Растворимость газов в нефти. Растворимость в нефти газа


Растворимость газов в нефти - это... Что такое Растворимость газов в нефти?

 Растворимость газов в нефти         (a. gas solubility in oil; н. Gasloslichkeit im Erdol; ф. solubilite des gaz dans l'huile; и. di solubilidad de gases en petroleo) - способность газов образовывать растворы c нефтью. Ha P. г. в н. влияют в осн. давление, темп-pa, состав газа и нефти. C ростом давления P. г. в н. повышается, c увеличением темп-ры - уменьшается. Oтд. компоненты нефт. газов имеют разл. степень растворимости в нефти (селективная растворимость нефт. газов) при одинаковом давлении и темп-pe. Pаспределение отд. компонентов газа между жидкой и газовой фазами происходит до тех пор, пока парциальные давления в обеих фазах для каждого из них не сравняются. C увеличением мол. массы газов растворимость их в нефти возрастает, т.e. в жидкую фазу при прочих равных условиях легче перевести более тяжёлые углеводороды, чем лёгкие. Bследствие этого при низких давлениях в нефти обычно растворено очень незначительное кол-во метана и этана по сравнению c более тяжёлыми газами. C повышением общего давления процентное содержание метана и этана в растворённом газе повышается. P. г. в н. при постоянных давлении и темп-pe падает c уменьшением относительной плотности газа, к-рая определяется мол. массой составляющих её компонентов. C увеличением мол. массы и плотности нефти растворимость газов в ней уменьшается. P. г. в н. уменьшается также c увеличением содержания в ней нафтеновых и ароматич. углеводородов. P. г. в н. измеряется при давлении 101 кПа и темп-pe 20° C. Kол-во растворённого в нефти газа называют Газосодержанием. Kол-во газа, растворяющегося в единице объёма или массы нефти при увеличении давления на одну единицу, наз. коэфф. P. г. в н. B зависимости от давления, темп-ры, состава газа и нефти коэфф. P. г. в н. составляет (4-5)·* 102 - (4-5) *·10-5 м3/м3·Пa.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.

  • Растворённого газа режим
  • Растворимость

Смотреть что такое "Растворимость газов в нефти" в других словарях:

  • растворимость газов в нефти — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN solubility of gas in oil …   Справочник технического переводчика

  • Растворимость газов в нефти — ► gas solubility Следует закону Генри (концентрация газа в нефти пропорциональна давлению при неизменной температуре). Растворимость газов уменьшается при повышении температуры и зависит от состава газа и жидкости, входящих во взаимодействие.… …   Нефтегазовая микроэнциклопедия

  • Вода — хим. соединение водорода и кислорода. Весовой состав ее: 11,19% Н и 88,81% О. Молекулярная масса 18,0153. В молекуле В. имеется 10 электронов (5 пар): одна пара внутренних электронов расположена вблизи ядра кислорода, две пары внешних электронов… …   Геологическая энциклопедия

  • Нефть —         Нефть (через тур. neft, от перс. нефт) горючая маслянистая жидкость со специфическим запахом, распространённая в осадочной оболочке Земли, являющаяся важнейшим полезным ископаемым. Образуется вместе с газообразными углеводородами (см.… …   Большая советская энциклопедия

  • Метан — газообразный углеводород СН4, первый член ряда метановых или парафиновых углеводородов (см Ряды углеводородов гомологические). tкип 161,6°С. Масса 1 л М. при 0°С и давлении 760 мм 0,7168 г. М. главная составная часть большинства природных… …   Геологическая энциклопедия

  • Объёмный фактор — Объёмный коэффициент (Formation Volume Factor, коэффициент объёмного расширения) газа/нефти/воды  отношение объёма газа/нефти/воды в пластовых условиях (в м³) к объёму газа/нефти/воды, приведённого к атмосферному давлению и температуре 20 °C …   Википедия

  • Диметилкарбинол — Изопропиловый спирт Общие Систематическое наименование Пропан 2 ол Химическая формула …   Википедия

  • Изопропанол — Изопропиловый спирт Общие Систематическое наименование Пропан 2 ол Химическая формула …   Википедия

  • Лауреаты Сталинской премии в области науки — Список лауреатов Сталинской премии в области науки Содержание 1 Сталинские премии в области науки за 1940 год (присуждены в 1941 году) …   Википедия

  • Природный газ — (Natural gas) Природный газ это один из самых распространенных энергоносителей Определение и применение газа, физические и химические свойства природного газа Содержание >>>>>>>>>>>>>>> …   Энциклопедия инвестора

dic.academic.ru

Растворимость газов в нефти. Лекция 8

ЛЕКЦИЯ 8

 

Растворимость газов в нефти

От количества растворенного в нефти газа зависят все ее важнейшие свойства: вязкость, сжимаемость, термическое расширение, плотность и т.д.

Сложный состав нефти и значительные пределы изменения пластовых давлений и температур затрудняют применение уравнений термодинамики для расчетов газонасыщенности нефти при высоких давлениях. Поэтому газонасыщенность нефтей в различных термобарических условиях определяют экспериментальным путем.

При низких давлениях и температурах растворимость газов в нефти практически подчиняется закону Генри. То есть, количество газа, растворенного при данной температуре в единице объема жидкости, пропорционально давлению газа над поверхностью

Формула 1 ,                                                       (1)

где  Формула 2 - коэффициент растворимости газа.

