2.3 Расчёт плотности и вязкости пластовой воды

В большинстве месторождений вместе с газом в пласте залегает вода. Поэтому, при выполнении технологических расчетов процесса добычи газа требуется знание не только свойств газа, но и свойств пластовой воды (плотности, вязкости и других характеристик).

Плотность пластовых вод возрастает с увеличением концентрации солей, и может достигать 1500 кг/м³. В пластовых условиях плотность воды, как правило, меньше, чем в поверхностных условиях. Это связано с термическим расширением воды при повышении температуры. Пластовое давление из-за низкой сжимаемости воды влияет на её плотность незначительно.

Вязкость воды в пластовых условиях зависит в основном от температуры и концентрации растворенных солей. В большинстве случаев вязкость пластовых вод нефтяных и газовых месторождений изменяется от 0,2 до 1,5 мПа∙с.

Для расчета плотности и вязкости воды можно воспользоваться эмпирическими зависимостями, полученными экспериментальным путем.

Условные обозначения в расчетах:

_В – плотность дистиллированной воды при 20 С (ρ_В = 1000 кг/м³);

S – концентрация солей в воде, кг/м³;

_ВП(t), _ВП – плотность минерализованной воды при температуре t и 20 С соответственно, кг/м³;

 - разность между плотностью минерализованной воды и плотностью дистиллированной воды при 20 С, кг/м³;

* - расчетный параметр;

_ВП – вязкость пластовой воды при температуре t, мПас;

_В(t) – вязкость дистиллированной воды при температуре t, мПас.

Порядок расчета.

Плотность пластовой воды в зависимости от содержания растворенных в ней солей приближенно может быть рассчитана по формуле:

_ВП = _В + 0,7647∙S. (2.13)

Влияние температуры в диапазоне 0…45 С на значение плотности учитывается по формуле:

_ВП (t) = _ВП – 0,0714∙ (t -20). (2.14)

Для расчета вязкости необходимо определить параметры  и ^*:

 = _ВП – 998,3. (2.15)

^*= 0,793∙(146,8- t), (2.16)

Вязкость минерализованной воды рассчитывается в следующей последовательности.

Сравниваем полученные значения  и ^*.

При выполнении условия   ^* вязкость рассчитывается по следующей зависимости

_ВП = _В(t)∙10^{0,8831  0,001} (2.17)

где

_В(t) = 1353∙(t+50)^-1,6928. (2.18)

При выполнении условия  >^* расчет вязкости ведется по формуле:

_ВП = _В(t) ∙10 ^{0,001∙А()}, (2.19)

где _В(t) определяется по формуле (2.18);

А() – функция, значение которой зависит от температуры и плотности пластовой воды и определяется исходя из следующих условий:

при 0  t  20 С

А() = 2,096 ∙ ( - 0,5787 ∙ ^*), (2.20)

при 20 < t  30 С

А() = 2,096 ∙ ( - 0,5787 ∙ ^*) – 0,032 ∙ (t-20) ∙ ( - ^*), (2.21)

при t > 30 С

А() = 1,776 ∙ ( - 0,503 ∙ ^*). (2.22)

Задача 2.3. Рассчитать плотность _ВП(t) и вязкость _ВП пластовой воды, если известны ее температура t и минерализация S. Исходные данные по вариантам приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 – Исходные данные для расчетов

Номер варианта	Температура пластовой воды t,С	Минерали-зация пластовой воды S, г/л	Номер варианта	Температура пластовой воды t,С	Минерали-зация пластовой воды S, г/л
1	3	50	16	5	88
2	7	122	17	11	140
3	10	87	18	13	136
4	12	146	19	17	93
5	15	101	20	19	128
6	20	110	21	21	171
7	23	155	22	24	100
8	26	76	23	27	69
9	29	127	24	30	130
10	32	179	25	33	79
11	35	95	26	36	125
12	38	150	27	37	128
13	40	115	28	39	135
14	43	168	29	41	160
15	45	134	30	44	99