- •Введение
- •1 Коллекторские свойства горных пород
- •1.1 Типы пород–коллекторов
- •1.2 Залегание нефти, газа и воды
- •1.3 Гранулометрический состав горных пород
- •1.4 Пористость
- •1.4.1 Виды пористости
- •1.4.2 Структура порового пространства
- •1.5 Проницаемость
- •1.5.1 Линейная фильтрация нефти и газа в пористой среде
- •1.5.2 Радиальная фильтрация нефти и газа в пористой среде
- •1.5.3 Классификация проницаемых пород
- •1.5.4 Оценка проницаемости пласта, состоящего из нескольких продуктивных пропластков различной проницаемости
- •1.5.5 Зависимость проницаемости от пористости
- •1.5.6 Виды проницаемости
- •1.6 Насыщенность коллекторов
- •1.7 Зависимость проницаемости от насыщенности коллекторов
- •1.8 Удельная поверхность
- •1.9 Коллекторские свойства трещиноватых пород
- •1.10 Карбонатность горных пород
- •1.11 Набухаемость пластовых глин
- •1.12 Механические свойства горных пород
- •1.13 Тепловые свойства горных пород
- •2 Состав и физико-химические свойства природных газов и нефти
- •2.1 Состав и физико-химические свойства природных газов
- •2.1.1 Состав природных газов
- •2.1.2 Способы выражения состава
- •2.1.3 Аддитивный подход расчета физико-химических свойств
- •2.1.4 Уравнение состояния
- •2.1.5 Уравнение состояния реальных газов
- •2.1.6 Вязкость газов
- •2.1.7 Растворимость газов в нефти и воде
- •2.1.8 Упругость насыщенных паров
- •2.2 Состав и физико-химические свойства нефти
- •2.2.1 Состав нефти
- •2.2.2 Физико–химические свойства нефти
- •2.2.2.1 Плотность нефти
- •2.2.2.2 Вязкость нефти
- •2.2.2.3 Реологические свойства нефти
- •2.2.2.4 Газосодержание нефти
- •2.2.2.5 Давление насыщения нефти газом
- •2.2.2.6 Сжимаемость нефти
- •2.2.2.7 Объёмный коэффициент нефти
- •2.2.2.8 Тепловые свойства нефти
- •2.2.2.9 Электрические свойства нефти
- •2.3 Различие свойств нефти в пределах нефтеносной залежи
- •3 Фазовые состояния углеводородных систем
- •3.1 Схема фазовых превращений однокомпонентных систем
- •3.2 Схема фазовых превращений двух – и многокомпонентных
- •3.4 Краткая характеристика газогидратных залежей
- •3.6 Фазовые переходы в воде, нефти и газе
- •4 Состав и физико-химические свойства пластовых вод
- •4.1 Химические свойства пластовых вод
- •4.1.1 Минерализация пластовой воды
- •4.1.2 Тип пластовой воды
- •4.1.3 Жесткость пластовых вод
- •4.1.4 Показатель концентрации водородных ионов
- •4.2 Физические свойства пластовых вод
- •4.2.1 Плотность
- •4.2.2 Вязкость
- •4.2.3 Сжимаемость
- •4.2.4 Объёмный коэффициент
- •4.2.5 Тепловые свойства
- •4.2.6 Электропроводность
- •4.3 Характеристика переходных зон
- •5.1 Роль поверхностных явлений при фильтрации в пористой среде
- •5.2 Поверхностное натяжение
- •5.3 Смачивание и краевой угол
- •5.4 Работа адгезии и когезии, теплота смачивания
- •5.5 Кинетический гистерезис смачивания
- •5.6 Свойства поверхностных слоев пластовых жидкостей
- •6 Физические основы вытеснения нефти водой и газом из пористых сред
- •6.1 Источники пластовой энергии
- •6.2 Силы, действующие в залежи
- •6.3 Поверхностные явления при фильтрации пластовых жидкостей и причины нарушения закона Дарси
- •6.4 Общая схема вытеснения из пласта нефти водой и газом
- •6.5 Нефтеотдача пластов при различных условиях дренирования залежи
- •6.6 Роль капиллярных процессов при вытеснении нефти водой из пористых сред
- •6.7 Зависимость нефтеотдачи от скорости вытеснения нефти водой
- •7. 1 Методы увеличения извлекаемых запасов нефти
- •7.2 Моющие и нефтевытесняющие свойства вод
- •7.3 Обработка воды поверхностно-активными веществами
- •7.4 Применение углекислого газа для увеличения нефтеотдачи
- •7.5 Вытеснение нефти из пласта растворами полимеров
- •7.6 Щелочное и термощелочное заводнение
- •7.7 Мицеллярные растворы
- •7.8 Термические методы повышения нефтеотдачи пластов
- •7.9 Извлечение нефти газом высокого давления
- •Список литературы
- •Содержание
- •Физика пласта
2.2 Состав и физико-химические свойства нефти
Нефть (газаконденсатные системы) – разновидность горных пород. Вместе с другими горючими осадочными породами (торф, бурый и каменный уголь, антрацит и др.), но не твердыми, а жидкими они образуют семейство каустобиолитов, т. е. семейство горючих органических пород.
