Оптическая активность нефти.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 10Следующая ⇒

Нефти способны вращать плоскость поляризации светового луча. В большинстве нефти вращают плоскость поляризованного луча вправо, но известны и левовращающие нефти. Установлено, чем моложе нефти, тем больше угол поворота поляризованного луча.

5. Люминесценция – это свечение под действием внешнего облучения. Это неотъемлемое свойство всех нефтей и природных продуктов их преобразования.

Электропроводность.

Нефти являются диэлектриками, т.е. не проводят электрический ток.

Нефти обладают высоким удельным сопротивлением (10¹⁰- 10¹⁴ Ом.м).

Температура кипения углеводородов.

Температура кипения углеводородов зависит от их строения. Чем больше атомов углерода входит в состав молекулы, тем выше температура кипения.

У нафтеновых и ароматических УВ, у которых атомы углерода соединены в циклы (кольца), температура кипения выше, чем у метановых.

Природная нефть содержит компоненты, выкипающие в широком интервале температур от 30⁰ до 600⁰ С.

Фракции нефтей, выкипающие при температуре 60⁰С, называются петролейным эфиром; до 200⁰– бензином; от 200 до 300⁰С – керосином; от 300 до 400⁰С – газойлями; от 400 до 500⁰С – смазочными маслами; свыше 500⁰С – асфальтами.

8. Температура застывания и плавления различных нефтей неодинаковая.

Температура застывания нефти зависит от её состава. Чем больше в ней твердых парафинов, тем выше температура застывания. Смолистые вещества оказывают противоположное влияние

ФИЗИКО – ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗОВ

Углеводородные газы – постоянный спутник нефти. В природе можно встретить чисто газовые залежи, но чисто нефтяных залежей нет.

В земной коре газ может находиться в следующих видах:

1. В свободном состоянии (газы газовых шапок).

2. В растворённом состоянии (газы, растворённые в нефти и в воде).

3. В твёрдом состоянии (при определённых температурах и давлении молекулы газы, проникая в кристаллическую решётку воды, образуют гидраты).

4. Содержатся в пустотах горных пород.

5. В газовых струях (вулканические, тектонические).

Природный газ представляет собой смесь предельных углеводородов: метан, этан, пропан, бутан. Среди которых всегда преобладают метан (СН₄) – до 98%. В небольших количествах могут присутствовать другие газы.

Различают чистые и попутные газы.

Чистые (сухие) газы представлены в основном метаном (98%) и небольшого количества его гомологов.

Попутные (жирные) - это газы, растворённые в нефтях, отличаются от «сухих» значительным содержанием этана, пропана и бутана (до 50%).

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗОВ

1. Плотность газа – масса 1 м ³ газа при температуре 0⁰ и давлении 0, 1 МПа (760 мм. рт. столба). Плотность газа зависит от давления и температуры. Плотность газов изменяется в пределах 0, 55 – 1 г/см³.

Обычно используется относительная плотность по воздуху (безразмерная величина – отношение плотности газа к плотности воздуха; при нормальных условиях плотность воздуха 1, 293 кг/м³).

2. Вязкость газов – внутреннее трение газов, возникающее при его движении. Вязкость газов очень мала 1. 10^-5 Па.с. Столь низкая вязкость газов обеспечивает их высокую подвижность по трещинам и порам.

3. Растворимость газов – одно из важнейших свойств. Растворимость газов в нефти или в воде при давлении не более 5 МПа подчиняется закону Генри, т.е. количество растворённого газа прямо пропорциональнодавлению и коэффициенту растворимости.

V_i = k_i P

При более высоких давлениях растворимость газа определяется уже целым рядом показателей: температурой, химическим составом, минерализацией подземных вод и др. Растворимость углеводородных газов в нефтях в 10 раз больше, чем в воде. Жирный газ лучше растворяется в нефти, чем сухой. Более лёгкая нефть растворяет больше газа, чем тяжёлая.

4. Критическая температура газа. Для каждого газа существует температура, выше которой он не переходит в жидкое состояние, как бы не было велико давление, т.е. критическая t (для СН₄ t_кр = –82, 1⁰С). Гомологи метана могут находиться в жидком состоянии (для С₂Н₆ t_кр = 32, 2⁰С, С₃Н₈ t_кр = 97, 0⁰С).

5. Диффузия – это самопроизвольное перемещение газов на молекулярном уровне по направлению уменьшения концентраций.

