17. Визначення розчинності газів у прісній та мінералізованій водах

Розчинність газу у воді – здатність газу при контактуванні з водою розчинятися в ній, досягаючи з розчином рівноважного стану. Зі збільшенням тиску розчинність газу у воді (і будь-якій рідині) збільшується, причому при високих тисках існує екстремум-максимум розчинності. З ростом температури розчинність газу у воді зменшується

В пластових водах родовищ переважають хлориди натрію, магнію, кальцію, в значній кількості наявні сульфати, іони йоду, брому, бору, нафтенові кислоти. В газах, розчинених у воді, переважають вуглекислий газ, метан та гомологи, сірководень, азот, меншою мірою гелій та аргон. Сумарний вміст розчинених солей, іонів та колоїдів визначає мінералізацію вод (г/л, г/100, г-екв./л, г/т і ін.). Мінералізація вод М родовищ змінюється від практично прісних (М менше 1 г/л) до 400 г/л. тобто розсолів (ропи).

Розчинність газів в воді нижча за розчинність газів в нафті та залежить від мінералізації і температури (рис. 1). За інших рівних умов краще розчиняються в воді сірководень та вуглекислий газ, гірше азот. Із збільшенням мінералізації вод розчинність газів зменшується. Газовий вміст в водах складає від часток до 2 м³/м³, він збільшується з наближенням до покладів.

Розчинність вуглеводневих газів у воді за будь-якого фіксованого тиску не сильно змінюється зі збільшенням температури. Розчинність, так само як стисливість, спочатку дещо знижується із зростанням температури вище кімнатної, досягає мінімального значення приблизно при 66°С (150°F), а потім монотонно зростає з подальшим підвищенням температури (рис. 1).

[2]	[3] (Dodson, Standing, 1944)

Рис. 1 – Розчинність природного газу у воді в залежності від температури і тиску.

Тиск, навпаки, сильно впливає на розчинність.

На розчинність газу у воді впливає також вміст розчинених солей. Збільшення мінералізації (солоності) води зменшує розчинність вуглеводневих газів згідно наступної емпіричної залежності R_B = R_wp = [1 – X_c × (вміст солей, часток на мільйон) (в 10^-7)], де: R_wp – розчинність газу в чистій воді;

R_B – розчинність газу в солоній воді;

Хс – поправочний коефіцієнт за солоність води.

18. Визначення розчинності газу в нафті і коефіцієнтів флюїдонасиченості

Розчинність газів у нафті – здатність газів утворювати розчини з нафтою. На розчинність газів у нафті впливають, в основному, тиск, температура, склади газу і нафти. З ростом тиску розчинність газів у нафті підвищується, із збільшенням температури – зменшується. Кількість розчиненого в нафті газу називають газо вмістом. Коефіцієнт розчинності газу в нафті  – кількість газу, яка розчиняється в одиниці маси об’єму нафти при збільшенні тиску на одиницю. Виражається в м³/(м³∙Па) або м³/(кг∙Па). Розчинність нафтового газу, який має складний склад, відхиляється від лінійного закону (не відповідає законам ідеального газу). Найбільшою мірою на розчинність газу в нафті впливає склад самого газу. Легкі гази (азот, метан) гірше розчинні в нафті, ніж гази з відносно більшою молекулярною масою (етан, пропан, вуглекислий газ). У нафти, що містить більшу кількість легких вуглеводнів, розчинність газів вище в порівнянні з важкою нафтою. При великих тисках розчинність газів у рідині, в тому числі і нафти підкоряється закону Генрі. Закон Генрі – маса m газу, розчиненого в рідині даного об'єму, при сталій температурі пропорційна  тиску ρ цього газу над розчином m = K_Г ρ, де К_Г – константа Генрі, залежна від природи газу й температури.

Об’єм газу, V_г, розчиненого в нафті, прямо пропорційний об’єму нафти V_н і абсолютного тиску ρ, причому об’єми зведено до нормальних умов V_г = α_pV_н ρ, де α_p (ρ) – коефіцієнт розчинення газу. Звідси,α_p= V_г /V_н ρ. З закону Генрі випливає, що чим більший коефіцієнт розчинності, тим при меншому тиску в даному об’ємі нафти розчиняється один і той же об’єм газу.

Коефіцієнт нафтонасиченості пласта – відношення об’єму нафти, який міститься в порах (пустотах) пласта до загального об’єму всіх пор (пустот) нафтоносного пласта в пластових умовах чи у досліджуваному зразку породи при пластових умовах .

Коефіцієнт водонасиченості (S_в) визначають як відношення маси води, що насичує породу при звичайній температурі і тиску, до маси поглиненої води, що нагнітається в породу під тиском до 15 МПа. У повітряно-сухих порід S_в менше 0,5, у вологих 0,5-0,8, у повністю водонасичених 1,0. Водонасиченість гірських порід залежить від гідрогеологічного режиму, мінерального складу, характеру порового простору тощо. У нафтогазоносних районах водонасиченість зумовлює характер розподілу флюїдів у породах, їх рухливість у масивах, ефективність вилучення нафти і газу з порід. Газонасиченість порід  – ступінь заповнення порожнин (пор, каверн і тріщин) в гірських породах природними газами . Використовуючи об’єми нафти та газу, визначають коефіцієнти нафто-, водо- і газонасиченості (в долях одиниці) за наступними формулами:

Коефіцієнт нафтонасичення: S_н= V_н ρ_п / mG

Коефіцієнт водонасичення: S_в= V_в ρ_п / mG

Коефіцієнт газонасичення: S_г= 1- (S_н b_н + S_в b_в)

V_н, V_в - об’єми нафти та води, що міститься в породі, см³;

ρ_п – щільність породи, г/см³;

m – коефіцієнт пористості, долі одиниці;

G - маса рідини, що міститься в зразку, г;

b_н, b_в – об’ємні коефіцієнти нафти та води, долі одиниці