2. Вычислить коэффициент сжимаемости нефти:. Расчет физических свойств пластовых вод

Методика расчета физических свойств пластовых вод

Поиск Лекций

При расчете последовательно находим.

1. Массовую концентрацию растворенных в пластовой воде солей. Концентрация определяется количеством солей, находящихся в 1 л. воды (С’), выраженном в граммах. Часто массовое содержание соли в воде выражают в % , характеризующих число граммов соли в 100 г раствора (С) .

Содержание солей в пластовых водах нефтяных месторождений изменяется от С=0,001-0,1% (пресные воды) до С=30-35% (рассолы в состоянии полного насыщения). Взаимосвязь между содержанием солей, выраженных в массовых долях, и концентрацией, имеет вид:

(49)

2. Газонасыщенность пластовой воды. Растворимость природного газа в воде невелика и меняется от 0 до 4,5 м3/м3 при пластовых условиях. Для ориентировочной оценки газонасыщенности при неизвестном газовом факторе пластовой воды можно принять приближенное значение коэффициента растворимости газа в воде

С увеличением концентрации солей растворимость газа уменьшается. Относительная газонасыщенность пластовой воды определяется по формулам:

(50)

где Гсв - газонасыщенность соленой воды; Гпв - газонасыщенность пресной воды; С - массовое содержание растворенных солей; αТ- температурный коэффициент

(51)

3. Объемный коэффициент пластовой воды при Р < Рнас и Т < Тпл

(52)

где

- изменение объемного коэффициента при изменении температуры от стандартной Тст = 293°К до Т < Тпл при атмосферном давлении;

- изменение объемного коэффициента, вызванное растворимостью газа в воде с учетом растворенных в ней солей при заданных Р и Т;

- изменение объемного коэффициента за счет сжимаемости воды при изменении давления от стандартного Рст = 0,1 МПа до Р < Рнас при заданной Т < Тпл.

Составляющие объемного коэффициента пластовой воды при Р < Рнас и Т < Тпл рассчитываются по следующим зависимостям:

(53)

где

(54)

- объемный коэффициент теплового расширения воды при Тст = 293 °К.

Второе слагаемое в (52) равно

здесь

- объемный коэффициент пресной воды, насыщенной газом;

- объемный коэффициент пресной воды без газа.

Вместо последней формулы можно использовать также следующую зависимость:

(55)

которая позволяет иногда упростить расчет.

Третье слагаемое в (52) равно

(56)

где - коэффициент сжимаемости пресной воды при заданной Т, 1/МПа.

(57)

- коэффициент сжимаемости пресной воды при Тст= 293°К ;

Р - давление, МПа .

4. Объемный коэффициент пластовой воды при Р > Рнас и Т = Тпл равен

(58)

где - объемный коэффициент пластовой воды при Р=Рнас и Т=Тпл;

- коэффициент сжимаемости газонасыщенной воды.

(59)

Гв - газонасыщенность пластовой воды (м3/м3), которая определяется следующим образом:

при отсутствии солей

(60)

при наличии солей

(61)

5. Плотность пластовой воды, пренебрегая массой растворенного газа, можно определить:

(62)

где - плотность воды при стандартных условиях (кг/м3), определяемая в зависимости от содержания растворенных солей С(%):

(63)

(64)

(65)

6. Вязкость пластовой воды. Вязкость воды мало зависит от давления и рассчитывается по следующей формуле

(66)

7. Поверхностное натяжение пластовой воды на границе с газом ориентировочно можно определить по формуле

(67)

poisk-ru.ru

Пример расчета свойств пластовой воды

Поиск Лекций

Задача 5

Определить физические свойства пластовой воды при следующих исходных данных: пластовое давление Рпл = 17,5 МПа; пластовая температура Тпл = 313 °К; давление насыщения пластовой нефти газом, принимаемое равным давлению насыщения пластовой воды газом, Рнас = 9,2 Мпа; концентрация растворенных солей С’ = 150 г / л.

Решение

Последовательно рассчитываем.

