13. Гидраты природных газов и их влияние на процессы разработки месторождений.

Гидраты газов представляют собой твердые образования, состо­ящие из молекул газа и воды. Структура гидратов такова, что при определенных условиях (давлениях и температурах) молекулы газа заполняют пустоты в структуре воды. Связи между молекулами в Гидрате определяются вандерваальсовскими силами, химические связи там отсутствуют.

При образовании гидратов за счет внедрения молекул газа расстояния между молекулами воды увеличиваются, в результате чего плотность воды в гидратном состоянии снижается Примерно на 15% по отношению к плотности воды в состоянии льда, равной 0,85 г/см³.

Внешне гидраты выглядят как плотно спрессованный снег и об­ладают высокой сорбционной способностью, благодаря чему на его поверхности хорошо адсорбируются полезные углеводороды. Структура гидрата образована из элементарных ячеек, состоящих из определенного количества молекул воды и газа, причем их соотношение зависит от размеров молекул газа, т. е. его молекулярной массы. В единице объема воды растворено до 300 объемов газа. При этом, чем выше молекулярная масса газа,, тем при меньшем давлении (при одинаковой температуре) образуется новый гидрат.

Гидраты оказывают отрицательное воздействие на процессы разработки месторождений. Борьба с гидратами – первейшая задача. Для борьбы с образованием гидратов применяют следующие методы:

Поддержание теплового режима работы системы, при которой гидраты не образуются;

Введение в поток газа специальных ингибиторов гидратообразования (метанол, диэтиленгликоль, раствор хлористого кальция);

Удаление из газа паров воды, т.е. его осушку.

14. Движение нефти, газа и воды в пористой среде. Закон фильтрации Дарси.

Движение однородной жидкости в пористой среде определяется силами давления и силами тяжести. Основное соотношение теории фильтрации - закон Дарси - устанавливает связь между величиной скорости фильтрации вдоль линии тока и силами действующими в жидкости.

Эта формула впервые была экспериментально полечена французским инженером Дарси и подтверждается для многих жидкостей и газов в широких пределах изменения скоростей. Но для некоторых жидкостей и значений скоростей фильтрации эта формула не подтверждается. Коэффициентом фильтрации k_ф используется в тех случаях, когда фильтруется вода. При фильтрации нефти, газа, воды и их смесей желательно учитывать свойства породы и жидкости отдельно. Свойства жидкости характеризуются коэффициентом динамической вязкости μ и плотностью . Тогда коэффициент фильтрации можно записать в виде:

где k - коэффициент проницаемости.

Коэффициент проницаемости зависит только от свойств пористой среды и определяет способность пористой среды пропускать сквозь себя жидкости и газы. Коэффициент проницаемости имеет размерность площади (в СИ [k] = м² = 10 ¹² мкм²) и качественно представляет собой площадь поперечного сечения отдельного капилляра.

С введение коэффициента проницаемости закон Дарси примет вид:

где p* = p +  g z - приведенное давление.

В векторной форме закон Дарси запишется:

Для плоскорадиального и радиально-сферического потока Закон Дарси можно записать в виде:

В пластах часто встречаются непроницаемые границы (сбросы). Жидкость двигаться перпендикулярно непроницаемой границе не может, поэтому нормальная к границе скорость равна нуль u_n = 0. Тогда из закона Дарси следует

Это означает, что перпендикулярно непроницаемой границе давление не меняется и линии равного давления (изобары) перпендикулярны этой границе.