Формула 3;   Формула 4;   ; ; (2)                          (2)

Коэффициент растворимости реальных газов не является постоянной величиной и зависит от рода жидкости и газа, от давления, температуры и от других факторов, которые присущи растворам газа в жидкости и связанным с общим отклонением реальных газов от идеальных.

При исследовании теоретических вопросов растворимости газов закон Генри записывается через мольные концентрации газа в растворе

Формула 6

где Формула 7 - мольная концентрация газа в растворе.

Формула 8 - число молей жидкой и газовой фаз в системе.

В общем случае коэффициент растворимости некоторых газов с увеличением давления может увеличиваться и уменьшаться. Перегиб кривой растворимости и возрастание коэффициента растворимости некоторых газов происходит в связи с увеличением объема раствора и влиянием этого процесса на концентрацию газа в жидкости.

Величина приращения объема раствора и ее интенсивность зависят от количества растворенного газа, свойств жидкостей и газов и их состава. Значительное влияние на растворимость газов оказывают процессы испарения. Различные компоненты нефтяного газа обладают неодинаковой растворимостью, причем с увеличением молекулярной массы газа коэффициент растворимости его возрастает. Особенно плохо растворяется азот.

Растворимость газов повышается с ростом содержания в нефтях парафиновых углеводородов. При высоком содержании в нефти ароматических углеводородов ухудшается растворимость в ней газов. Малорастворимые газы (метан, азот) лучше подчиняются закону Генри. С повышением температуры растворимость газов уменьшается.

Изображение 20

Форма изотерм растворимости для различных газов также не одинакова. Для плохо растворимых газов (азот, метан) они характеризуются пологим подъемом почти равномерным во всем интервале давления. Изотермы хорошо растворимых газов (углекислота-СО2, этан-С2Н6, пропан-С3Н8) характеризуются резким подъемом до определенных давлений, а затем они выполаживаются. Последнее объясняется обратными процессами растворения компонентов нефти в сжатом газе при высоких давлениях.

Коэффициент растворимости попутных нефтяных газов изменяется в широких пределах и достигает (4-5)´10-5 м3/(м3´Па).

 

Давление насыщения нефти газом

Давлением насыщения (или начала парообразования) пластовой нефти называют давление, при котором газ начинает выделяться из жидкости. Давление насыщения зависит от соотношения объемов нефти и растворенного газа, от их состава  и пластовой температуры. При прочих равных условиях с увеличением молекулярной массы нефти и ее плотности давление насыщения увеличивается. С ростом в составе газа количества компонентов, относительно плохо растворимых в нефти, давление насыщения также увеличивается. Особенно высокими давлениями насыщения характеризуются нефти, в которых растворено значительное количество азота.

Давление насыщения и закономерности выделения газа изучаются в лабораторных условиях по пробам нефти, отобранным из пласта. Однако технология рутинных экспериментов не учитывает влияния пористой среды. Специальные исследования показали, что в пористых средах давление насыщения на 0,4-0,5 МПа выше, чем в объеме.

Большой интерес представляет сравнительное изменение газонасыщенности различных участков залежи, обладающих неодинаковыми физическими свойствами горных пород, при понижении давления ниже точки начала выделения газа. В связи с различием состава нефтей и количества остаточной воды рост газонасыщенности на участках развития слабопроницаемых пород значительно отстает от относительного газосодержания более проницаемых участков коллектора.

 

Сжимаемость нефти. Объемный коэффициент

Нефть, как и все жидкости, обладает упругостью, т.е. способностью изменять объем под действием внешнего давления. Упругость жидкостей измеряется коэффициентом сжимаемости (или объемной упругости), определяемым из соотношения

                             Формула 21                                                              (5)

Коэффициент сжимаемости зависит от состава пластовой нефти, температуры и абсолютного давления. Тяжелые нефти (битумы), не содержащие растворенный газ, обладают сравнительно низким коэффициентом сжимаемости (4-7) ´10-10 м2/Н. Легкие нефти, содержащие значительное количество растворенного газа, обладают повышенным коэффициентом сжимаемости (до 140´10-10 м2/Н). Чем выше температура, тем больше коэффициент сжимаемости. Высокие коэффициенты сжимаемости свойственны нефтям, находящимся в пласте в условиях, близких к критическим и, в частности, нефтям, окаймляющим газоконденсатные залежи.

С количеством растворенного газа в нефти связана величина объемного коэффициента, определяющегося отношением объема нефти в пластовых условиях к объему дегазированной нефти.

Формула 22                                                                    (6)

Объем нефти в пластовых условиях превышает объем дегазированной нефти. Однако высокое пластовое давление само по себе обусловливает некоторое уменьшение объемного коэффициента.  При снижении первоначального пластового давления  до давления насыщения объемный коэффициент незначительно  увеличивается в связи с расширением жидкости. При достижении давления насыщения газ начинает выделяться и объемный коэффициент не линейно уменьшается.

Используя объемный коэффициент, определяют усадку нефти, т.е. уменьшение объема пластовой нефти при извлечении ее на поверхность.

Формула 23                                                          (7)

Усадка некоторых нефтей достигает 45-50%.