1. Содержание растворенных солей в воде по формуле (49)

2. Относительную газонасыщенность пластовой воды по (50), предварительно

определив температурный коэффициент

3. Объемный коэффициент пластовой воды при Рнас и Тпл, последовательно рассчитав факторы, его определяющие и составляющие уравнение (52):

а). Объемный коэффициент теплового расширения воды при Тпл по (54) и соответственно по (53) и по (55)

б). Коэффициент сжимаемости пресной воды при Тпл по (57) и соответственно по (56)

в). Объемный коэффициент пластовой воды при Рнас и Тпл окончательно будет

4. Объемный коэффициент пластовой воды при Рпл и Тпл по (58), предварительно определив газонасыщенность пластовой воды по (60) и по (59) при Тпл

5. Плотность пластовой воды при Рпл и Тпл по (62), предварительно определив плотность при стандартных условиях на основании условий (62)-(66)

6. Вязкость пластовой воды μв по (67)

1.5.3. Контрольные вопросы по практическому занятию

1. Какие основные параметры пластовых вод используются в задачах технологии добычи нефти?

2. Как расчитывается коэффициент сжимаемости пластовой воды?

3. Как определить плотность пластовой воды при заданных значениях давления и температуры?

Расчет физических свойств водонефтяных смесей

Целью практического занятия является изучение существующих методик определения физических свойств водонефтяных смесей, образующихся в процессе подъема продукции из добывающих скважин, в частности, эффективной вязкости и плотности двухфазного потока при различных значениях давления и температуры в трубах НКТ. Занятие предполагает умение студента пользоваться ПЭВМ.

В результате выполнения практической работы студенты должны:

· усвоить теоретические представления об основных структурах, типах и параметрах двухфазных потоков, необходимых для расчета процесса движения продукции в лифтовых трубах добывающих скважин на участке от забоя до устья;

· знать перечень исходных технологических данных, позволяющий определить важнейшие параметры водонефтяных потоков в различных сечениях труб НКТ;

· изучить методики и формулы для расчета физических свойств водонефтяных смесей;

· с помощью компьютерасамостоятельно решить задачу для закрепления материала.

Введение

Нефть и вода, движущиеся в скважинах, вследствие гидродинамических возмущений тока ( переход ламинарного течения в турбулентное, деформации и разрыв поверхности раздела фаз, флуктуации плотности и др.) образуют дисперсную систему различной структурной формы. Область существования дисперсной системы вода-нефть определяется давлением, которое должно быть выше давления насыщения жидкости газом, т.е. Р > Рнас .

Наиболее важными физическими свойствами водонефтяной смеси, необходимыми для решения технологических задач добычи нефти, являются плотность и кажущаяся вязкость.

poisk-ru.ru

Лабораторная работа № 1

Расчет физических свойств нефти, воды и газа

Цель: определить физические свойства нефти, воды и газа

Задачи: научить студентов с помощью номограмм определять физические свойства нефти, воды и газа.

Определение физических свойств природного газа

Ι. По известному компонентному составу нефтяного газа (табл. 1.1), давлению и температуре пласта определить ρг, Мср, Ркр, Ткр, , ρг(Р,Т), Ζ, μг(Р,Т), Ср.

Газ – природная смесь углеводородных и неуглеводородных соединений и элементов, находящихся в пластовых условиях в газообразной фазе, либо в растворенном виде в нефти или воде, а в атмосферном условиях - только в газообразном виде.

Порядок вычислений:

1. Вычислить плотность газа:

Плотность - это масса газа в единице объема газа. Размерность плотности в системе СИ – кг/м3. Плотность газа определенного состава определяется как сумма произведений плотности отдельных компонентов на их объемное содержание:

(1)

2. Вычислить среднюю молекулярную массу:

Молекулярная масса определяется как сумма произведений молекулярной массы отдельных компонентов на их объемное содержание. Размерность молекулярной массы в системе СИ – кг/моль

(2)

3. Вычислить критическое давление:

Критическое давление (Ркр) – давление, соответствующее критической точке, выше которой в однокомпонентной системе жидкая и газовая фаза вещества не могут равновесно существовать. Размерность критического давления в системе СИ – кг/см2. Критическое давление газа определяется как сумма произведений критических давлений отдельных компонентов на их объемное содержание:

(3)

4. Вычислить критическую температуру:

Критическая температура (Ткр) – температура, выше которой газ не может быть превращен в жидкость, ни при каком давлении. Размерность критической температуры в системе СИ – К. Критическая температура газа определяется как сумма произведений критических температур отдельных компонентов на их объемное содержание:

(4)

5. Вычислить относительную плотность газа по воздуху:

Относительная плотность газа - отношение масс равных объемов сухого газа и сухого воздуха при одинаковых условиях по температуре и давлению.

