Физические свойства нефти в пластовых условиях

Растворимость газа в нефти. При больших давлениях растворимость газов в жидкости, в том числе и нефти подчиняется закону Генри. Согласно этому закону количество газа V,, растворяющегося при данной темпе­ратуре в объеме жидкости V^., прямо пропорционально давлению газа Р над поверхностью жидкости:

V,.=a-P-V^. (3.8)

где а — коэффициент растворимости газа 1/Па.

Коэффициент растворимости показывает какое количество газа растворяется в единице объема нефти при увеличении давления на единицу. Коэффициент растворимости газа в нефти — величина непостоянная. В за­висимости от компонентного состава нефти и газа, температуры и других факторов он изменяется от 0,4-10' до З-Ю-^/Па.

В наибольшей степени на растворимость газа в нефти влияет состав самого газа. Легкие газы (азот, метан) хуже растворимы в нефтях, чем газы с относительно большей молекулярной массой (этан, пропан, углекислый газ). В нефтях, содержащих большее количество легких углеводородов, растворимость газов выше по сравнению с тяжелыми нефтями. С ростом температуры растворимость газов в нефти уменьшается.

Из закона Генри следует, что чем больше коэффициент растворимости, тем при меньшем давлении в дан­ном объеме нефти растворяется один и тот же объем газа. Поэтому у нефтей с большим содержанием метана, на­ходящихся при высоких пластовых температурах, обычно высокие давления насыщения, а у тяжелых нефтей с ма­лым содержанием метана при низких пластовых температурах — низкие.

С количеством растворенного газа связано различие физических свойств нефти в пластовых условиях и на поверхности.

Для некоторых нефтей усадка может превышать 50%, поэтому учет ее обязателен при пересчете объема нефти, измеренного на поверхности в групповых замерных установках, на пластовые условия.

При давлениях выше давления насыщения, когда весь газ находится в растворенном состоянии, влияние давления на изменение объема нефти характеризуют коэффициентом сжимаемости нефти:

А,=1.^ (з.и)

'" V АР

где/?// — коэффициент сжимаемости нефти, 1/Па; А^— изменение объема нефти Рпри изменении давле­ния.

Коэффициент сжимаемости дегазированных нефтей составляет 4-Ю"¹⁰—7-Ю"¹⁰ 1/Па Более высокие значе­ния, достигающие 1-Ю"⁸ 1/Па, характерны для легких, газонасыщенных нефтей.

С изменением объема нефти связано и различие плотностей пластовой и дегазированной нефти (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Зависимость плотности пла­стовой нефти от давления:

/ — Ахтырское месторождение; 2 — Ново-дмитриевское месторождение

Рис. з.з. Зависимость вязкости пла­стовой нефти от температуры:

.? — Тавельское месторождение; 2 — Улья­новское месторождение; 3 — Усинское ме­сторождение

Вследствие расширения нефти ее плотность снижается при уменьшении давления от пластового до давле­ния насыщения. При давлениях ниже давления насыщения по мере выделения растворенного газа плотность нефти значительно возрастает. Известны нефти, имеющие в пластовых условиях плотность менее 500 кг/м , а в по-рхностных после дегазирования — более 800 кг/м³. Вязкость нефти в пластовых условия всегда значительно ниже вязкости дегазированной нефти. Наиболее сильно на вязкость нефти влияют наличие в ней растворенного газа и пластовая температура. Чем выше газосодержание нефти и чем больше в газе содержание высокомолекулярных компонентов, тем ниже ее вязкость. Уменьшается вязкость нефти и с ростом температуры (рис. 3.3). Повышение давления, если оно не сопровождается ростом газосодержания, вызывает рост вязкости нефти, но незначительный. За счет растворенного газа и высокой пластовой температуры вязкость пластовой нефти может в десятки раз быть меньше вязкости дегазированной нефти, измеренной в нормальных условиях. Знание физических свойств пласто­вой нефти необходимо при проектировании разработки месторождения для гидродинамических расчетов, выбо­ра методов повышения нефтеотдачи пластов и повышения продуктивности скважин. Работы по определению ха­рактеристик пластовых нефтей выполняются научно-исследовательскими лабораториями промышленных пред­приятий и институтов.