Объемный коэффициент нефти определяют экспериментально. Если же известны данные о плотности нефти и плотности и растворимости газа, величину b можно приблизительно вычислить. По одному из методов приближенного определения расчет сводится к определению объема газа, занимаемого им в жидкой фазе. В сумму объемов этого газа и нефти вносят поправки на сжимаемость и температурное расширение. Объем газа в жидкой фазе определяют по кажущейся плотности газа в жидкой фазе. Кажущейся плотностью называют отношение приращения массы жидкости при растворении в ней газа к приращению ее объема. Расчетный метод используется только для приблизительной оценки объемного коэффициента, т.к. большое количество эмпирических зависимостей, лежащих в основе этого метода, приводят к возникновению большой погрешности.

 

Плотность пластовой нефти

Плотность нефтей в пластовых условиях зависит от их состава, количества растворенного газа и температуры. Не все газы, растворяясь в нефти, одинаково влияют на ее плотность. С повышением давления плотность нефти значительно уменьшается при насыщении ее углеводородными газами (метаном, пропаном, этиленом). Плотность нефтей, насыщенных азотом или углекислотой, с повышением давления несколько увеличивается. Рост давления выше давления насыщения также способствует некоторому увеличению ее плотности.

 

Вязкость пластовой нефти

Все нефти подчиняются следующим общим закономерностям: вязкость их уменьшается с повышением количества растворенного газа и с увеличением температуры; повышение давления вызывает некоторое увеличение вязкости. Увеличение вязкости нефти с ростом давления заметно лишь при давлениях выше давления насыщения. До этого момента увеличение вязкости перекрывается понижением ее вследствие влияния растворяющегося газа.  Вязкость  нефти зависит также от состава и природы растворенного газа. При растворении азота вязкость нефти увеличивается, а при растворении углеводородных газов наоборот понижается и тем сильнее, чем выше молекулярная масса газа.

В пластовых условиях вязкость нефти может быть в десятки раз ниже, чем на поверхности. При разработке нефтяных месторождений следует учитывать, что с понижением давления вязкость пластовой нефти непрерывно изменяется. Сначала она слегка уменьшается, а при давлениях ниже давления насыщения резко увеличивается. Причем, если в составе газа присутствует азот, точка перегиба не совпадает с давлением насыщения.

Вязкость пластовой нефти определяется специальным вискозиметром высокого давления по пробам, отобранным на глубине залегания пласта.

 

Термодинамические свойства газов и нефтегазовых смесей

Теплофизические и термодинамические свойства газов и нефтегазовых смесей и пластовых систем в целом широко используются в теплотехнических расчетах.

Теплоемкосить. В термодинамике нефтяного пласта важную роль играют изохорные и изобарные процессы. Теплоемкость при постоянном объеме (Формула 24) и при постоянном давлении (Формула 25) характеризуются соотношениями

Формула 26  ;  Формула 27     

                Формула 28  ;    Формула 29                                                   (8)

где Формула 30 - показатель адиабаты;

    Формула 31 - газовая постоянная.

Теплоемкость нефти с растворенным газом зависит от давления, температуры и количества растворенного газа

Среда       

Температура, оС

Давление, МПа

Теплоемкость,

кДж/(кг´град)

Пластовая однофазная нефть

40-80

0,1-30

1,884-2,763

Нефтегазовая смесь (10-90% газа)

40-80

0,1-30

2,118-3,169

Пластовый газ

40-80

0,1-30

2,612-3,584

 

Теплоемкость жидкостей и газов значительно выше теплоемкости горных пород. Изобарная теплоемкость пластовых нефтей меньше, чем газов и с увеличением температуры и давления возрастает, являясь практически линейной функцией этих величин. При этом температура влияет гораздо существеннее, чем давление.

При термодинамических расчетах рассматривается также двухфазная эффективная теплоемкость, характеризующая одновременно пористую среду  и насыщающую ее жидкость.

Формула 32                                                        (9)

где Формула 33 - пористость породы

Формула 34 - плотность жидкости

Формула 35 - теплоемкость жидкости

Формула 36 - теплоемкость пористой среды.

Теплопроводность (Формула 37) наиболее распространенных в инженерной практике жидкостей и газов изменяется в следующих пределах:

Газы 0,00166 - 0,1163 Вт/(м´град).

Жидкости 0,01163 - 1,163 Вт/(м´град).

Теплопроводность пластовых систем зависит от минералогического состава, плотности, структуры пород, температуры, давления, нефтегазоводонасыщенности, а также от свойств пластовых жидкостей и газов. Поэтому коэффициент эффективной теплопроводности двухфазной системы Формула 38, найденный по объемным массовым долям отдельных составляющих пластовой системы и по значениям теплопроводности компонентов, может сильно отличаться от истинного.

Теплопередача в реальных пластах осуществляется вследствие теплопроводности пород, пластовых жидкостей и газов, а также конвективным переносом тепла. Последний возникает вследствие перемещения пластовых жидкостей в пористой среде при их фильтрации и значительно влияет на процессы теплообмена в пласте. В терригенных коллекторах теплопроводные свойства пород при фильтрации в различных условиях изменяются в пределах:

Коэффициент теплопроводности (Формула 39 ) 14,92 - 82,73 Вт/(м´град).

