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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

4.1. Исследование реологических свойств газожидкостных систем вблизи давления насыщения акустическими методами

Фильтрация газожидкостных систем в пористой среде вблизи давления насыщения сопровождается неравновесными эффектами [1, 2]. С целью детального изучения реологических свойств растворов газов в жидкости при давлениях, близких к давлению выделения газа, была выполнена серия экспериментальных исследований.

В пористой среде с проницаемостью 35 • 10 м , представленной

смесью кварцевого песка со средним размером частиц 10-4 м и монтмориллонита, размещенной в термостатируемой медной трубке длиной 6 м и

диаметром 10 м, исследовалась фильтрация растворов углекислого газа в широком интервале концентраций и температур при давлениях, близких к давлению насыщения.

В результате проведенных работ обнаружен эффект, состоящий в значительном, более чем в 2-3 раза, увеличении удельного расхода флюида вблизи давления насыщения. На рис. 4.1 приведена зависимость удельного расхода раствора углекислого газа в н-гексане концентрацией 0,225 мольных долей при температуре 298 К от перепада давлений А/? в

начале и в конце образца пористой среды.

пятствует его охлопыванию [1, 3]. В работе [4] предполагается, что стабилизация пузырьков обеспечивается выделением на их поверхности пленок ПАВ с отрицательным поверхностным натяжением. Однако в рамках этой модели возникает проблема устойчивости поверхности раздела относительно малых отклонений от сферической формы. П. Айзенберг связывает стабилизацию пузырьков со взаимодействием между ионами, адсорбированными на поверхности пузырька, и свободными ионами, находящимися в объеме жидкости [1].

Несмотря на обилие предположений, следует признать, что причины, ведущие к образованию зародышей, и механизмы, обеспечивающие их стабильное существование, к настоящему времени до конца не выяснены.

Ясно одно: в «чистых» жидкостях существование стабильных микрозародышей газа невозможно.

Естественно предположить, что зародыши новой фазы образуются не только в жидкостях с растворенным газом. В данной главе приведены результаты лабораторных исследований, которые показывают, что заро-дышеобразование имеет место и в газоконденсатных смесях: при приближении к давлению выпадения конденсата образуются зародыши жидкой фазы, существенно влияющие на фильтрационные характеристики пористых сред.

q, 10-3 см3/с

Ap, МПа

Рис. 4.1. Зависимость удельного расхода раствора углекислого газа в н-гексане концентрацией 0,225 мольных долей при температуре 298 К

от перепада давлений АР

При давлениях, значительно превышающих давление насыщения, удельный расход раствора пропорционален перепаду давления в соответствии с законом Дарси. При некотором давлении ps, характеризующемся

резким возрастанием затухания ультразвуковых колебаний, наблюдается увеличение удельного расхода, продолжающееся при снижении давления до достижения давления насыщения (появления в объеме раствора пузырьков газа). Значения этих давлений для данной системы соответственно равны 3,8 и 3,2 МПа. Таким образом, изменение перепада давлений на 0,6 МПа в окрестности фазового перехода в этой системе приводит к возрастанию расхода более чем в 2,5 раза. Активное выделение газа при давлении 3,2 МПа вызывает быстрое снижение расхода вследствие уменьшения проницаемости пористой среды для двухфазной системы «газ-жидкость».

Одновременно с изучением фильтрации раствора через пористую среду проводились измерения вязкости, поглощения и скорости звука в растворе в ультразвуковом автоклаве [5], включенном в гидросистему с пористой средой. На рис. 4.2 приведена зависимость вязкости (кривая 1) и поглощения звука (кривая 2) частотой 15,7 МГц от давления при Т=298 К в растворе н-гексан- СО2 концентрацией 0,225 мольных долей газа.

сс, 10 2 1/см

0,36

0,32

1 Ps 5 p, МПа

Рис. 4.2. Зависимость вязкости (1) и поглощения звука (2) от давления

При давлении, равном , имеет место значительное уменьшение

вязкости раствора и резкое возрастание поглощения звука. В табл. 4.1 приводятся результаты измерения вязкости п (мПа • с) данной системы для

других концентраций С при различных температурах Т (К) и давлениях p (МПа). Во всех рассмотренных случаях отмечается существенное снижение вязкости растворов вблизи давления насыщения. Этот факт может служить объяснением обнаруженного эффекта увеличения удельного расхода газожидкостных растворов в окрестности давления насыщения при фильтрации их в пористых средах.