Некоторые свойства газов и нефтей

Природные газы не подчиняются строго уравнениям состояния идеальных газов. Обычно для расчета состояния природные газов пользуется уравнением Клапейрона, в которое введена поправка, учитывающая отклонение реальных газов от законов сжатия и расширения идеальных газов.

где: Р - давление, V - объем газа, - поправка, называемая., коэффициентом сжатия, М - масса газа, R - газовая постоянная, Т - температура.

Одной из важных характеристик газа является коэффициент сжатия и относительная плотность газа.

Коэффициент сжатия при нормальных условиях, когда число молекул в единице объема и занимаемый ими объем невелики, приближается к единице. С увеличением давления молекул газа сближается, а силы притяжения будут способствовать их сближению . Если газ будет сжат настолько, что плотность его приближается к плотности жидкости, межмолекулярные расстояния сокращаются столь значительно, что начинают действовать силы отталкивания, будет расти.

Коэффициент сжимаемости обычно определяют по эмпирическим зависимостям.

Относительная плотность есть отношение массы газа, заключенной в единице объема при данном давлении и температуре, к мессе сухого воздуха в том же объеме при тех жe условиях.

Плотность газа зависит от состава, температуры и давления. Один киломоль любого газа при нормальных условиях занимаем объем в 22,4 м³. Если состав газа известен, плотность его при нормальных условиях можно найти по формуле:

где: M_r - средняя молекулярная масса газа.

Углеводородные и другие газы растворится в нефти. От количества растворенного в пластовой нефти газа зависят ее важнейшие свойства, в том числе сжимаемость, вязкость, плотность. Чем выше молекулярная масса газа, тем выше его растворимость в нефти. С ростом давления растворимость газов увеличивается, а при давлении 10 МПа количество растворенного газа стабилизируется и в некоторых случаях даже уменьшается. С повышением температуры растворимость углеводородных газов уменьшается.

Упругость нефтей характеризуется коэффициентом сжимаемости, под которым понимают относительное изменение ее объема при увеличении давления на 1Па:

(не содержащих растворенного газа) равно 4 × 10^-10 ¸ 7 × 10^-10 Па

(содержащих растворенный газ) равно 140 × 10^-10 Па^-1, растет с повышением температуры.

Если отобрать пробу нефти при пластовых условиях и снижать давление, из нефти начнет выделяться растворенный газ. То давление, при котором начинается выделение газа называемся давлением насыщения. Давление насыщения зависит от состава нефтей, температуры и состава растворенных газов. Чем выше температура или больше содержание азота и метана, тем больше давление насыщения.

С повышением давления плотность нефти, насыщенной углеводородными газами уменьшается, а азотом или углекислым газом - несколько возрастает. С ростом температуры плотность нефти уменьшается.

Вязкость нефти снижается по мере увеличения температуры, растворенных в ней углеводородных газов и несколько возрастает при повышении давления выше давления насыщения. При растворении азота в нефти вязкость возрастает. Вязкость меняется в широких пределах от многих сотен до десятых долей мПа × с.

Пластовые воды

Нефтяные и газовые месторождения всегда содержат воду. Воду подразделяют: на верхние - если она насыщает пласт, залегающий выше продуктивного; нижние - ниже продуктивного; подошвенные или краевые - если заполняют поры коллектора под нефтяной (газовой) залежью и вокруг последней; промежуточные - если насыщают проницаемый пропласток в самом продуктивном пласте.

В собственно нефтяной (газовой) части пласта, всегда также, содержится вода, сохранившаяся со времени образования залежи. Эти воды называют остаточными или реликтовыми.

Пластовые воды всегда минерализованы. В них содержатся хлориды, карбонаты, бикарбонаты, углеводородные газы, сероводород и др. Содержание солей в пластовых водах колеблется от нескольких десятков до 300 кг/м³. Концентрация солей в остаточных годах обычно выше, чем в подошвенной.

Вода в пористой среде может существовать в виде:

- капиллярно связанной в узких поровых каналах, в которых в большей степени сказывается влияние капиллярных сил;

- адсорбционной, удерживаемой молекулярными силами у поверхности скелета породы и прочно связанной с частицами скелета;

- пленочной, покрывающей гидрофильные участки поверхности скелета породы;

- свободной.