Коэффициент температуропроводности (Формула 40) (0,012-0,0555) ´10-3 м2/с.

wudger.ru

Растворимость газов в нефти и воде

    Растворимость нефти в воде при обычных температурах ничтожна, но при температуре больше 200°С резко возрастает. Жидкие УВ и гетероатомные соединения легче образуют в воде ми-целлярный раствор. Растворимость индивидуальных УВ повышается в ряду алканы-цикланы-арены-смолы. Растворимость УВ в воде снижается с ростом ее минерализации. Нефть хорошо растворяется в углеводородном природном газе. [c.18]     Некоторые жидкие углеводороды (нефть, мазуты и растворимые в воде жидкости) практически не накапливают электростатических зарядов, так как обладают высокой электропроводностью. Все другие нефтепродукты и сжиженные углеводородные газы обладают высоким электрическим сопротивлением и в определенных условиях накапливают значительный заряд. Особенно большое влияние на электризуемость жидких углеводородов оказывает влажность воздуха, изменение которой может резко исказить данные об оценке склонности их к электризации (табл. 8). [c.150]

    Коррозионная агрессивность водонефтяной эмульсии меняется в широких пределах в зависимости от состава водной фазы, ее соотношения с углеводородной фазой, состава и количества газообразных веществ. В пластовых условиях в нефти и пластовой воде растворено значительное количество газообразных предельных углеводородов, углекислого газа, сероводорода, кислорода. Коэффициент растворимости некоторых газов в воде при 20 ° С и давлении 0,1 МПа имеет, по М. Маскету, следующие значения  [c.124]

    Растворимость газов. При анализах природных и промышленных газов постоянно приходится сталкиваться с явлениями растворения газа в жидкостях и с адсорбцией газов твердыми телами. В лабораторной практике чаще всего приходится иметь дело с растворением газов в нефти, бензинах, воде, некоторых щелочах, кислотах и солевых растворах. [c.235]

    Ускорение описанных процессов в присутствии углеводородов объясняется повышенной растворимостью сероводорода в конденсате по сравнению с его растворимостью в воде. С увеличением температуры растворимость газа в воде уменьшается и становится равной нулю при температуре 104°С, в то время как растворимость сероводорода в нефти (углеводородной среде) при этой температуре еще довольно высокая и почти не снижается с дальнейшим повышением температуры. [c.55]

    Изобары растворимости СО2 в воде приведены на рис. 92. Влияние двуокиси углерода на межфазное натяжение водонефтяных систем сильно зависит от наличия природных ПАВ в нефти. Для конкретных условий поверхностное натяжение может быть определено экспериментально. Значения поверхностного натяжения в системе вода—газ в зависимости от давления показаны, на рис. 93. [c.159]

    Нефть и нефтепродукты растворяют также неорганические газы в количествах, иногда превосходящих растворимость тех 1ке газов в воде. Растворимость газов в керосине приведена в табл. 41. [c.142]

    За последние десятилетия в связи с увеличением глубин залегания разрабатываемых газовых и нефтяных залежей и содержания в них хорошо растворимых в воде компонентов (диоксида углерода и сероводорода) растворимость газов в воде стала иметь большое значение для технологии добычи газа и нефти. Заметное количество газа может выделяться при снижении давления из вод некоторых нефтяных и газовых месторождений. [c.3]

    Температурные условия существенно влияют на характеристики пластовых вод, нефтей и газов. В первую очередь это относится к изменению плотности и вязкости воды, растворимости газов в водах и нефтях, плотности нефтей и т. д. [c.60]

    Наиболее общая схема — это трехфазная фильтрация, когда нефть вытесняется карбонизированной водой и смесью углекислого газа и воды в условиях ограниченной растворимости. В пласте происходит термодинамически равновесная фильтрация многокомпонентной системы, состоящей из нефтяной, водной и газовой фаз. При этом углеводородные компоненты имеются только в нефтяной фазе, вода — в водной, углекислый газ присутствует во всех трех фазах. [c.152]

    Гидравлический разрыв пласта производится путем закачки под давлением в скважину очищенной нефти, пресной или минерализованной воды, растворимых в нефти смол, а также газов — углекислоты и азота. Закачиваемая в пласт жидкость содержит различные добавки, которые создают в образовавшейся трещине хорошо проницаемую среду, В качестве добавок используется крупнозернистый песок. Известны случаи применения в качестве добавок стеклянных и алюминиевых шариков, ореховой скорлупы и др, [c.129]

    Так, за формирование новой газовой фазы ответственны растворенные в пластовых условиях углеводородные и другие газы, которые в процессе добычи, в результате снижения их растворимости, выделяются в самостоятельную фазу. При повышенных температурах в эту фазу переходят также наиболее легкокипящие компоненты пропорционально их содержанию в нефти. Появление новой жидкой фазы всегда связано с наличием в добываемой нефти воды в небольших количествах - в виде эмульсии или механической взвеси. Такая система благодаря уникальной лиофобности воды, как правило, расслаивается и образует вторую - водную фазу, содер- [c.8]

    Азот растворяется в нефти при атмосферном давлении в 30—60 раз лучше, чем в пластовой воде, способствует увеличению объема нефти и создает условия для ее лучшего вытеснения. С повышением давления растворимость газов, как правило, повышается, но азот в этом отношении представляет исключение. [c.78]