По консистенции нефти различаются от легко подвижных до высоковязких (почти не текучих) или застывающих при нормальных условиях. Нефть обычно имеет темный цвет, который может изменяться от зеленовато-бурого до чёрного. Её цвет и консистенция зависят преимущественно от содержания в ней смол и асфальтенов. Чем их больше, тем темнее цвет нефти. Известны нефти и желтого, синего, красного цвета и даже прозрачные, так называемые, белые нефти. Для нефти характерен резкий специфичный запах, она масляниста на ощупь.
По данным Г.Ф. Требина более 50 % залежей залегают на глубине от 1250 до 2250 м, значения пластовых температур лежат в диапазоне от 30 до 67оС, пластовое давление для глубин до 2500 м подчиняется эмпирической зависимости
РПЛ = 0,105 · Н, (2.40)
где РПЛ – среднее пластовое давление в залежи, атм;
Н – средняя глубина залежи.
На ряде месторождений Западной Сибири (Уренгойское), Западной Украины, Чечено-Ингушетии, Туркмении на больших глубинах наблюдаются зоны с аномально высокими пластовыми давлениями.
2.2.1 Состав нефти
Различают элементный, фракционный, групповой и вещественный составы нефти.
Основными элементами состава нефти являются углерод (83,5-87 %) и водород (11,5-14 %). Кроме того, в нефти присутствуют:
– сера в количестве от 0,1 до 1-2 % (иногда ее содержание может доходить до 5-7 %, во многих нефтях серы практически нет);
– азот в количестве от 0,001 до 1 (иногда до 1,7 %);
– кислород (встречается не в чистом виде, а в различных соединениях) в количестве от 0,01 до 1 % и более, но не превышает 3,6 %.
Из других элементов в нефти присутствуют железо, магний, алюминий, медь, олово, натрий, кобальт, хром, германий, ванадий, никель, ртуть, золото и др. Однако содержание их менее 1 %.
Фракционный состав нефти показывает содержание в ней различных фракций, выкипающих в определенных температурных интервалах, и отражает содержание соединений в них.
Фракцией называется доля нефти, выкипающая в определенном интервале температур. Нефти выкипают в очень широком интервале температур, в основном от 28 до 520-540 С. Фракционный состав нефти определяется стандартным методом (ГОСТ 2177–82) по результатам лабораторных испытаний при разделении соединений по температурам кипения методом фракционирования (разгонки) нефти, отгона или смеси соединений на установках АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка).
Началом кипения фракции считают температуру падения первой капли сконденсированных паров.
Концом кипения фракции считают температуру, при которой испарение фракции прекращается.
Различают следующие основные фракции нефти:
28-180 С – широкая бензиновая фракция;
140-200 С – уайт–спирит;
180-320 С – широкая керосиновая фракция;
150-240 С – осветительный керосин;
180-280 С – реактивное топливо;
140-340 С – дизельная топливо (летнее);
180-360 С – дизельная топливо (зимнее);
350-500 С – широкая масляная фракция;
380-540 С – вакуумный газойль.