6. Объёмный коэффициент пластового газа – это отношение объёма газа в пластовых условиях к объёму того же газа в стандартных условиях

(T =0⁰ и P=0, 1 МПа).

В_г= V_{г пл}/V_{г ст}

Объём газа в пласте в 100 раз меньше, чем в стандартных условиях, т.к. газ обладает сверхсжимаемостью.

ГАЗОКОНДЕНСАТЫ

Не только газ способен растворяться в нефти, но и нефть может растворяться в газе. Это происходит при определённых условиях, а именно:

1) объём газа больше объёма нефти;

2) давление 20-25 МПа;

3) температура 90-95⁰С.

При этих условиях жидкие углеводороды начинают растворяться в газе. Постепенно смесь полностью превращается в газовую. Это явление называется ретроградным испарением. Приизменении одного из условий, например, при понижении давления залежи в процессе разработки из этой смеси начинает выделяться конденсат в виде жидких углеводородов. Его состав: С₅, Н₁₂(пентан) и выше. Это явление называется ретроградной конденсацией.

Газоконденсат – жидкая часть газоконденсатных скоплений. Газоконденаты называют светлыми нефтями, так как они не содержат асфальто-смолистых веществ. Плотность газоконденсата 0, 65-0, 71 г/см³. Плотность газоконденсатов увеличивается с глубиной, также она меняется (обычно увеличивается) в процессе разработки.

Различают сырой конденсат и стабильный.

Сырой представляет собой извлеченную на поверхность жидкую фазу, в которой растворены газообразные компоненты. Сырой конденсат получают непосредственно в промысловых сепараторах при давлениях и температурах сепарации.

Стабильный газоконденсат получают из сырого путем его дегазации, он состоит из жидких углеводородов (пентана) и высших.

ГАЗОГИДРАТЫ

Большинство газов образуют с водой кристаллогидраты – твёрдые вещества. Эти вещества называются газогидраты и образуются при низких температурах, высоких давлениях и на небольших глубинах. По своему виду напоминают рыхлый лёд или снег. Залежи такого типа обнаружены в районах вечной мерзлоты Западной и Восточной Сибири и в акваториях северных морей.

Проблема использования газогидратов пока в достаточной степени не разработана. Все вопросы добычи газогидратов сводятся к созданию в пласте таких условий, при которых бы газогидраты разложились на газ и воду.

Для этого необходимо:

1) снижение давления в пласте;

2) повышение температуры;

3) добавка специальных реагентов.

Горные породы как вместилища нефти и газа

ПОРОДЫ - КОЛЛЕКТОРЫ

Горные породы, обладающие способностью вмещать нефть, газ и воду и отдавать при разработке, называются коллекторами.

Большинство пород-коллекторов имеют осадочное происхождение. Коллекторами нефти и газа являются как терригенные (пески, песчаники и алевролиты), так и карбонатные (известняки, доломиты, мел) породы.

По типу порового пространства выделяют три группы коллекторов нефти и газа:

1.Поровые (гранулярные). Они характерны для обломочных пород.

2.Трещинные. Они характерны для любых горных пород.

3. Кавернозные. Они характерны для карбонатных пород.

В природе часто развиты смешанные типы коллекторов. Способность породы быть коллектором обусловлена её фильтрационно-ёмкостными свойствами: пористостью и проницаемостью.

ПОРИСТОСТЬ

Пористость горной породы – это свойство породы, заключающееся в наличии в ней всякого рода пустот (пор, каверн, микро - и макротрещин).

Различают общую, открытую, эффективную и закрытую пористость.

Общая пористость – это объём всех пор в породе. Коэффициент общей пористости представляет собой отношение объёма всех пор к общему объёму породы:

K_п.=V_п/V_о

Открытая пористость – это объём сообщающихся между собой пор, каверн, трещин. Коэффициент открытой пористости равен отношению объёма открытых пор к объёму образца породы:

K_оп=V_оп/V_о

Коэффициент открытой пористости отражает способность породы заполняться флюидом через сообщающиеся поры. Экспериментально он определяется насыщением керосином образца горной породы и находится по соотношению объема вошедшего в сухой образец керосина и объема образца. Считается, что керосин заполняет только сообщающиеся поры.

Эффективная пористость – это объём тех пор и соединяющих их каналов, по которым возможно перемещение флюидов и извлечение их при разработке. Коэффициент эффективной пористости равен отношению объёма пор, через которые возможно движение нефти, воды и газа при определённых температурах и градиентах давления к объёму образца породы:

K_эп=V_эп/V_о

Коэффициент эффективной пористости экспериментально находится путем заполнения образца искусственно приготовленной смесью нефтяного флюида, моделирующей его свойства.