    Растворимость газов в нефти в 10 раз выше, чем в воде. Наиболее агрессивные составляющие водонефтяных эмульсий — это сероводород и углекислый газ. Поэтому введена классификация нефтяных скважин содержащие и не содержащие НаЗ и СОг. [c.124]

    Естественное скопление нефти в породе-к о л л е к-то р е, ограниченное непроницаемыми породами или проницаемыми, пропитанными водой, или же и теми, и другими, называется нефтяной залежью. Обыкновенно нефть в залежах сопровождается газом и водой, в которой растворены галоидные, углекислые и другие растворимые соли, иногда сероводород и растворимые сульфиды. [c.8]

    РАСТВОРИМОСТЬ ГАЗОВ В НЕФТИ И ВОДЕ [c.95]

    Природные газы бесцветны, легко смешиваются с воздухом, растворимость их в воде и нефти различна. Свойства газов на поверхности и в пластовых условиях отличаются, они во многом определяются термобарическими условиями и физико-химическими параметрами среды. На растворимость природного газа влияют температура, давление, состав газа и нефти. Растворимость газа в нефти повышается с ростом давления и уменьшается с ростом температуры она растет в ряду С1-С4. Растворимость газа уменьшается с увеличением плотности нефти. Давление, при котором данная нефть полностью насыщена газом, называется давлением насыщения, если давление в залежи падает, то газ вьще-ляется в свободную фазу. [c.44]

    Азот (N2) — бесцветный газ без запаха, содержание его в воздухе 75,5% по весу (78,09 об. %), в природных газах варьирует в широких пределах (от сотых долей до 99%). В нефтяных попутных газах содержание азота изменяется от О до 50%. При длительной эксплуатации попутный нефтяной газ обедняется азотом, что связано с его малой растворимостью в нефти. Газ химически инертный. Азот может быть атмосферного, биохимического и глубинного происхождения в водах верхней части осадочного чехла он чаше всего атмосферный, с глубиной его содержание обычно падает. Показатель ХУВ/К2- — коэффициент химической закрытости недр — возрастает с увеличением глубины. [c.46]

    Снижение давления при движении потока вверх является важным фактором, так как вызывает дегазацию пластовых вод в совокупности со снижением температуры это изменяет растворимость различных соединений, в том числе нефтяных углеводородов, они могут вьщеляться из растворов. В случае достижения потоками поверхности земли или дна водного бассейна возникают участки вьщеления газа, нефти, появляются сопки или даже грязевые вулканы, в недрах которых могут находиться нефтегазовые месторождения. [c.349]

    Сероводород, представляющий собою при обычных температуре и давлении газообразное вещество, часто встречается в нефтях и нефтяных дестиллатах, особенно в нефтях, богатых серою. Растворимость его в углеводородах нефти больше, чем в воде. В табл. 90 приведена растворимость сероводорода в воде и в некоторых углеводородах при 20°, выраженная числом объемов газа, растворенных в единице объема растворителя [c.459]

    Для малополярных нефтей в области давлений, не превышающих 75 кгс/см2, имеет место следующее соотношение (Аа/Л/ )г>0. Увеличение поверхностного натяжения нефти объясняется повышением растворимости газа в этих условиях. В области больших давлений обычно наблюдается понижение поверхностного натя-жения нефти на границе с водой, т. е. (Ао/А о) (влиянием давления на адсорбцию ПАВ, имеющихся в нефти. [c.333]

    Три.метилкарбинол представляет собою жидкость приятного камфарного запаха обладает неограниченной растворимость.ю в воде. Безводный третичный бутиловый спирт перегоняется при 82,8° и застывает в прозрачные кристаллы с темп, плавл. 25,5°. С водой он образует азеотропную смесь, содержащую 78,2% спирта и кипящую при 79,9°. Триметилкарбинол служит промежуточным продуктом при получении чистого изобутилена из газов пиролиза и крекинга нефти, так как при пропускании над окисью алюминия при 200° и выше легко превращается в смесь исходного изобутилена и паров воды  [c.210]

    Когда ПАВ растворяют в воде, оно стремится адсорбироваться на поверхности газ - жидкость. Вследствие адсорбции на поверхности раздела устанавливается более высокая концентрация ПАВ, чем в объеме раствора. Выше критической концентрации, зависящей от структуры молекул ПАВ и физико-химических условий, эти молекулы ПАВ образуют агрегаты, называемые мицеллами (рис. 4.2). Такую концентрацию называют критической концентрацией мицеллообразования (ККМ). Мицеллы представляют собой сферические агрегаты молекул ПАВ, содержащие от 20 до 100 молекул. Образование мицелл в водном растворе приводит к возникновению б водной фазе локальных неполярных сред. Любые растворимые в нефти вещества, такие, как краски, пигменты или неполярные масла, могут растворяться в мицеллах (рис. 4.2, Б). Используя ионные и неионо-генные ПАВ, можно получать смешанные мицеллы, которые часто больше по размерам и числу молекул в мицелле (рис. 4.2, А). Если раствор ПАВ содержит поверхностно-активный полимер, на поверхности раздела образуется смешанная адсорбционная пленка полимера и ПАВ. Взаимодействие полимер - ПАВ может происходить и на поверхности мицелл (рис. 4.2,6 и 4.2,Г). Когда такие мицел- [c.65]

