,   чем   у   более   легких   нефтей.   Эти

соотношения показаны на фиг. 5-29.

При   постоянной   температуре   объем   газа   (приведенный   к   атмосферным

условиям),   способный   перейти   в   раствор   данной   нефти,   возрастает   с   увеличением

давления.   Повышение   пластовой   температуры,   наоборот,   вызывает   уменьшение

количества газа, способного раствориться в нефти, в среднем на 2% при повышении

температуры на 1°F. Эти соотношения графически показаны на фиг. 5-30. На фиг. 5-31

приведена зависимость между давлением, температурой и объемом нефти, связанной с

песчаником Уэбер (пенсильваний) на месторождении Рейнджли в Колорадо.

Фиг.   5-29.   Общее   влияние   повышения   давления   (увеличения   глубины)   на

способность нефтей различной плотности удерживать газ в растворенном состоянии
(Веаl, Trans. Am. Inst. Min. Met. Engrs. 165).

Фиг. 5-30. Влияние повышения температуры на растворимость природного газа

в нефти (Standing, О. and G. Journ., p. 95, 1947).

Среднее   уменьшение   растворимости   с   повышением   температуры   на   1°F

составляет около 2 %.

Вязкость. Вязкость представляет собой меру сопротивления вещества течению;

чем выше вязкость флюида, тем с большим трудом он течет. Вязкая жидкость способна

начать перемещаться под влиянием малейших напряжений, если они воздействуют в

течение   достаточно   длительного   времени.   Однако   некоторые   вещества   могут

сопротивляться небольшим напряжениям на протяжении практически неограниченного

времени   и   начинают   течь   только   в   том   случае,   когда   напряжение   превысит

определенную   величину;   такие   вещества   называются   пластичными,   хотя   в

практическом отношении

¹Закон   Генри   гласит,   что   масса   легко   растворимого   газа,   растворяющаяся   в

определенной   массе   жидкости   при   постоянной   температуре,   почти   пропорциональна
парциальному давлению газа.

их можно рассматривать как твердые. Вязкость нафтидов варьирует в широких

пределах. Некоторые из этих веществ, такие, как природный газ и легкие нефти, весьма

подвижны, другие обладают высокой вязкостью и постепенно переходят в полутвердые

нафтиды, хотя последние, строго говоря, являются скорее пластичными веществами.

Вязкость нефти в значительной степени зависит от количества растворенного в

ней газа и от температуры (чем больше газа в растворе и чем выше температура, тем

ниже вязкость нефти) и лишь слабо реагирует на изменения давления [81] (фиг. 5-32).

Причина уменьшения вязкости жидкости

Фиг.   5-31.   Зависимость   удельного   объема   пробы   нефти   из   месторождения

Рейнджли, Колорадо, от температуры и давления (Cupps, Lipstate, Fry, U.S. Bur. Mines,
RI 4761, Fig. 28, opp. p. 46, 1951).

Показан характер увеличения объема нефти с повышением температуры и его

уменьшение с возрастанием давления.

Фиг.   5-32.   Возрастание   вязкости   природного   газа   и   уменьшение   вязкости

дегазированной нефти с повышением давления (увеличением глубины), месторождение
Буэна-Виста, округ Керн, Калифорния (Brubecker, Stutsman, О. and G. Journ., p. 118, Fig.
9, 1951). Температура постоянна и равна 152°F.

по   мере   повышения   температуры   заключается   в   том,   что   нагревание   усиливает

колебание молекул (или скорость их движения), что в отсутствие  ограничивающего

давления,   способного   поддерживать   постоянный   объем,   ведет   к   увеличению

межмолекулярных   расстояний   и   объема   вещества   (расширению).   С   увеличением

межмолекулярных   расстояний   уменьшается   сила   взаимного   притяжения   молекул   и

трение, обусловливаемое столкновением последних. Влияние повышения температуры

на вязкость некоторых нефтей из месторождений Канзаса и Оклахомы показано на фиг.

5-33. Вязкость газа, наоборот, возрастает с повышением температуры, если в условиях

ограничивающего давления не происходит увеличения его объема. Усиление колебания

молекул   газа   вследствие   нагревания,   когда   расстояние   между   молекулами   не

изменяется, вызывает возрастание частоты столкновений между ними и в связи с этим

рост сил трения.

По   мере   повышения   концентрации   растворенного   газа   вязкость   нефти

неуклонно уменьшается. Это одно из наиболее важных воздействий растворенного газа

на содержащую его нефть. Чем больше газа растворено в нефти, тем выше значения ее

плотности в единицах API, т. е. тем ниже удельный вес. Влияние растворенного газа на

вязкость и плотность нефти показано на фиг. 5-34. Вязкость нефти минимальна при

давлении насыщения, или «давлении появления первого

 

Фиг.   5-33.   Зависимость   вязкости   различных   нефтей   из   месторождений

Оклахомы и Канзаса от температуры (Nelson, О. and G. Journ., p. 70, Fig. 2, 1946).

Месторождения, откуда отобраны нефти, и плотности последних в градусах API:
1 - Аллен, Оклахома; 2 - Уолтерс, Канзас, 29,3; 3 - Хилдтон, Оклахома; 4 - Вон,

Канзас, 32,1; 5 - Кресс, Канзас, 34,4; 6 - Бемис, Канзас, 36,0; 7 - Салливан, Канзас, 37,7;
8 - Бертон, Канзас, 34,5; 9 - Айлесворт, Оклахома, 37,4; 10 - Айлесворт, Оклахома, 36,5;
11 - Фарго, Оклахома, 41,0; 12 - Блумер, Канзас, 41,6; 13 - Силика, Канзас, 44,2.

пузырька   газа»,   т.е.   давлении,   при   котором   в   нефти   растворено   максимально

возможное количество газа, которое она способна удерживать, и начинается выделение

избыточного   газа   (см.   также   стр.   409-410)   [82].   При   снижении   давления   из   газо-

нефтяного раствора

Фиг.   5-34.   Влияние   количества   растворенного   газа   на   вязкость   и   плотность

нефти (О. and G. Journ., p. 37, 1944).

выделяются   все   новые   порции   газа   и   вязкость   остаточной   нефти   увеличивается.

Возрастание   вязкости   такой   нефти   в   связи   с   выделением   газа   происходит   более

интенсивно, чем обычное уменьшение вязкости, обусловливаемое падением давления в

дегазированной   нефти   или   в   нефти,   содержащей   газ   в   количестве,   меньшем

необходимого для полного ее насыщения. Таким образом, вязкость газонасышенной

нефти будет повышаться при падении давления ниже давления насыщения, когда из

раствора   начинает   освобождаться   газ.   Вязкость   нефти   имеет   важное   значение   для

разработки нефтяных месторождений: при уменьшении ее величины наполовину через

тот же самый, например песчаный, коллекторский пласт может пройти вдвое большее

количество нефти или потребуется лишь половина величины давления

Фиг.   5-35.   Влияние   содержания   растворенного   газа   и   падения   давления   на

свойства нефти, месторождение Уэст-Эдмонд, Оклахома (Littlefield, Gray, Godbold,

Trans. Am. Inst. Min. Met. Engrs., 174, p. 147, Fig. 8, 1948).
График построен по данным анализа пробы нефти с забоя скважины.

Фиг.   5-36.   Прогрессивное   уменьшение   вязкости   нефти   с   увеличением   ее

плотности (в градусах API) и повышением температуры для группы типичных нефтей

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  25  26  27  28   ..