Структурно-механические свойства нефти

Аномальные жидкости.

Наличие смоло-асфальтеновых и парафиновых компонентов делает нефть коллоидной системой.

z h Эпюра скоростей

Величина деформации характеризуется величиной:

g=U¢/z

Скорость деформации:

g=dg/dt.

Для обычных твёрдых тел и классических жидкостей выполняются следующие соотношения для касательных напряжений t:

Для твёрдого тела - t=G×g, где G – модуль сдвига.

Для жидкостей - t=m×(dg/dt)

Жидкость неограниченно деформируется под действием касательных напряжений t. Такие жидкости называют ньютоновскими, и для них указывают на два момента:

1. однозначную связь t и g;

2. эта связь линейная с коэффициентом пропорциональности m.

Жидкости, для которых не соблюдаются эти два положения, называются аномальными, или неньютоновскими. Это:

@ нефти повышенной вязкости, со значительным содержанием смоло-асфальтеновых компонентов;

@ технологические жидкости на основе полимерных растворов, гелей.

В соответствии с этим выделяются разные типы связей (t(g)):

t=Т(dg/dt), dg/dt=Г(t),

где Т, Г – некоторые функции. Они взаимообратимые и в общем случае нелинейные.

В зависимости от вида функции различают:

вязкопластическую жидкость;

Она соответствует модели Бингама-Шведова.

dg/dt=0 при t<t₀;

dg/dt=(t-t₀)/m при t³t₀;

t₀ – некоторое предельное напряжение сдвига.

Этот тип жидкости называется жидкостью с аномальным напряжением, или бингамовской жидкостью.

d

Dh

L

Dh< (p×d×L×t₀)/g

Начальное напряжение сдвига может быть связано с взаимодействием нефти с поверхностью.

Мирзаджанзаде выявил, что газ тоже может проявлять начальный градиент, связанный с взаимодействием газа с глинистой компонентой.

Степенная жидкость.

t=k×(dg/dt)ⁿ

При n<1 эта зависимость соответствует жидкостям, в которых структуры разрушаются.

При n>1 эта зависимость соответствует жидкостям (например, суспензиям), в которых сопротивление движению возрастает по мере движения, они с уплотняющейся структурой.

Старение нефти.

Изменение зависимостей, состава нефти от времени называется старением нефти.

Когда нарушается естественное пластовое состояние, из нефти улетучиваются лёгкие компоненты и вследствие наличия тяжёлых компонентов, которые могут выпадать, изменяется её химический состав. Т.о. свойства нефти в процессе разработки меняются.

Явление разрушения структуры при течении и восстановления в состоянии покоя называется тиксотропией.

(продолжение в лекции №15)

Лекция 15.