    Природные газы бесцветны, легко смешиваются с воздухом, растворяемость их в воде и нефти различна. На растворимость природного газа влияют температура, давление, состав газа и нефти. Растворимость газа в нефти повышается с ростом давления и уменьшается с ростом температуры она растет в ряду С1-С4. Растворимость газа уменьшается с увеличением плотности нефти. [c.8]

    В связи со значительно большей растворимостью газа в нефти поверхностное натяжение последней на границе с газом с увеличением давления насыщения (при постоянной температуре) уменьшается интенсивнее, чем для воды. Это значит, что с ростом давления увеличивается и разница поверхностных натяжений нефти и воды на границе с газом, а следовательно, и межфазное натяжение между ними. [c.167]

    Повышение температуры сопровождается ухудшением растворимости газа и увеличением коэффициента сжимаемости нефти. Поэтому ее поверхностное натяжение на границе с водой с повышением температуры должно уменьшаться. Следовательно, рост давления и температуры действует в противоположных направлениях, и в результате в отдельных случаях возможно, что изменения поверхностного натяжения не будет. [c.167]

    Как известно, нефть и вода при обычных условиях в коллекторах не смешиваются. Образование на контактах нефти и воды в пористых средах границ раздела приводит к возникновению многочисленных капиллярных эффектов, отрицательно влияющих на фильтрацию нефти и воды. Например, фильтрация в пористых средах многофазных систем (смесей нефти, воды и газа) сопровождается повышением сопротивления. Процесс вытеснения нефти водой может быть приближен к условиям фильтрации однородных систем без ощутимого влияния на движение флюидов многочисленных границ раздела, если между нефтью и водой поместить оторочку мицеллярного раствора (смеси углеводородных жидкостей, воды, ПАВ, растворимых в углеводородах, и стабилизаторов). В качестве стабилизаторов обычно используются спирты (изопропиловый, бутиловый и др.). Углеводородную часть мицеллярного раствора может составить легкая нефть фракции С5+. [c.213]

    В воде FeS нерастворим поэтому, накапливаясь на поверхности металла, сернистое железо играет до некоторой степени роль защитной пленки, предотвращающей дальнейшую коррозию. При взаимодействии FeS с соляной кислотой пленка превращается в хлорное железо, легко растворимое в воде. Наличие соляной кислоты способствует обнажению чистого металла, и его коррозия возрастает. Поэтому содержание солей в нефтях, выделяющих при переработке h3S, особенно опасно. Следовательно, сернистые нефти необходимо предварительно полностью обессоливать. Хлориды способствуют увеличению образования сероводорода при перегонке примерно в 2—3 раза. Сероводород (HgS) крайне ядовитый газ, вызывающий отравление обслуживающего персонала и загрязнение атмосферного воздуха. [c.10]

    Поступающее на нефтетехнологические установки нефтяное сырье значительно различается по физико-химическим константам углеводородному составу, плотности, вязкости, содержанию растворимых в нефтях минеральных солей, газа, серы, парафина, механических примесей и др. Кроме углерода и водорода, которые обычно составляют 95—97 вес. % (в том числе С —84—85 вес. %, И—12—14 вес. %), в нефти находится не менее 3—4 вес. % побочных элементов и соединений — кислорода, фосфора, серы, газа, воды и др. [c.23]

    Самым прар титаым прибором для определения -веса газа является Общеизвестный прибор Шйлдинга, в котором наблюдается скороса истечения одного и того же объема г за и воздуха через очень тонкое отверстие. Эти скорости относятся как квадраты их плотностей. Применение именно этого прибора для определения уд. веса газов лз нефти удобно потому, что растворимостью газов можно ирС небречь. К тому же всегда, есть возможность насытить воду исследуемым газом. Если определение скорости истечения газа и вовдуха следует непосредственно одно за другим, можно не вводить поп )а- " вок на барометрическое давление и температуру. [c.381]

    Нефтью называется природная смесь углеводородов различных классов с различными сернистыми, азотистыми и кислородными соединениями. По внешнему виду нефть представляет собой маслянистую жидкость, обыкновенно бурого цвета, хотя встречаются нефти, имеющие более светлые оттенки коричневого цвета. Вязкость нефти различна и зависит от состава. Представляя собой смесь органических веществ, нефть способна гореть, выделяя при этом до 10 ООО калорий на килограмм. В минералогическом отношении нефть относится к числу горючих ископаемых или каустобиолитов. Нефть практически ие содержит химически активных веществ вроде кетонов, спиртов и т. п. соединений, хотя в некоторых случаях имеет кислотный характер вследствие незначительного содержания кислот. Все химические свойства нефти показывают, что нефть никогда не подвергалась действию высоких температур и поэтому для нее нехарактерны обычные компоненты, свойственные различным продуктам перегонки углей, торфа и других естественных горючих материалов. Нефть часто сопровождается в природе различными окаменелостями, позволяющими определить геологический возраст нефти в ее современном залегании. Обыкновенно нефть сонровояодается газом и водой, представляющей собой раствор галоидных и углекислых растворимых солей, иногда в воде содержатся сероводород и растворимые сульфиды. [c.5]

    С повышением температуры уменьпшется растворимость газа в нефти. Поатому поверхностное натяжение нефти, наснгаенной газом, на границе о водой с ростом температуры должно уменьшаться. Если же одновременно увеличиваются и температура и давление, изменение поверхностного натяжения нефти на границе с водой может оказаться незначительным. [c.8]

    Л. Прайсом было исследовано влияние насыщения воды углекислым газом на растворимость в ней различных фракций нефти при температурах до 350°С и давлении до 150 МПа. Это влияние зависело от углеводородного состава фракции и температуры. При температурах ниже 250°С присутствие углекислого газа в воде снижало растворимость углеводородов от С] до С [О, а при более высоких температурах — увеличивало. Растворимость фракции с углеводородами С10-С15 при температурах ниже 180°С уменьшалась в присутствии СО2, но эффект был намного меньщим, чем для предыдущей фракции. При температуре выше 250°С влияние СО2 на растворимость углеводородов фракции С10—С15 все более и более усиливается. Растворимость углеводородов [c.201]

    Закачка углекислого газа (СО ) вследствие его хорошей растворимости в нефти при закачке в пласты, насыщенные нефтью повышенной вязкости, существенно снижает вязкость пластовой нефти. При этом вязкость воды, наоборот, увеличивается, что, однако, является хорошим показателем, так как сближается степень подвижности нефти и воды, что приводит к равномерному продвижению воды в продуктивном пласте при заводттении. По данным экспериментов, прирост нефтеотдачи от применения этого метода достигает 14—15%. [c.224]

    Сергеевич В.И., Жузе Т.П., Ет-кОв Е.А., Куприянова Е.В. Исследования закономерностей растворимости углеводородов в воде в пластовых условиях // Миграция нефти и газа и газо-жидкостное равновесие в газонефтяных системах при высоких давлениях. М. ИГиРГИ, 1972. С. 69-78. [c.327]

    Физические свойства и распространение в природе. Метан — бесцветный газ. почти вдвое легче воздуха, мало растворимый в воде, но xopoiuo растворимый в нефти и других органических растворителях. Его иначе называют болотным, или рудничным, газом, так как он выделяется со дна болот и нередко содержится в воздухе угольных шахт и рудников. В болотах он образуется при разложении растительных и животных остатков без доступа воздуха. Много его растворено в нефти. В нефтеносных районах метан с небольшой примесью других газов выделяется иногда из земли. Зту смесь называют природным газом. Некоторые месторождения природного газа содержат громадные количества метана (до 80—90"/ ). В СССР крупные газоносные районы расположены в Поволжье (Саратов и др.), на Северном Кавказе (Ставрополь),Украине (Прикарпатье и др.), в Зауралье (Березо-вское) и в других местах. [c.234]

    В зависимости от общих гидрогеохимических условий и особенностей газонасыщения подземных вод выделяют различные обстановки формирования, сохранения и разрушения залежей, обусловливающие определенные соотношения в системе залежь - пластовые воды. С позиции геохимических поисков весьма важны случаи, когда источником насыщения подземных вод УВГ являются сами залежи, при этом первостепенное значение имеют воды приповерхностных горизонтов зоны поискового геохимического зондирования. Проникновение УВГ в эти воды может происходить в результате субвертикальной миграции из залежей нефти и газа посредством фильтрации и диффузии. С другой стороны, УВГ могут мигрировать из продуктивных отложений вместе с водами по зонам нарушений. Характер насыщения УВГ вод приповерхностных горизонтов зависит при прочих равных условиях от их растворимости, которая определяется температурой, давлением, минерализацией вод, наличием органических примесей. С ростом температуры растворимость УВГ уменьшается, с ростом давления повышается, но до определенной температуры. Например, выше 100 °С с повышением давления растворимость метана в воде уменьшается. Увеличение минерализации вод приводит к уменьшению растворимости метана. [c.79]

    Еще более сложна зависимость поверхностного натяжения нефти от давления на границе с газом. Хотя ее общий характер остается таким же, как и для воды, количественные изменения а на границе с газом для нефти с увеличением давления зависят от многих дополнительных факторов - химического состава нефти, количества растворенного газа и его состава, природы полярных компонентов и их количества и др. На рис. 79 приводятся результаты измерений поверхностного натяжения нефти на границе с газом при различных давлениях, полученные М.М. Кусаковым, Н.М. Лубман и А.Ю. Кошевник. Оказалось, что чем выше растворимость газа, тем интенсивнее уменьшается поверхностное натяжение нефти с повышением давления. [c.166]

    Решение уравнений (2.153) — (2.171) позволяет при заданных исходных параметрах работы скважин (забойного и пластового давлений, коэффициента продуктивности, обводненности и газового фактора, физических параметров нефти, воды и газа, глубины скважины, кривой растворимости газа в нефти, устьевого давления и давления комприми-рованного газа) определить глубину ввода, расход рабочего агента и распределение давления по стволу подъемника. [c.55]

chem21.info

Растворимость газов в нефти

По закону Генри, растворимость газа в жидкости пропорциональна давлению:

V — /у. P.V

У г " ^ "ж> (25)

где Vr - объем растворенного газа, м ; Уж - объем жидкости, м ; а - коэффициент растворимости; Р -абсолютное давление газа, Па.

