- •1 Расчеты физико-химических свойств нефтей и пластовых вод
- •1.1 Расчеты плотности и вязкости нефти
- •Задача 1.1
- •Задача 1.2
- •Задача 1.1
- •Задача 1.2
- •1.2 Расчеты плотности и вязкости пластовой воды
- •Задача 1.2.1
- •Задача 1.2.1
- •2 Расчеты физико-химических свойств смесей.
- •Задача 2.1
- •Решение:
- •Задача 2.2
- •Задача 2.3
- •Задача 2.1
- •Задача 2.2
- •Задача 2.3
- •3 Расчет вертикального гравитационного сепаратора по газу и по жидкости
- •Задача 3.1
- •Задача 3.2
- •Задача 3.3
- •Задача 3.1
- •Задача 3.2
- •Задача 3.3
- •4 Расчет горизонтального гравитационного сепаратора
- •Задача 4.1
- •Задача 4.1
- •Гидравлический расчет простого трубопровода
- •Задача 5.1
- •Решение:
- •Задача 5.1
- •Гидравлический расчет сложного трубопровода задача 6.1
- •Скорость нефти на четвертом участке
- •Задача 6.1
- •Расчет потерь нефти при хранении в резервуарах задача 7.1
- •Решение:
- •Задача 7.2
- •Решение:
- •Задача 7.1
- •Задача 7.2
1.2 Расчеты плотности и вязкости пластовой воды
Пластовые воды нефтяных месторождений это неотъемлемая часть продукции добывающих скважин, которая обусловливает значительную долю осложнений при добыче и подготовке нефти на промыслах.
Пластовые воды нефтяных месторождений, как правило, представляют собой сложные многокомпонентные системы. Обычно они содержат ионы растворимых солей:
анионы OH(-), CL(-), SO42(-), CO32(-), HCO3(-),
катионы H(+), K(+), Na(+), NH4(+), Mg2(+), Ca2(+), Fe2(+), и др.
ионы микроэлементов: Br(-), J(-), и др.
коллоидные частицы: SiO2, Fe2O3, Al2O3;
растворенные газы: CO2, H2S, CH4, H2, N2 и др.
нафтеновые кислоты и их соли.
Количественные соотношения между этими ионами определяют тип пластовых и сточных вод.
Из физических свойств пластовой и сточной вод наибольшее значение в процессах сбора и подготовки имеют плотность и вязкость ее. Плотность пластовой (минерализованной) воды в зависимости от солесодержания может быть рассчитана по формуле
ρвп = ρв + 0.7647S, (1.18)
где ρв — плотность дистиллированной воды при 20 оС, кг/м3; S –концентрация соли в воде (растворе), кг/м3.
В диапазоне температур от 0 до 45 оС плотность водных растворов солей нефтяных месторождений изменяется мало, поэтому влияние температуры может быть учтено следующим образом:
ρвп(T) = ρвп - 0.0714(t - 20), (1.19)
где ρвп(t), ρвп — плотность минерализованной воды при температуре t и 20 оС соответственно, кг/м3.
Важное значение имеет возможность учета изменения вязкости попутной воды при изменении ее температуры, солесодержания и, как следствие, плотности. Как показывает обработка экспериментальных данных, вязкость минерализованной воды может быть рассчитана следующим образом:
при ∆ρ =< ∆ρ1 μвп = μв(t) * 10 0.8831∆ρ * 10 , (1.20)
где μвп — вязкость пластовой воды при температуре t, мПа*с; μв(t) — вязкость дистиллированной воды при температуре t, мПа*с; значение ее может быть определено по справочнику или по формуле
μв(t) = 1353*(t + 50) -1.6928, (1.21)
де ∆ρ разность между плотностью минерализованной и дистиллированной вод при 20 оС, кг/м3;
∆ρ = ρвп - 998.3, (1.22)
где ρвп — плотность минерализованной воды при 20 оС, кг/м3; ∆ρ1 — параметр, определяемый по формуле
∆ρ1 = 0.793*(146.8 - t) (1.23)
при ∆ρ > ∆ρ1
μвп = μв(t)*10у у=10-3* А (ρ) (1.24)
где А (ρ) — функция, значения которой зависят от температуры и плотности
при 0 =< t =< 20 оС
A(ρ) = 2.096*(∆ρ - 0.5787*∆ρ1), (1.25)
при 20 < t =< 30 оС
A(ρ) = 2.096*(∆ρ - 0.5787*∆ρ1) - 0.032*(t - 20)*(∆ρ - ∆ρ1) (1.26)
при t > 30 оС
A(ρ) = 1.776*(∆ρ - 0.503*∆ρ1) (1.27)
Задача 1.2.1
Температура попутной воды в технологическом процессе последовательно принимает значения 0, 15, 25, 33 и 45 оС, а солесодержание ее равно 200 г/л. Определить изменение плотности и вязкости минерализованной воды в технологическом процессе.
Дано: S = 200 г/л; t = 0, 15, 25, 33, 45 оС
Найти: ρвп(t) =?, μвп(t) =?
Решение:
ρвп = ρв + 0.7647*S
при 20 оС ρвп = 998.3 + 0.7647 * 200 = 1151 кг/л
при 0 оС ρвп(0) = 1151 - 0.0714(0 - 20) = 1152 кг/л
Рассчитываем параметр ∆ρ1
∆ρ1(t) = 0.793 * (146.8 - t)
∆ρ1(0) = 0.793 *(146.8 - 0) = 116.4 кг/м3
∆ρ = ρвп - 998.3
∆ρ = 1151 - 998.3 = 152.7 кг/м3
Так как 152.6 > 116.4 μвп = μв(t)*10у у=10-3* А (ρ)
A(ρ) = 2.096 * (∆ρ - 0.5787 * ∆ρ1)
A(ρ) = 2.096 * (152.7 - 0.5787 * 116.4) = 178.87
μв(0) = 1353 * (0 + 50) - 1.6928 = 1.8 мПа*с
μвп(0) = 1.8 * 10 (178.87 * 10 ) = 2.72 мПа*с
Результаты аналогичных расчетов для других заданных температур помещены в таблицу 1.2.
Таблица 1.2
t оС |
ρвп кг/м3 |
∆ρ1 кг/м3 |
μв(t) мПа*с |
А(ρ) мПа*с |
μвп(t) мПа*с |
0 |
1152 |
116,4 |
1,8 |
178,87 |
2,72 |
15 |
1151 |
104,5 |
1,15 |
193,31 |
1,79 |
25 |
1150 |
96,6 |
0,91 |
193,91 |
1,42 |
33 |
1150 |
90,2 |
0,76 |
190,62 |
1,18 |
45 |
1149 |
80,7 |
0,61 |
199,1 |
0,96 |
Из результатов следует, что вязкость уменьшилась почти в 3 раза, а плотность - на 3 кг/м3 при изменении температуры от 0 до 45 оС.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