Под групповым составом нефти (фракции) понимают количественное соотношение в ней отдельных групп углеводородов, гетероатомных соединений.
Нефть представляет собой сложную смесь органических соединений (более 1000), преимущественно углеводородов, их производных и гетероатомных соединений.
Углеводороды представляют собой органические соединения углерода и водорода. В нефти в основном содержатся следующие классы углеводородов.
Парафиновые углеводороды (алканы) – насыщенные (предельные) углеводороды с общей формулой CnH2n+2. Содержание их в нефти составляет 30-70 %. Различают алканы нормального строения (н-алканы-пентан и его гомологи), изостроения (изоалканы-изопентан и др.) и изопреноидного строения (изопрены – пристан, фитан и др.). В нефти присутствуют газообразные алканы от С1 до С4 (в виде растворённого газа), жидкие алканы С5 – С16, составляют основную массу жидких фракций нефти и твёрдые алканы состава С17 – С53 и более, которые входят в тяжёлые нефтяные фракции и известны как парафины.
Нафтеновые углеводороды (циклоалканы) – насыщенные алициклические углеводороды. К ним относятся моноциклические с общей формулой CnH2n, бициклические – CnH2n-2, трициклические – CnH2n-4, тетрациклические – CnH2n-6. Содержание нафтеновых углеводородов в нефтях может колебаться от 25 до 75 %. Из моноциклических углеводородов в нефти присутствуют в основном пяти- и шестичленные нафтены. Общее содержание нафтеновых углеводородов в нефти растёт по мере увеличения ее молекулярной массы.
Ароматические углеводороды (арены) – соединения, в молекулах которых присутствуют циклические углеводороды с π–сопряжёнными системами. Содержание их в нефти изменяется от 10 до 50 %. К ним относятся представители моноциклических углеводородов: бензол и его гомологи (толуол, о-, м-, п-ксилол и др.); бициклических: нафталин и его гомологи; трициклических: фенантрен, антрацен и их гомологи; тетрациклические: пирен и его гомологи и др.
Гибридные углеводороды (церезины) – углеводороды смешанного строения: парафинонафтенового, парафиноароматического, нафтено-ароматического. В основном, это твёрдые алканы с примесью длинноцепочечных углеводородов, содержащих циклановое или ароматическое ядро. Они являются основной составной частью парафиновых отложений в процессах добычи и подготовки нефтей.
В зависимости от преимущественного содержания в нефти одного или нескольких классов углеводородов она может называться парафиновой (парафинового основания), парафино-нафтеновой, нафтеновой, нафтено–ароматической, ароматической
Гетероатомные соединения – углеводороды, в состав молекул которых входят кислород, сера, азот, металлы или неметаллы. К ним относятся:
– кислородсодержащие – фенолы, эфиры, нафтеновые кислоты, жирные кислоты и др., содержание их в нефтях колеблется от 0,1 до 1 %, иногда в высокосмолистых нефтях содержание кислорода может доходить до 2-3 %;
– серосодержащие – меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофены и др., содержание их в нефтях изменяется от 0,1 до 1-7 %, кроме того, в нефти может присутствовать сера в свободном состоянии или в виде сероводорода, как составляющая природного газа;
– азотсодержащие – амины, пиридин, хинолин, пирролы, их производные и др., содержание их изменяется от 0,001 до 0,4-1 %;
– порфирины – это азотистые соединения, в основе структуры которых расположены четыре пиррольных кольца координационно-соединенные с атомами ванадия, никеля и др., содержание их в нефтях меньше 1 %;
– смолы и асфальтены – высокомолекулярные соединения, содержащие два и более гетероатома, содержание их в нефтях изменяется от 1 до 35 %.
Подавляющая часть гетероатомных соединений содержится в наиболее высокомолекулярных фракциях нефти, выкипающих выше 300 оС. В нефтях Западной Сибири на их долю приходится до 15 %.
В нефти содержатся в малых количествах минеральные вещества, вода и механические примеси.
Состав полностью определяет физико-химические свойства нефтей. Вследствие изменчивости химического состава, физико-химические свойства нефтей различных месторождений и даже различных пластов одного месторождения отличаются большим разнообразием.