При Vx=l а = Уг/Р,то есть коэффициент растворимости численно равен объему газа, растворяющегося в единице объема жидкости при повышении давления на единицу. При растворении углеводородных газов в нефти наблюдается значительное отклонение от закона Генри. Коэффициент растворимости при низких давлениях больше, чем при высоких давлениях. Коэффициент растворимости газовой смеси зависит от состояния объемов нефти и газа, находящихся в контакте. С увеличением температуры растворимость газовой смеси уменьшается. Различные компоненты нефтяного газа обладают различной растворимостью. С увеличением молекулярной массы газов возрастает их растворимость. Давление, при котором из нефти начинает выделяться газ, называется давлением насыщения пластовой нефти. Давление насыщения зависит от состава нефти и газа, от соотношения их объемов и от температуры.

Если в пласте имеется газовая шапка, то в этом случае давление насыщения равно пластовому давлению или близко к нему.

Количество газа в м3, приходящееся на 1 т добытой нефти, называется газовым фактором.

7. Молекулярно-поверхностные свойства системы нефть-газ-вода-породаНефтегазосодержащие горные породы имеют огромную удельную поверхность, которая

контактирует в пласте с нефтью, газом и водой.

В порах и трещинах горной породы также находятся в контакте не смешивающиеся друг с другом жидкости - вода и нефть.

Суммарная поверхность их раздела также большая. Исходя из этого, на многие процессы разработки нефтяных и газовых залежей значительное влияние оказывают поверхностные явления, происходящие в пласте на границе разделов твердой поверхности породы с жидкостями и газами самих несмешивающихся жидкостей.

Молекулярно-поверхностные свойства раздела фаз пластовых систем (нефть - газ - вода) изучают по величине поверхностного натяжения жидкостей на границах с жидкостями (нефть, вода) и газом, по избирательной смачиваемости системы, по величине работы адгезии и теплот смачивания горных пород пластовыми жидкостями.

В жидкости между молекулами присутствуют силы взаимного сцепления, которые находятся в равновесном состоянии (рис. 6) и свободно могут передвигаться в любом направлении.

Силы, действующие на молекулы, находятся в поверхностном слое (АВ) или на поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей и вдоль поверхности раздела.

Молекулы, которые находятся на поверхности раздела двух фаз, обладают избытком энергии по сравнению с энергией молекул, находящихся во внутренних слоях жидкости.

При этом поверхностный слой жидкости оказывает большое давление, называемое молекулярным давлением. Для воды оно доходит до 1000 МПа.

Давление поверхностного слоя вызывает появление сил реакции, которые противодействуют молекулярному давлению и называются силами поверхностного натяжения. Поверхностное

 

Рис. 6. Схема возникновения молекулярного давления: 1 - молекула; 2 - область молекулярного притяжения

натяжение можно охарактеризовать как работу, необходимую для образования единицы новой поверхности: R

S (26)

где R - работа, Дж; 5 - вновь образованная поверхность, м ; о представляет собой свободную энергию поверхности, равной 1 м .

В нефтяном пласте поверхностное натяжение может быть на границах таких фаз: нефть-вода, нефть-газ, нефть-порода, вода-газ, вода-порода, газ-порода.

Поверхностное натяжение всегда изменяется на границе раздела двух фаз. Поверхностное натяжение разных фаз на границе их раздела неодинаковое за счет различного содержания полярных компонентов.

В таблице 5 показаны значения поверхностного натяжения некоторых жидкостей на границе с воздухом и водой при температуре 20° С.

Таблица 5

 

Жидкость Поверхностное натяжение, мН/м
на границе с воздухом на границе с водой
Ртуть
Вода 72,6 -
Керосин 24,0 48,0
Нефть 24-31 19-33

Поверхностное натяжение на границе двух фаз зависит от температуры и давления. Поверхностное натяжение жидкости на границе с воздухом уменьшается с повышением температуры. Поверхностное натяжение жидкости при критической температуре становится равным нулю, и вся жидкость превращается в газ. Поверхностное натяжение жидкости уменьшается с повышением давления.

Поверхностное натяжение жидкостей на границе с газом понижается с повышением температуры и давления. В то же время поверхностное натяжение нефти на границе с водой практически не зависит от давления и температуры.

На поверхностное натяжение нефти на границе с водой в большей степени влияют поверхностно-активные вещества. Поверхностно-активными веществами в нефти являются нафтеновые кислоты, асфальтосмолистые вещества, меркаптаны, тио-фены и др., в молекулах которых атомы расположены несимметрично. Такие вещества способны адсорбироваться на поверхности раздела и снижать поверхностное натяжение.

Взаимная растворимость жидкостей обусловлена содержанием в них поверхностно-активных веществ (ПАВ). Чем меньше взаимная растворимость жидкостей, тем выше поверхностное натяжение на границе их раздела; чем больше взаимная растворимость жидкости, тем меньше поверхностное натяжение. В тех случаях, когда растворенные вещества уменьшают взаимную растворимость жидкостей, тогда поверхностное натяжение на границе раздела жидкостей увеличивается. Такие вещества называются поверхностно-активными веществами (ПАВ).

studopedya.ru


Смотрите также