Необхідні прилади і реагенти

1. Термостат.

2. Капіляр із термосорочкою.

3. Нафта, конденсат або їх модель.

4. Термометр.

5. Мірна лінійка.

Опис приладу (рис. 10)

Установка для визначення температури насичення нафти і газоконденсату парафіном складається з ультратермостата 1 (для підтримання заданої постійної температури); стакана із шліфом для досліджуваної рідини (нафта, конденсат) 2; капіляра 3; термокожуха 5; контрольного термометра 4; лінійки 6.

Рисунок 10 – Установка для визначення температури

 

Опис приладу

Відомо, що при добуванні парафінистих нафт і газоконденсату може відбуватися відкладення його в пласті й стовбурі свердловини, що в значному ступені ускладнює умови експлуатації. При температурі пласта, близькій до початкової температури кристалізації парафіну, великі ускладнення можуть виникнути в призабійній зоні пласта, яка найбільше піддається змінам температури.

Зміна температури насичення нафти і газоконденсату парафіном залежить від багатьох чинників: зміни термобаричних умов у ПЗП та стовбурі свердловини, інтенсивності виділення газу з нафти й конденсату тощо.

У зв’язку з цим для правильного вибору технологічного режиму роботи свердловини необхідно знати початкову температуру кристалізації парафіну.

Температурою насичення нафти або газоконденсату парафіном називається температура, при якій з’являються перші кристали парафіну. Для визначення цього параметра використовується фотометричний і об’ємний методи. Суть об’ємного методу полягає в зміні об’єму системи залежно від температури. Ця зміна визначається за формулою

,

де ΔV – зміна об’єму системи, 10^{-6 м3}; β – коефіцієнт об’ємного розширення; V₀ – початковий об’єм системи, 10^{-6 м3}; Δt – зміна температури, °С.

При невеликих змінах температури коефіцієнт об’ємного розширення β можна прийняти постійним. У цьому випадкові зміна об’єму однофазної системи залежно від температури матиме прямолінійний характер. Із світою із системи другої фази, наприклад, кристалів парафіну в розчині, прямолінійність ΔV = f (t) порушується. Це пояснюється тим, що при фазовому перетворенні питомі властивості речовини змінюються стрибкоподібно (рис. 11).

Рисунок 11 – Коефіцієнт об’ємного розширення

Методика проведення досліду (рис. 1)

Пробу нафти, конденсату або їх моделі (гас із парафіном) об’ємом 30·10^{-6 м3} заливають у стакан 2, після чого в стакан уводиться капіляр 3. За допомогою ультратермостата 1 всю систему нагрівають до t = 50 – 60 °С, яку реєструють термометром 5. Після стабілізації температури (10 хвилин) знімають показання висоти рівня нафти або конденсату в капілярі мірною лінійкою 6. Послідовно знімають температуру в системі на 5 °С і, даючи час на стабілізацію температури, заміряють рівень нафти або конденсату в капілярі.

При наближенні до передбачуваної температури насичення зміни температури становлять 2 – 3 °С. Показання термометра, висоти рівня нафти або конденсату наносяться на графік (рис. 11). За зламом кривої визначають температуру насичення нафти або конденсату парафіном.

Контрольні питання

1. Який склад нафти?

2. Класифікація нафти за вмістом у ній парафіну, смол, сірки йасфальтенів.

3. Ускладнення при видобуванні парафіністих нафт.

4. Що називають температурою насичення нафти і газоконденсату парафіном?

5. Суть об’ємного методу визначення температури насичення.

6. Методи боротьби з відкладами парафінів.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

Визначення тиску насичення

 

Мета роботи: вивчення методики й установки визначення тиску насичення нафти або газоконденсату газом.

Необхідні прилади і реактиви

1. Бомба.

2. Прес.

3. Манометр.

4. Вакуум.

5. Нафта або конденсат.

6. Газ.

Опис приладу (рис. 12)

Для визначення тиску насичення в лабораторних умовах зазвичай використовують апаратуру, схема якої показана на рисунку 10. Вона складається з бомби РVТ 1, масляного преса 2, манометра 3, ємності для заповнення преса 4, маніфольда 5, окрім цього використовується вакуум і контейнер.