(5)

где: ρв = 1205 кг/м3 при t = 200С, Р = 760 мм.рт.ст.

6. Определить псевдокритическое давление и температуру

Псевдокритическое давление и температура – это расчетные Ркр и Ткр для смеси газов. Для определения псевдокритического давления и температуры можно воспользоваться графиком (рис.1.1).

Рис. 1.1 Зависимость псевдокритического давления Рпр.кр. и псевдокритической температуры Тпр.кр. от относительной плотности газа по воздуху

7. Вычислить приведенные параметры:

Приведенными параметрами называются отношения соответствующих параметров к их критическим значениям:

(6)

(7)

Критические и приведенные параметры позволяют использовать принцип соответственных состояний для определения коэффициента сверхсжимаемости

вязкости и некоторых других характеристик газа.

8. Определить коэффициент сверхсжимаемости:

Коэффициент сверхсжимаемости (Z) – отношение объемов равного числа молей реального и идеального газов при одних и тех же термобарических условиях. Основной диапазон изменения Z: 0,8-1,2. Z – мера отклонения реального газа от идеального. Для определения коэффициента сверхсжимаемости можно воспользоваться графиком (рис.1.2).

Рис. 1.2 Зависимость коэффициента сверхсжимаемости природного газа Z от приведенных абсолютных давлений Рпр и температуры Тпр

9. Вычислить плотность газа в зависимости от давления, температуры и коэффициента сверхсжимаемости:

(8)

10. Определить вязкость газа:

Вязкостью газа (μг) – свойство газа оказывать сопротивление при перемещении одних частиц относительно других. Размерность вязкости газа в системе СИ – мПас. Для определения вязкости газа можно воспользоваться графиками (рис.1.3, 1.4).

(9)

Рис. 1.3 Зависимость вязкости углеводородных газов от относительной плотности газа по воздуху

Рис. 1.4 Зависимость отношения вязкостей от приведенного давления Рпр при различных приведенных температурах Тпр

Расчет физических свойств пластовой нефти

II. При известном компонентном составе нефти (табл. 1.2) вычислить плотность ρнг, сжимаемость βнг, объемный коэффициен нефтегазовой смеси b.

Нефть – природная смесь, состоящая преимущественно из углеводородных соединений метановой, нафтеновой и ароматической групп, которая в пластовых и стандартных условиях находится в жидкой фазе.

Порядок вычислений:

1. Вычислить плотность пластовой нефти:

Плотность пластовой нефти (

) равна массе нефти, содержащейся в единице объема при пластовых условиях, определяется по глубинным пробам нефти в лабораторных условиях. Пластовая нефть кроме жидкой фазы содержит в себе и газовую фазу. В этом смысле пластовая нефть есть газонасыщенная пластовая жидкость. Зная состав пластовой нефти и газонасыщенность, плотность пластовой нефти

можно определить с помощью аналитической формулы

ρпл=ρнст-(1,05-0,345·Inρгст)·Rг (10)

где : – плотность разгазированной нефти в стандартных условиях, кг/м3;

–плотность газа стандартного разгазирования газонасыщенной нефти, кг/м3;

–газонасыщенность м3/м3.

studfiles.net

2. Вычислить коэффициент сжимаемости нефти:

Коэффициент сжимаемости нефти (βн) – показатель изменения единицы объема пластовой нефти при изменении давления на 0,1 МПа. Размерность коэффициента сжимаемости нефти в системе СИ – 1/МПа.

(11)

где: – масса нефти.

3. Вычислить объемный коэффициент нефти :

Объемный коэффициент пластовой нефти характеризует изменение объема жидкой фазы при изменении термодинамических условий. Величина объемного коэффициента показывает кратность уменьшения объема, занимаемого нефтью в пласте, по сравнению с объемом жидкой фазынефтегазовой системы при заданных давлении и температуре:

(12)

где: – плотность выделившегося газа в стандартных условиях, кг/м3;

–плотность газонасыщенной нефти в пластовых условиях, кг/м3;

–плотность нефти при заданных давлении и температуре, кг/м3;

–газонасыщенность м3/м3.

