5. Нефтяные эмульсии

ТИПОВАЯ ЗАДАЧА 5.1

Пластовая вода плотностью 1086 кг/м³ и нефть плотностью 840 кг/м³ при добыче образуют эмульсию. Рассчитать плотность эмульсии, если известно, что она содержит 45% чистой воды, а минерализация обусловлена NaCl или CaCl₂.

Дано: ρ_в = 1086 кг/м³; ρ_н = 840 кг/м³; g_о = 45%;

Найти: ρ_э =?;

Решение

Плотность эмульсии определяется по формуле

ρ_э = 1 / (0.01g / ρ_в + (1 - 0.01g) / ρ_н)

Исходя из плотности пластовой воды по таблице находим соответствующее содержание растворенных солей Х, %:

при ρ_В = 1086 кг/м³ Х = 12%

Рассчитываем содержание воды и растворенных солей в эмульсии:

g = g₀ / (1 - 0.01X) = 45 / (1 - 0.01 * 12) = 45 / 0.88 = 51.14%

Плотность эмульсии:

ρэ = 1 / (0.01 * 51.14 / 1086 + (1 - 0.01 * 51.14) / 840) = 952 кг/м³

ПРИЛОЖЕНИЕ К РАЗДЕЛУ 5

Плотность растворов неорганических солей

Таблица 5.1

NaCl (20*)		CaCl2 (20*)
Х, %	ρ, кг/м3	Х, %	ρ, кг/м3
1	1005,3	1	1007,0
2	1012,5	2	1014,8
4	1026,8	4	1031,6
6	1041,3	6	1048,6
8	1055,9	8	1065,9
10	1070,7	10	1083,5
12	1085,7	12	1101,5
14	1100,9	14	1119,8
16	1116,2	16	1138,6
18	1131,9	18	1157,8
20	1147,8	20	1177,5
22	1164,0	25	1228,4
24	1180,4	28	1260,3
26	1197,2	30	1281,6
-	-	35	1337,3
-	-	40	1395,7

Типовая задача 5.2

В сборный коллектор после первой ступени сепарации дожимными насосами перекачивается обводненная продукция L скважин с дебитами Qj, м³/сут (в условиях сборного коллектора). Массовая обводненность продукции каждой j-той скважины в условиях сборного коллектора составляет Wj. Известны значения плотности нефти ρн и воды ρв после дожимных насосов.

Найти:

• массовую долю воды в смеси продукций всех скважин (массовую обводненность);

• плотность эмульсии в сборном коллекторе (плотность смеси эмульсий всех скважин).

Дано:

Q₁ = 65 м³/сут W₁ = 0.2

Q₂ = 65 - || - W₂ = 0.25

Q₃ = 64 - || - W₃ = 0.3

Q₄ = 60 - || - W₄ = 0.15

Q₅ = 70 - || - W₅ = 0.1

Q₆ = 80 - || - W₆ = 0

ρ_н = 860 кг/м³

ρ_в =1040 кг/м³

Найти: W_см =?, ρ_см =?;

Решение:

1. Определение массовой обводненности смеси продукции скважин.

Известно, что массовая доля компонента в смеси g_i – это отношение массы i-го компонента к суммарной массе смеси L компонентов:

1 =< i =< L. (1)

В частном случае, массовая доля воды в водонефтяной эмульсии W -это отношение массы воды в эмульсии к массе водонефтяной эмульсии:

W = m_в/m_э, (2)

где m_э — масса водонефтяной эмульсии, кг,

m_э = m_в + m_н, (3)

где m_н — масса нефти в эмульсии, кг.

Исходя из уравнений (1,2), можем записать:

(4)

Из уравнения (2) следует, что масса воды в продукции j-той скважины равна:

m_вj = W_j*m_эj. (5)

Тогда уравнение (4) примет вид:

(6)

Зная дебит скважины, массу эмульсии j-той скважины можно рассчитать по уравнению:

m_эj = Q_j * ρ_эj * t, (7)

где t — время, с.

Учтем, что плотность эмульсии - это

ρ_эj = m_эj / (V_вj + V_нj) = m_эj / (mв_j / ρ_вj + m_нj / ρ_j) = 1 / (W_j / ρ_вj + (1-W_j) / ρ_нj). (8)

Подставляем уравнения (7) и (8) в уравнение (6) и преобразовав получаем:

. (9)

Подставляем числовые значения из условия задачи, получим:

W_см = 0.0645 / 0.3996 = 0.16

2. Определение плотности эмульсии в сборном коллекторе.

По определению, плотность смеси веществ - отношение массы к объему этой смеси:

. (10)

По этому определению и условиям задачи можем записать:

. (11)

Зная дебит скважины, объем эмульсии j-той скважины можно рассчитать по уравнению:

V_эj = Q_j * t (12)

Подставив (7) и (12) в (11), получим:

. (13)

С учетом выражения (8) для плотности эмульсии:

Подставляя значения параметров из условия задачи,получаем:

ρ_см = 357422.5 / 404 = 884.7 кг/м³

По условиям типовых задач провести самостоятельно расчет обводненности и плотности эмульсии в сборном коллекторе по исходным данным, приведенным в таблице 5.2.