1464

О 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Рг

Рис. 23а. Зависимость коэффициентов сжимаемости z углеводородных газов от приведенного давления рг при различных приведенных температурах Тг.

газа Тг называется отношение абсолютной температуры газа Т к его крити­ ческой температуре Ткр.

(16, III)

Так как различные компоненты, входящие в состав природных газов, имеют разные критические давления и температуру, то для вычисления величины коэффициента сжимаемости естественного газа предварительно должны быть вычислены его среднекритическая температура и среднекри­ тическое давление. Вычисление среднекритических давления и температуры производится по данным о составе газа и его температуре и давлении. Раз­ делив давление и температуру газа соответственно на его среднекритическое давление и среднекритическую температуру, найдем значения приведенно­ го давления рг. И приведенной температуры Тг по которым определяем (по

графику рис. 23а) величину коэффициента сжимаемости Z.

Если достаточно полных данных о составе естественного газа нет, но из­ вестен его относительный удельный вес (по отношению к воздуху), то средне­ критические давление и температура могут быть приближенно определены, по графикам, построенным по экспериментальным данным (см. [164]).

При решении задач о движении газов в пористой среде весьма важно определение абсолютной вязкости природных газов в пластовых условиях.

Вязкость газов зависит от давления и температуры.

Относит, удельный вес газа

Рис. 24. Зависимость абсолютной вязкости углеводородных газов от их отно­ сительного удельного веса при различных давлениях и температурах 15,6° С

и37,8° С.

Вотличие от удельного веса абсолютная вязкость естественно­ го газа не может быть определена по данным о вязкости составляю­ щих его компонентов. На основании экспериментальных исследований установлено, что вязкость природных газов приближенно равна вязко­ сти метан-пропановой смеси с тем же молекулярным весом. Опреде­ ление абсолютных вязкостей метан-пропановых смесей при различных температурах и давлениях позволило построить графики, по которым (с точностью до ~ 6%) можно найти значения абсолютной вязкости при-

0,03 0°'

со

О)

0,02 *

0,01

ю

<

Рис. 25. Зависимость абсолютной вязкости углеводородных газов от их относительного удельного веса при различных давлениях и температурах 93 С и 150° С.

родных газов (содержащих менее 5% азота) при различных давлениях

и температурах (рис. 24 и 25).

Если содержание азота в природном газе превышает 5%, то удовлетвори­ тельные результаты дает определение вязкости природного газа, как средней молярной вязкости для чистого азота в углеводородной смеси, не содержа­ щей азота. В табл. 1а приведены необходимые для таких подсчетов данные об абсолютной вязкости азота при различных температурах и давлениях.

При проведении вторичных методов эксплуатации нефтяных месторо­ ждений в ряде случаев в пласт закачивается воздух. В связи с этим для со­ ответствующих газодинамических расчетов необходимы данные о вязкости воздуха в пластовых условиях.

На рис. 26 приведены кривые зависимости абсолютной вязкости воздуха от температуры при различных давлениях.

показали наличие отклонений от линейного закона (17, III) и установили, что коэффициент растворимости газов в нефтях является величиной пере­ менной, зависящей от давления, температуры и физико-химических свойств нефти и газов.

Кривые зависимости количества растворенного в нефти газа от величи­ ны давления насыщения показаны на рис. 19а. На рис. 21 приведены данные

о растворимости естественного газа в воде при различных давлениях и тем­ пературах.

Часть II

Теория фильтрации

Гл а в а IV

Основные понятия

§ 1. Определение и особенности фильтрации. Грунты идеальный и фиктивный

Жидкости и газы движутся в продуктивных пластах в мельчайших каналах, образованных либо системой сообщающихся друг с другом пор между зернами горной породы, либо трещинами в скелете плотно­ го песчаника, известняка и т. д. Такое движение в пористой и трещи­ новатой среде называется фильтрацией.

В отличие от движения жидкостей и газов по трубам и в открытых руслах фильтрация имеет следующие характерные особенности: чрез­ вычайно малые поперечные размеры поровых каналов, крайне малые скорости движения жидкостей, исключительно большая роль сил тре­ ния вследствие вязкости жидкостей и огромных поверхностей стенок поровых каналов, о которые происходит трение жидкостей и газов при фильтрации.

Если принять, что среднезернистый песок представлен песчин­ ками, средний диаметр которых составляет 0,2 мм (преобладающие фракции нефтяных песков имеют размеры зерен 0,1—0,2 мм в диа­ метре), то максимальный диаметр поровых каналов составляет всего несколько сотых долей миллиметра. Это во много раз меньше обыч­ ных диаметров трубопроводов, измеряемых сантиметрами и десятка­ ми сантиметров. Необходимо также иметь в виду, что форма песчи­ нок, а следовательно, и поровых каналов неправильна и поверхность их шероховата.

В то время как обычные скорости движения жидкостей и газов по трубам измеряются величинами порядка м е т р о в или десятков сантиметров в секунду, перемещение жидкостей даже вблизи скважин происходит со скоростями, во много раз меньшими. Так, например, при дебите скважины в 100 м3 жидкости в сутки, мощности пласта в 10 м и пористости 20% скорость плоско-радиального (см. дальше) движения жидкости к скважине на расстоянии 100 м от нее составляет величину

менее 1 микрона в секунду.

Чтобы оценить влияние размеров поверхностей поровых каналов на величину сил сопротивления, определим суммарную поверхность