Расчет физических свойств пластовой воды

Дано: Рпл = 20 МПа tпл = 80 0С Rв = 10 м3/м3 С = 6% α = 5·10-4 1/МПа

1. Вычислить коэффициент сжимаемости пластовой воды:

Сжимаемость воды () – это обратимое изменение объема воды в пластовых условиях под действием давления. Коэффициент сжимаемости воды изменяется в пластовых условиях в пределах 3,710-10 – 5,010-10 Па-1

(13)

где: – коэффициента сжимаемости чистой негазированной воды, 1/МПа·10-4;

–коэффициента Сеченова;

–коэффициент растворимости естественного газа в чистой воде, м3/м3;

–массовая концентрация солей, %.

Определяем коэффициент сжимаемости чистой негазированной воды по графику (рис. 1.5) в зависимости от давления и температуры;

Определяем коэффициент растворимости естественного газа Gг в чистой воде по графику (рис. 1.6) в зависимости от давления и температуры;

Определяем коэффициент Сеченова – К по графику (рис. 1.7) в зависимости от температуры.

Рис. 1.5 Кривые изменения коэффициента сжимаемости чистой негазированной воды в зависимости от давления и температуры

Рис. 1.6 Кривые изменения коэффициента Gг растворимости естественного газа в чистой воде в зависимости от давления и температуры

Рис. 1.7 График зависимости коэффициента Сеченова К от температуры Т

2. Вычислить плотность пластовой воды по формуле:

Плотность пластовой воды есть функция давления , температуры, концентрации растворенных солей, и газонасыщенности. При известном коэффициенте сжимаемости газонасыщенной воды плотность пластовой воды рассчитывается по формуле:

(14)

где: – плотность воды в стандартных условиях, кг/м3;

–термический коэффициент объемного расширения воды, равный , 1/K;

–коэффициент сжимаемости газонасыщенной пластовой воды, 1/МПа;

–газосодержание воды, м3/м3;

Плотность пластовой воды в стандартных условиях вычисляется по формуле:

(15)

где: – массовая концентрация солей, %.

3. Вычислить объемный коэффициент пластовой воды:

При известном значении коэффициента сжимаемости газонасыщенной воды объемный коэффициент пластовой воды рассчитывается по формуле:

(16)

4. Вычислить вязкость пластовой воды

Вязкость пластовой воды есть функция температуры и концентрации солей. Влияние давления незначительно. Вязкость пластовой воды в диапазоне температур от 20 до 100С при концентрации солей не выше 6% рассчитывается по формуле:

(17)

5. Для других условий вязкость пластовой воды может быть определена по графической зависимости, рис. 1.8.

Определение коэффициента упругоемкости пласта

Дано: пористость m = 0.17

сжимаемость нефти – βн = 19·10-4, 1/МПа

– βв = 4.5·10-4, 1/МПа

количество связанной воды Sв = 0.35

обводненность пласта nв = 0.2

1. Вычислить сжимаемость скелета пласта:

(18)

где: – пористость пласта.

2. Вычислить коэффициент упругоемкости пласта:

Коэффициент упругоемкости пластахарактеризует упругие свойства скелета и насыщающей его пластовой жидкости.

(19)

где: – сжимаемость воды, Па-1;

–сжимаемость скелета пласта, 1/МПа.

(20)

где: – насыщенность пор связанной водой, в долях от объема пор;

–водонасыщенность пласта, в долях.

Рис. 1.8 Графики изменения вязкости воды в зависимости от температуры и концентрации солей NaCI

Контрольные вопросы

Дать определение природному газу и нефти.
Расскажите как определяется плотность пластовой нефти и воды.
Что характеризует объемный коэффициент пластовой нефти bн и пластовой воды bв?
Расскажите от чего зависит вязкость пластовой нефти н.
Напишите формулу расчета вязкости пластовой воды в.
Что называется относительной плотностью газа .
Дайте определение критического давления и температуры Ркр, Ткр.
Что такое коэффициент сжимаемости газа z и как его определить графическим и аналитическим методами?
Что характеризует коэффициент сжимаемости нефти?

10. Дать определение упругоемкости пласта.

11. От каких параметров пласта и жидкости зависит коэффициент упругоемкости пластовой системы?

studfiles.net