Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

-2 =1 + = 1+4э .А. (VII.12)

Алкр

Для оценки стенени участия в потоке электроосмотических процессов в зависимости от величины приложенного потенциала можно также использовать соотношение

= (VII.13)

Принципиальная возможность повышения скорости фильтрации за счет электроосмоса доказана экспериментально. Однако многие вопросы приложения электрокинетических явлений в нефтепромысловой практике недостаточно изучены.

Как следует из уравнения Гельмгольца - Смолуховского интенсивность электроосмоса зависит в значительной мере от -потенциала, который обладает характерными свойствами, зависяш,ими от строения диффузного слоя. Особый интерес для промысловой практики представляет зависимость величины -потенциала от концентрации и свойств электролитов. Увеличение концентрации электролитов сопровождается уменьшением толш,ины диффузного слоя и снижением электрокинетического потенциала. При некоторой концентрации электролитов скорость электрокинетических процессов делается равной нулю.

Электрокинетический потенциал может при этом не только становиться равным нулю, но и приобретать противоположный знак. Это явление наблюдается при значительной адсорбции ионов на поверхности, когда обш,ий заряд ионов в плотном слое может оказаться больше заряда поверхности твердого тела .

§ 4. ДРОССЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ НРИ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ

Вследствие адиабатического расширения жидкостей и газов при прохождении через пористые среды и влияния дроссельного процесса наблюдаются термические эффекты. Адиабатическое расширение жидкостей и газов, сопровождаюш,ееся понижением температуры, незначительно влияет на температурные изменения внутри пласта и забоев действуюш,их скважин вследствие большой теплоемкости горных пород. Заметные изменения температуры на забоях скважин происходят вследствие дроссельного процесса. При этом интенсивность изменения температуры характеризуется величиной коэффициента

О методах измерения электрокинетического потенциала см. в книге «Электрокинетические свойства капиллярных систем». М., изд-во АН СССР, 1956.

Джоуля - Томсона, который представляет собой частную производную от температуры по давлению при постоянной энтальпии

~(")н-

(VII.14)

Далее найдем выражение для коэффициента Джоуля - Томсона. По условию течение процесса характеризуется постоянством энтальпии:

dH = Q.

Дифференциал энтальпии

dH = TdS + Vdp. (VII.15)

При независимых переменных Тир дифференциал dS запишем в виде

-{жХТ + ШтР (Vn.l6)

Подставив значение dS в (УП.15), получим

Из (VII. 15) имеем

{dH)p=T{dS)p.

(VII.18)

Для процессов, происходящих при постоянном давлении, можно написать

( дТ )р-Из (VII.18) и (VII.20) получим

По формуле Максвелла (III.28)

\dp Jt \ дТ )р-

(VII.19) (VII.20)

(VII.21)

(VII.22)

Подставив (VII.21) и (VII.22) в уравнение дифференциала энтальпии (VII. 17), получим

dH=C,dT + [V-T[)dp.

(VII.23)

Для изоэнтальпийных процессов dH - О, уравнение (VII.23) дает соотношение между температурой и давлением

dT = -

Г л Т ( dV \\ ,

(VII. 24)

Выражение для коэффициента Джоуля - Томсона будет иметь

[ Ср ( 5Г )р

и поэтому жидкости, насыщающие пористую среду, нагреваются в процессе движения. Значения интегрального коэффициента е для нефти изменяются в пределах от 0,4 до 0,6° С/МПа, для воды - 0,235° С/МПа. Повышение температуры нефтей при дроссельном процессе достигает 5-6° С на 10 МПа депрессии [49].

Для реальных газов коэффициент Джоуля - Томсона получим из (VI 1.25) и уравнения состояния

pV = zRT,

где К - Ср/Су.

Из уравнения (III.27) следует, что если [jf- положительно,то е <; О, т. е. газ по пути движения в пористой среде охлаждается; при <; О, е > О, т. е. газ по пути движения в пористой среде

нагревается. При = О имеем точку инверсии (е = 0). Кривая

точек инверсии соответствует линии поворота сетки графиков Z (рпр, Т„р) коэффициента сжимаемости углеводородных газов (см. нижнюю часть линий на рис. III.2). Как следует из этого рисунка температура и давление инверсии высокие и поэтому обычно имеем эффект охлаждения газов при движении их к забоям скважин.

Зависимость изменений температур от перепада давлений для заданного дроссельного процесса может быть определена графическим способом из энтальпийпой диаграммы (рис. III.28). Области положительных и отрицательных температурных эффектов дроссельного движения разделяются на этом рисунке пунктирной линией.

Величина температурных изменений при фильтрации через пористую среду жидкостей и газов зависит от перепада давлений Ар = р„ - - Рз между пластом (р„) и забоем (рз) и определяется формулой

АГ = -8Ар, (VII.26)

где е - интегральный коэффициент Джоуля - Томсона.

Из формулы (VII.25) следует, что коэффициент Джоуля - Томсона можно представить состоящим из двух членов - первый из них определяет нагревание вещества при фильтрации за счет работы сил

трения, второй ((1) -охлаждение за счет адиабатического

расширения. Для жидкостей