1.2 Қабат суының тығыздығы мен тұтқырлығын есептеу

Қабат сулары кәсіпшілікте мұнайды өндіру және ұңғы өнімдерін жинау мен дайындауда біршама қиындықтар туғызатын бірден-бір ажырамас бөлігі.

Мұнай кен орындарындағы қабат сулары әдетте көптеген қосылыстардан тұрады. Көбінесе олардың құрамында еритін тұздардың иондары болады:

• аниондар OH^(-), CL(-), SO₄^2(-), CO₃^2(-), HCO₃^(-);

• катиондар H⁽⁺⁾, K⁽⁺⁾, Na⁽⁺⁾, NH₄⁽⁺⁾, Mg²⁽⁺⁾, Ca²⁽⁺⁾, Fe^2(+), т.б;

• микроэлементтердің иондарыо: Br^(-), J^(-), т.б;

• коллоидты бөлшектер: SiO₂, Fe₂O₃, Al₂O₃;

• еріген газдар: CO₂, H₂S, CH₄, H₂, N₂ т.б;

• нафтендік қышқылдар мен олардың тұздары.

Бұл иондарды қабат сулары және ағынды сулар деп ажырытады.

Жинау және дайындау процестері кезінде қабат және ағынды сулардың физикалық қасиеттерінің ішінде тығыздық пен тұтқырлыққа көп көңіл бөлінеді. Қабат суының (минералды) тығыздығы тұз құрамына қарай келесі формуламмен есептеледі

ρ_вп = ρ_в + 0.7647S, (1.18)

мұндағы ρ_в — 20 ^оС-дағы дистилденген судың тығыздығы, кг/м³;

S –судағы тұз концентрациясы (ерітіндіде), кг/м³.

0-ден 45 ^оС температура арасында мұнай кекн орындарындағы тұздардың су ерітіндісі аз өзгеріске ұшырайды, сондықтан температура әсері келесі түрде ескерілуі мүмкін:

ρ_вп(T) = ρ_вп - 0.0714(t - 20), (1.19)

мұндағы ρ_вп(t), ρ_вп —t мен 20 ^оС температурадағы минералды судың тығыздығы кг/м³.

Температура өзгерген сайын ілеспе судың тұзқұрамын, тұтқырлығын және тығыздығын бақылып отыру өте маңызды. Эксперименттік мәндердің қорытындысы бойынша минералды судың тұтқырлығын келесі формуламен анықтауға болады:

∆ρ =< ∆ρ1 μ_вп = μ_в(t) * 10 ^{0.8831∆ρ * 10 -3}, болғанда (1.20)

мұндағы μ_вп —t температурасындағы қабат суының тұтқырлығы, мПа*с;

μ_в(t) —t температурасындағы дистилденген судың тығыздығы, мПа*с;

оның мәні анықтамамен немесе келесі формуламмен анықталуы мүмкін

μ_в(t) = 1353*(t + 50) ^-1.6928, (1.21)

мұндағы: ∆ρ- 20 ^оС температурадағы қайнаған су мен минералды судың тығыздықтарының айырмашылығы, кг/м³;

∆ρ = ρ_вп - 998.3, (1.22)

мұндағы: ρ_вп —20 ^оС –тағы минералды су тығыздығы, кг/м³;

∆ρ1 — параметр, келесі формуламен анықталады

∆ρ1 = 0.793*(146.8 - t) (1.23)

егер ∆ρ > ∆ρ1

μ_вп = μ_в(t)*10^(10-3*A(ρ)) (1.24)

мұндағы: А (ρ) — мәндері температура мен тығыздықтан тәуелді функциясы.

0 =< t =< 20 ^оС болғанда:

A(ρ) = 2.096*(∆ρ - 0.5787*∆ρ1), (1.25)

20 < t =< 30 ^оС болғанда:

A(ρ) = 2.096*(∆ρ - 0.5787*∆ρ1) - 0.032*(t - 20)*(∆ρ - ∆ρ1) (1.26)

t > 30 ^оС болғанда:

A(ρ) = 1.776*(∆ρ - 0.503*∆ρ1) (1.27)

Есеп 1.3

Технологиялық процестерде ілеспе судың тепературасы 0, 15, 25, 33 және 45^оС мәндерге ие, ал тұз құрамы 200 г/л-ге тең. Технологиялық процесс кезіндегі минералды судың тығыздығы мен тұтқырлығы қалай өзгеретінін анықтау керек.

Берілгені: S = 200 г/л; t = 0, 15, 25, 33, 45 ^оС

Табу керек: ρ_вп(t) =?, μ_вп(t) =?

Шешімі:

ρ_вп = ρ_в + 0.7647*S

20 ^оС болғанда ρ_вп = 998.3 + 0.7647 * 200 = 1151 кг/л

0 ^оС болғанда ρ_вп(0) = 1151 - 0.0714(0 - 20) = 1152 кг/л

∆ρ1параметрін есептейміз

∆ρ1(t) = 0.793 * (146.8 - t)

∆ρ1(0) = 0.793 *(146.8 - 0) = 116.4 кг/м³

∆ρ = ρ_вп - 998.3

∆ρ = 1151 - 998.3 = 152.7 кг/м³

152.6 > 116.4 болғандықтан μ_вп = μ_в(t) * 10 ^{(10 - 3 * A(ρ))}

A(ρ) = 2.096 * (∆ρ - 0.5787 * ∆ρ1)

A(ρ) = 2.096 * (152.7 - 0.5787 * 116.4) = 178.87

μ_в(0) = 1353 * (0 + 50) ^{- 1.6928} = 1.8 мПа*с

μ_вп(0) = 1.8 * 10 ^{(178.87 * 10 - 3)} = 2.72 мПа*с

Басқа да берілген температураға рналған есептеулердің нәтижелері төмендегі 1.2-кестеге түсірілген

1.2-кесте

t оС	ρвп кг/м3	∆ρ1 кг/м3	μв(t) мПа*с	А(ρ) мПа*с	μвп(t)
0	1152	116,4	1,8	178,87	2,72
15	1151	104,5	1,15	193,31	1,79
25	1150	96,6	0,91	193,91	1,42
33	1150	90,2	0,76	190,62	1,18
45	1149	80,7	0,61	199,1	0,96

Температура 0-ден 45 ^оС-қа дейін өзгерген кезде кестедегі нәтижелерден тұтқырлықтың 3 есеге дейін және тығыздықтың да 3 есеге азайғанын аңғаруға болады.

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар

Есеп 1.3

Технологиялық процесс барысында ілеспе судың мәндері әр түрлі. Тұз құрамы белгілі болған кездегі минералды судың тығыздығы мен тұтқырлығы қалай өзгеретінін анықтау керек.

1.3 есепке қажетті мәндер 1.3 кестеде келтірілген.

1.3-кесте

Параметрлер	Вариант номерлері
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
S, г/л	150	25	80	280	200	173	184	105	98	64	59	156	120	210	100
Т1, оС	10	20	8	0	12	9	4	6	5	11	15	10	7	14	6
Т2, оС	32	30	24	12	20	18	16	25	28	30	32	26	22	22	27
Т3, оС	45	40	38	28	40	38	35	45	36	44	45	39	34	43	35
S, г/л	30	85	180	250	102	170	185	102	96	65	60	161	122	200	105
Т1, оС	21	10	5	2	7	10	5	7	4	10	16	11	8	13	6
Т2, оС	32	25	17	9	26	20	15	22	29	31	33	25	21	23	28
Т3, оС	43	40	38	23	40	37	37	44	35	43	44	38	33	45	36