Введение
Дисциплина «Основы нефтегазопромыслового дела» способствует формированию необходимой начальной базы знаний по объектам будущей профессиональной деятельности бакалавра: бурение скважин, разработка нефтяных и газовых месторождений, добыча нефти, сбор и подготовка продукции на промыслах. Полученные при изучении дисциплины знания способствуют более глубокому освоению дисциплин нефтяного профиля на последующих курсах: «Физика пласта», «Геология и литология», «Геология нефти и газа», «Основы геофизики», «Разработка нефтяных и газовых месторождений», «Технология бурения нефтяных и газовых скважин», «Системы сбора скважинной продукции» и др.
В результате прохождения курса дисциплины «Основы нефтегазопромыслового дела» у бакалавров формируются основные представления о технологических процессах в нефтегазовом комплексе, развивается интерес к современным актуальным проблемам нефтегазового комплекса. Изучение дисциплины «Основы нефтегазопромыслового дела» формирует осознание социальной значимости и необходимости проведения природоохранных мероприятий в нефтегазовой отрасли. Таким образом, у бакалавров формируется комплекс знаний по всей технологической цепочке от поиска и разведки нефтегазовых месторождений до транспортировки и переработки углеводородного сырья.
Дисциплина «Основы нефтегазопромыслового дела» изучается в течении двух семестров. Методические указания к практическим занятиям предназначены для закрепления знаний студентов очной и заочной форм обучения, полученных на лекциях. В каждом разделе приведены краткие теоретические сведения, необходимые для решения задач. В конце методических указаний приведены контрольные задачи, вариант которых выбирается по последней цифре номер зачетной книжки студента.
1 Основные физические свойства нефти и газа
Нефть представляет собой маслянистую горючую жидкость, обычно темно-коричневого цвета, со специфическим запахом. По химическому составу нефть – сложное соединение в основном двух элементов – углерода (82÷87 %) и водорода (11÷14 %). Такие соединения называются углеводородами.
Кроме углерода и водорода, в нефтях содержаться в небольших количествах кислород, азот и сера, в ничтожных количествах, в виде следов – хлор, фосфор, йод и другие химические соединения.
Физические свойства нефтей, а также их качественная характеристика зависят от преобладания в них отдельных углеводородов или их различных групп.
Один из основных показателей товарного качества нефти – ее плотность. В России плотность нефти определяют при температуре 20 ºС и атмосферном давлении (стандартные условия), а количество измеряют в тоннах.
В мировой практике принято измерять добываемую и продаваемую нефть в баррелях, а плотность определяется в градусах Американского нефтяного института (АРI), расчет которых ведется при температуре 60 градусов по шкале Фаренгейта.
Число баррелей в 1 тонне нефти при температурах 60 ºF и 20 ºС не одинаковы.
Нефтяной баррель равен 158,987 литра (159 л), температура 60 ºF соответствует температуре 15,56 ºС (15,6 ºС).
Тип нефти (согласно стандарту 2002 года) определяется по ее плотности, классификация представлена в таблице 1. Наиболее ценные нефти с плотностью до 880 кг/м3.
Таблица 1 – Классификация нефти по плотности
-
Тип нефти
Тип нефти
Плотность, кг/м3
0
Особо легкая
750÷830
1
Легкая
830,1÷850
2
Средняя
850,1÷870
3
Тяжелая
870,1÷895
4
Битуминозная
895,1÷1000
Важнейшее физическое свойство нефти – вязкость, т.е. свойство жидкости сопротивляться взаимному перемещению ее частиц при движении. Единица измерения вязкости в системе СИ – Па∙с (Паскаль-секунда).
В промысловой практике пользуются меньшими единицами вязкости:
пуаз 1 П = 0,1 Па∙с
сантипуаз 1 сП = 0,001 Па∙с
Динамическая вязкость воды при +20 ºС равна 1 сП, нефти от 1 до 100 и даже 200 ºС.
Для технических целей часто пользуются понятием кинематической вязкости, равной отношению динамической вязкости нефти к ее плотности:
.
(1.1)
Единицей кинематической вязкости в системе СИ служит 1 м2/с, на практике пользуются единицей стокс: 1 Ст=10-4 м2/с.
С повышение температуры вязкость любой жидкости, как правило, резко уменьшается. Поэтому при перекачке вязких нефтей и мазутов их обычно подогревают. На нефтяных месторождениях обычно наблюдается увеличение температуры с глубиной, т.е. вязкость нефти в нефтяных пластах всегда меньше, чем на поверхности. С точки зрения добычи нефти, это благоприятный фактор, так как чем меньше ее вязкость, тем с меньшим расходом энергии связана добыча каждой тонны нефти.
Нефтяные месторождения всегда содержат углеводородные газы в растворенном или свободном состоянии. Количество газа, растворенного в одной тонне нефти, называется газовым фактором. Горючие газы нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений по химической природе сходны с нефтью. В природных газах чисто газовых месторождений преобладает метан, содержание которого в смеси углеводородов доходит до 95÷98 %.
Газ, извлекаемый вместе с нефтью, называют нефтяным. Нефтяной газ, по сравнению с природным, содержит меньшее количество метана (30÷70 %) и имеет большее количество тяжелых углеводородов. В состав газов входят также азот, углекислый газ, сероводород, редкие газы (гелий, аргон), пары ртути.
Основная физическая характеристика газа – его плотность. Плотностью называется масса газа, заключенная в 1 м3 при температуре 0ºС и атмосферном давлении. На практике используют «относительную плотность», являющуюся отношением массы определенного объема газа к массе того же объема воздуха при одинаковом давлении и температуре.
Теплота сгорания – количество тепла, выделяющегося при полном сгорании 1м3 газа, выражается в кДж/м3 или ккал/м3. Чем тяжелее компонент, те выше его теплота сгорания.