Под закрытой пористостью подразумевается объём изолированных пор, не имеющих связи с другими пустотами.

Пористость измеряется в процентах. Величина коэффициента пористости горных пород может достигать до 40%.

По размерам все пустоты или поры делятся на:

1. Сверхкапиллярные (крупнее 0, 5мм). Движение флюидов подчинено законам гидравлики (нефть и газ перемещаются под действием гравитационных сил).

2. Капиллярные (размеры 0, 5 – 0, 0002 мм). Движение жидкости затруднено вследствие сил молекулярного сцепления.

3. Субкапиллярные ( размеры менее 0, 0002 мм). Фильтрация воды по таким порам невозможна. Возможен процесс диффузии – это самопроизвольное перемещение веществ на молекулярном уровне по направлению уменьшения концентрации. Субкапиллярные поры характерны для глинистых пород.

ПРОНИЦАЕМОСТЬ

Проницаемость – способность горных пород пропускать через себя жидкость или газы при наличии перепада давления. Очень часто породы, обладая довольно большой пористостью (например, глины, пористость которых достигает до 40 %), практически не проницаемы. Вследствие чего они не могут отдавать содержащиеся в их порах нефть и газ. Поэтому для оценки практической значимости коллекторов необходимо иметь сведения и о пористости, и о проницаемости.

Различают следующие виды проницаемости: абсолютная, эффективная (фазовой) и относительная.

1. Абсолютная проницаемость – это проницаемость, измеренная при прохождении через породу какого–либо флюида в условиях полного насыщения пор породы этим флюидом.

2. Эффективная (фазовая) проницаемость – это проницаемость, определённая по какому–либо флюиду в присутствии в породе другого флюида.

3. Относительная проницаемость определяется отношением эффективной проницаемости к абсолютной. Выражается безразмерной величиной меньше 1.

Проницаемость является одним из важнейших факторов миграции нефтегазовых флюидов. Она подчиняется закону Дарси, согласно которому скорость линейной фильтрации и расход жидкости, прошедшего через пористую среду площадью при струйном ламинарном потоке, прямо пропорциональны перепаду давлений и обратно пропорциональны его динамической вязкости:

V= Q / F =k_пр∆ P / μ L, где

V – скорость линейной фильтрации флюида (м/c);

Q – расход жидкости (м³/c);

F – площадь поперечного сечения (м²);

k_пр– коэффициент проницаемости (м²);

∆ P – перепад давления (Па);

μ – динамическая вязкость (Па*с);

L – длина образца (м).

Коэффициент проницаемости пропорционален расходу жидкости, его вязкости и длине образца и обратно пропорционален ее площади и перепаду давлений:

K_пр=Qμ L / F ∆ P.

В системе СИ коэффициент проницаемости измеряется в м². Проницаемость в 1 м² – это очень большая величина. В природе таких высокопроницаемых пород не существует, поэтому проницаемость горных пород оценивается в микрометрах квадратных:

1 мкм²= 1 *10^-6м².

До введения системы СИ в системе СГС в качестве единицы измерения проницаемости использовалась величина Дарси (Д). В настоящее время за единицу проницаемости принимается 1 мкм²– это такая проницаемость, при которой через поперечное сечение в 1 см ²при перепаде давления в 0, 1 МПа за 1 с проходит 1 см ³жидкости вязкостью в 0, 001 Па с:

1Д=1, 02*10^-12м²=1 мкм²

1мД=0, 001 мкм².

По величине коэффициента проницаемости породы-коллектораделятся на 5 классов:

I – очень хорошо проницаемые более 1 мкм²;

II – хорошо проницаемые - 0, 1- 1 мкм²;

III – среднепроницаемые - 0, 01 – 0, 1 мкм ²;

IV – слабопроницаемые - 0, 001 – 0, 01 мкм²;

V – непроницаемые менее 0, 001 мкм².

Практическое значение с точки зрения нефтенакопления и нефтеотдачи имеют коллекторы первых трёх классов, а для газов также и четвёртый класс.

Проницаемость пород – коллекторов зависит от: плотности укладки и взаимного расположения зерен (рис.5); степени отсортированности, цементации и трещиноватости; взаимосообщаемости пор, каверн и трещин.

Рис. 5. Схема укладки сферических зёрен одного размера

при ромбоэдрической (а) и кубической (б) упаковках.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