12.Температура насыщения нефти парафином и зависимость его от различных факторов (состав нефти, давления и др.)

Температура начала выпадения (кристаллизации) парафина в нефти наз температурой насыщения нефти парафином (или температурой кристаллизации нефти парафином), измеряется в К либо в ⁰С. Температура изменяется в широких пределах t_нас→ 14 – 16 ⁰С...60 – 65 ⁰С и зависит от большого кол-ва факторов:

5. давления: с увеличением давления температура насыщения возрастает.

6. Кол – во растворенного газа с уменьшением газа в нефти температура насыщения увеличивается, т.к. ухудшаются растворяющие способности жидких УВ в нефти.

7. Содержание АСВ с увеличением их содержания температуа насыщения возрастает.

8. От кол-ва, содержащегося в нефти парафина с увеличением нефти содерж. парафина в нефти температура насыщения повышается.

Наиболее сильное влияние на температуру насыщения оказывает температура; в меньшей степени давление и состав мат-ла (песок, ме. примеси) также будут способствовать увеличению температуру насыщения.

Процесс кристаллизаций парафина в пористых средах практически необратимы и протекает во времени. Под необратимостью процесса понимается следующее: выделение парафина из нефти происходит в условиях, которые значительно отличаются от условий его растворения. Например, если парафин переходит в твердую фазу при температуре 20 – 50 ⁰С, то его можно обратно растворить при температуре 55 - 85 ⁰С, это объясняется многообразием факторов, участвующих в процессе выделения твердой фазы и если в обычных условиях прогреть весь пласт на десятки градусов и растворить парафин – задач почти невозможная.

Процесс образования парафина из нефти происходит следующим образом: Как только уровень перенасыщения раствора нефти парафином превышает уровень метастабильного состояния (т.е. неустойчивое состояние), в нефти появляется большое число зародышей парафина. Находясь в сложной смеси УВ различной полярности, кристаллы парафина играют большую роль адсорбентов для асфальто-смолистых соединений в составе нефти. В результате их адсорбции на гранях кристалла парафина образуется конгломератное соединение, которое наз промысловым парафином.

Молекулы АСВ адсорбированные на гранях кристаллов снижают межфазное поверхностное натяжение и повышают число центров кристаллизации.

С появлением в нефти парафина интенсифицируется снижение проницаемости пласта, что ухудшает процесс фильтрации нефти в забойных скважинах.

Появление парафина выводит из строя внутрискважинное оборудование.

Сведения о температуре насыщения нефти парафином , необходимого при проектировании методов борьбы с уже отложившимся парафином.

Температуру кристаллизации н. пар определяют следующими методами: фотометрическим; объемным; фильтрационным; ультразвуковым.

16 Линейный закон фильтрации Дарси. Границы применимости закона Дарси.

Под фильтрацией понимают движение жидкости или газа через пористую среду. Под пористой средой в широком смысле слова следует понимать материальное тело, содержащее пустоты в виде мельчайших пор, трещин и т.д. В 1856г. франц. инженер Анри Дарси экспериментально исследовал фильтрацию воды через вертикальные фильтры (трубы, заполненные песком), создавая 1-ю современную систему водоснабжения в Европе. При установившейся фильтрации Q=сonst. Закон Дарси - это линейный закон фильтрации, устанавливающий линейную связь между потерей напора Н₁-Н₂ и объёмным расходом жидкости Q, текущей в трубке с площадью поперечного сечения F ,заполненной пористой средой (рис.). Напор для несжимаемой жидкости имеет вид

,

где z- высота положения; р/ - пьезометрическая высота;  - объёмный вес; v - скорость движения жидкости. Схема наклонного пласта:

Дарси экспериментально установил: расход жидкости через трубку с пористой средой прямо пропорционален потере напора и площади поперечного сечения трубки (модели пласта) и обратно пропорционален длине трубки (пласта), т.е.

- градиент напора, гидравлический уклон;

∆ H =H₂ – H_1;Н₁ и H₂- полные напоры в начальном и конечном сечениях образца пористой среды (модели пласта).

Q= F*V

V= К_ф* i,

где К_ф – коэф. фильтрации,характеризует расход потока через ед. площади, ч/з кот. Фильтруется жидкость, (имеет размерность скорости, м/с), зависящий как от структуры пористой среды, так и от свойств фильтрующейся жидкости; т.е. зависит от размера частиц, от их формы и степени шероховатости, пористости среды, вязкости жидкости. водой. При наличии различных жидкостей, что чаще бывает в подземной гидромеханике, использовать его неудобно. Поэтому закон Дарси записывается обычно в несколько ином виде;

H₁ и H₂ - полные напоры в начальном и конечном сечениях образца пористой среды(модели пласта)., характеризует расход потока через единицу площади сечения, перпендикулярного потоку под действием единичного градиента напора.

Линейный закон фильтрации Дарси:

V= К_ф* i

Если выразить напор через давление ρgh=P

ρg∆ H=∆(Р+ ρgz) = Р*

z – уровень (∆ H);

∆Р* - изменение приведенного давления

Приведенное давление: Р+ ρgz = Р*

В дифференциальной для установившегося движения

Знак «-» показывает, что вектор скорости направлен в сторону убывания приведенного давления P*. При изучении фильтрации жидкости давление надо приводить к одному уровню. Это особенно необходимо, когда пласты имеют большую толщину.

Границы применимости з.Дарси.

Закон Дарси справедлив для следующих условий:

1) пористая среда мелкозернистая;

2) скорости фильтрации и градиент давления – величины малые;

3) скорость фильтрации и градиент Р изменяются очень медленно во времени и практически постоянно, т.е. при стационарной или установившейся фильтрации.

4) когда жидкость ньютоновская

Закон Дарси для газа не действителен.

К_ф используется обычно в гидротехнических расчетах, где приходится иметь дело с одной жидкостью – водой. При исследовании фильтрации нефти, газа и их смесей необходимо разделить влияние свойств пористой среды и жидкости. В этом случае формула Дарси записывается обычно в виде

или

- коэффициент проницаемости, не зависит от свойств жидкости и является динамической характеристикой только пористой среды ( при условии, что между ними нет физико-хим. взаимодействия ), к-т проницаемости показывает суммарную площадь сечения поровых каналов, по которым идет процесс фильтрации на единичной площади фильтрации.

1 Дарси – проницаемость образца такой пористой среды, которая имеет длину 1см, площадь поперечного сечения 1 см², через которую фильтруется жидкость.

Закон Дарси может быть выражен в потенциальной форме: для этого введем величину

потенциал скорости. Тогда закон Дарси примет вид