1.4.3. Контрольные вопросы по практическому занятию

1. Что такое относительная по воздуху плотность нефтяного газа?

2. Как определяется вязкость нефти в пластовых условиях?

3. Чем отличаются "Стандартные термодинамические условия", принятые в американской нефтяной науке, от распространенных в России?

4. Какие параметры небходимо знать для прогнозирования объемного коэффициента нефти при пластовых значениях давления и температуры?

1.5. Расчет физических свойств пластовых вод

Целью занятия является изучение существующих методик определения физических свойств водонефтяных смесей, образующихся в процессе подъема продукции из добывающих скважин, в частности, эффективной вязкости и плотности двухфазного потока при различных значениях давления и температуры в трубах НКТ. Занятие предполагает умение студента пользоваться ПЭВМ.

В результате выполнения практической работы студенты должны:

• усвоить теоретические представления об основных структурах, типах и параметрах двухфазных потоков, необходимых для расчета процесса движения продукции в лифтовых трубах добывающих скважин на участке от забоя до устья;

• знать перечень исходных технологических данных, позволяющий определить важнейшие параметры водонефтяных потоков в различных сечениях труб НКТ;

• изучить методики и формулы для расчета физических свойств водонефтяных смесей;

• с помощью компьютерасамостоятельно решить задачу для закрепления материала.

Введение

Вода, находящаяся в пласте, а также двигающаяся в скважинах вместе с нефтью, практически всегда содержит в растворенном виде соли, органические вещества и газы, которые наряду с термодинамическими условиями определяют её физические свойства. Решение технологических задач требует определения объемного коэффициента, коэффициента объемного теплового расширения, вязкости и плотности пластовой воды.

Исходными данными для расчета физических свойств воды являются давление, температура, минерализация (солёность), под которой понимают общее массовое содержание растворенных в воде солей. При расчете предполагается, что давление насыщения пластовой воды равно давлению насыщения нефти, с которой она контактирует.

1.5.1. Методика расчета физических свойств пластовых вод

При расчете последовательно находим.

1. Массовую концентрацию растворенных в пластовой воде солей. Концентрация определяется количеством солей, находящихся в 1 л. воды (С’), выраженном в граммах. Часто массовое содержание соли в воде выражают в % , характеризующих число граммов соли в 100 г раствора (С) .

Содержание солей в пластовых водах нефтяных месторождений изменяется от С=0,001-0,1% (пресные воды) до С=30-35% (рассолы в состоянии полного насыщения). Взаимосвязь между содержанием солей, выраженных в массовых долях, и концентрацией, имеет вид:

(49)

2. Газонасыщенность пластовой воды. Растворимость природного газа в воде невелика и меняется от 0 до 4,5 м³/м³ при пластовых условиях. Для ориентировочной оценки газонасыщенности при неизвестном газовом факторе пластовой воды можно принять приближенное значение коэффициента растворимости газа в воде

.

С увеличением концентрации солей растворимость газа уменьшается. Относительная газонасыщенность пластовой воды определяется по формулам:

(50)

где Г_св - газонасыщенность соленой воды; Г_пв - газонасыщенность пресной воды; С - массовое содержание растворенных солей; α_Т- температурный коэффициент

(51)

3. Объемный коэффициент пластовой воды при Р < Рнас и Т < Тпл

(52)

где

- изменение объемного коэффициента при изменении температуры от стандартной Тст = 293°К до Т < Тпл при атмосферном давлении;

- изменение объемного коэффициента, вызванное растворимостью газа в воде с учетом растворенных в ней солей при заданных Р и Т;

- изменение объемного коэффициента за счет сжимаемости воды при изменении давления от стандартного Рст = 0,1 МПа до Р < Рнас при заданной Т < Тпл.

Составляющие объемного коэффициента пластовой воды при Р < Рнас и Т < Тпл рассчитываются по следующим зависимостям:

(53)

где

(54)

- объемный коэффициент теплового расширения воды при Тст = 293 °К.

Второе слагаемое в (52) равно

,

здесь

- объемный коэффициент пресной воды, насыщенной газом;

- объемный коэффициент пресной воды без газа.

Вместо последней формулы можно использовать также следующую зависимость:

(55)

которая позволяет иногда упростить расчет.

Третье слагаемое в (52) равно

(56)

где - коэффициент сжимаемости пресной воды при заданной Т, 1/МПа.

(57)

- коэффициент сжимаемости пресной воды при Тст= 293°К ;

Р - давление, МПа .

4. Объемный коэффициент пластовой воды при Р > Рнас и Т = Тпл равен

(58)

где - объемный коэффициент пластовой воды при Р=Рнас и Т=Тпл;

- коэффициент сжимаемости газонасыщенной воды.

(59)

Гв - газонасыщенность пластовой воды (м³/м³), которая определяется следующим образом:

при отсутствии солей

(60)

при наличии солей

(61)

5. Плотность пластовой воды, пренебрегая массой растворенного газа, можно определить:

(62)

где - плотность воды при стандартных условиях (кг/м³), определяемая в зависимости от содержания растворенных солей С(%):

(63)

(64)

(65)

6. Вязкость пластовой воды. Вязкость воды мало зависит от давления и рассчитывается по следующей формуле

(66)

7. Поверхностное натяжение пластовой воды на границе с газом ориентировочно можно определить по формуле

(67)