 

Рисунок 12 – Для визначення тиску насиченої нафти

 

Загальні поняття

Тиск насичення нафти пласта або газоконденсату називають максимальним тиском, при якому газ починає виділятися з нафти або газоконденсату при ізотермічному їх розширенні в умовах термодинамічної рівноваги. Тиск насичення залежить від співвідношення об’ємів нафти або газоконденсату і розчиненого газу, від їх складу й температури пласта. Збільшення молекулярної маси нафти або газоконденсату (та щільності) веде за всіх інших рівних умов до збільшення тиску насичення. Особливо високим тиском насичення характеризуються нафти (газоконденсати), в яких значна кількість розчиненого азоту. (Наприклад, тиск насичення нафти Туймазинського родовища дорівнює 9,4 МПа, за відсутності азоту було б порядка 5 МПа). Підвищення температури приводить до значного збільшення тиску насичення.

Тиск насичення і закономірність виділення газу вивчають у лабораторіях із проб нафти (газоконденсату), відібраних із забою свердловини. Досліди зазвичай проводять за відсутності пористого середовища. На підставі проведених досліджень ученими зроблено висновок, що на закономірності виділення газу з нафти (газоконденсату) має вплив тип породи, кількість залишкової води та її властивості й інші чинники, зумовлені законами капілярності та фізико-хімічними властивостями рідин пластів і гірських порід.

Існує багато способів визначення тиску насичення в лабораторних умовах. Найбільш поширений із них – об’ємний спосіб.

Дослід проводять шляхом розширення проби нафти. Тиск знижують поступово до виділення газу з нафти або газоконденсату. З цієї миті темп падіння тиску сповільнюється. Тиск насичення визначають за графіком залежності приросту об’єму системи від тиску. Початку виділення газу з нафти (газоконденсату) відповідає точка перелому на кривій V = V(Р) (рис. 13).

 

Рисунок 13 – Крива виділення газу з нафти

 

Методика проведення досліду

Для проведення досліду використовується проба нафти (газоконденсату) пласта або їх рекомбінована проба. Перед проведенням досліду бомба РVТ-1 вакуумується, і потім в неї подається певна кількість досліджуваної рідини (нафта, газоконденсат). Туди ж із балона подається стислий газ. Закривши верхній вентиль бомби РVТ-1, проводять розгойдування бомби. При цьому тиск у бомбі зменшуватиметься через розчинність газу в рідині. Після закінчення розчинення газу в рідині бомба з’єднується з пресом 2 і тиск у бомбі піднімається вище за тиск насичення на 20 – 20 атм (2 – 3 МПа) шляхом подачі масла в бомбу. Потім, витримавши систему в течію 5 – 1 хвилин у спокої, починаємо ступінчасто знижувати тиск (по 5 або 10 атм) та при цьому фіксуємо свідчення манометра 3 (тиск) й преса 2 (об’єм). Знімається 8 – 10 точок, після чого будується залежність V = V(Р) між тиском і приростом об’єму рідини в результаті зниження тиску. Результати досліду записують у таблицю 11.

Таблиця 11 – Результати досліду

Номер досліду	Показання манометра Р, МПа	Показання преса V, м^3	Приріст об’єму ΔV, м^3	Тиск насичення Рнас, МПа

Після цього графічно визначають тиск насичення. Для цього до кривої V=V(P) проводять дві дотичні лінії, й точка їх перетину буде збігатися з тиском насичення.

Контрольні питання

1. Що розуміють під тиском насичення нафти газом і під коефіцієнтом стисливості нафти? Вкажіть одиницю вимірювання цих параметрів нафти пласта.

2. Від яких чинників залежить величина тиску насичення газом і коефіцієнта стисливості нафти?

3. У яких межах змінюється величина тиску насичення нафти газом ікоефіцієнта стисливості пластів нафт на родовищах Башкирії та Татарії?

4. Поясніть використання показань про тиск насичення нафти газом і коефіцієнта стисливості нафти на практиці.

5. Перерахуйте послідовність операцій із визначення тиску насичення нафти газом.

6. Чому необхідне перемішування нафти в порожнині преса і її термостатування при визначенні тиску насичення?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №9