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

Таблица 4.1

Вязкость раствора при различных значениях давления и температуры

Уменьшение вязкости и рост поглощения звука в растворах в области давления насыщения могут быть удовлетворительно объяснены в рамках теории предпереходных давлений [6]. Однофазный раствор газа в жидкости рассматривается как гетерогенная дисперсная система, состоящая из раствора и микронеоднородностей в виде зародышей газа, расположенных на расстояниях, малых по сравнению с длиной волны. Статистическое распределение рассеивателей (зародышей газа) характеризуется функцией Nn, равной числу зародышей в единице объема, содержащих n молекул. Полный термодинамический потенциал такой системы можно записать в виде [6]

ф = Ni (pi + X Nn\(pgn + an3)+ n=0

F n=0 F

(4.1)

F = Ni + X Nnn, n=0

где F - полное число частиц в системе, Ni - число молекул в растворе,

Pl - химический потенциал раствора, Pg - химический потенциал газа, а -

величина, пропорциональная поверхностному натяжению у.

Равновесное распределение зародышей выше давления насыщения с учетом выражения (4.1) можно представить соотношением

(pg -pi]n + an2/3

(4.2)

Принимая, что зародыши новой фазы в процессе изменения внешних параметров (например, давления) изменяют свой радиус от некоторого

2/3 2

значения r до при давлении насыщения и an ~ 4nr у, преобразуем

соотношение (4.2) к виду

2 2 r3

Nn = Nl exp

r---3

(4.3)

Из (4.3) следует, что при увеличении размеров зародышей, вызванном снижением давления в системе, число их Nn уменьшается. Описывая

вязкость п такой дисперсной системы известным соотношением Эйнштейна, получим с точностью до постоянной П0

2 2 r2

П = П0 \1 + exp

3 rk

(4.4)

Выражение (4.4.) справедливо при r < rk, когда вязкость уменьшается при приближении к давлению насыщения, и при r > rk, когда в системе

появляются пузырьки газа и вязкость увеличивается. Такое поведение вязкости характерно и для нефти с растворенным газом. В табл. 4.2 приведены данные для нефти одного из месторождений Западной Сибири при Т = 293 К (р - плотность нефти).

Таблица 4.2

Значения р, п для нефти одного из месторождений Западной Сибири при Т = 293 К и различных давлениях p

При снижении давления от 11 МПа до давления насыщения (8,4 МПа) вязкость пластовой нефти уменьшается на 11%.

Увеличение проницаемости пористой среды в предпереходных условиях может быть объяснено не только уменьшением вязкости флюида. При

Принимая размеры зародышей новой фазы порядка 10 м, можно

3P (4.5)

Здесь P - давление газа в зародыше, Р - плотность газа. Считая газ в зародыше совершенным, запишем (4.5) в виде

3RT (4.6)

где R - универсальная постоянная, /и - молярная масса газа.

Для случая растворов углекислого газа 0 = 4 Ю10 Гц. Частота О)

внешних колебаний равна 15,7 Ю6 Гц. Сечение рассеяния при 0ХО0 определяется по формуле [7]

4 / --2

7 = -ЖГ 2

cor У{ в

в-3-2, Р = 2. (4.7)

Здесь и - скорость звука в среде с неоднородностями, в - сжимаемость газа, в - сжимаемость среды с неоднородностями, р - плотность среды.

приближении к давлению насыщения возможно образование стабильных микрозародышей, которые адсорбируются на поверхности пористой среды. Появление этого слоя приводит (вследствие эффекта «газового подшипника») к снижению фильтрационных сопротивлений и росту расхода флюида, который достигает своего максимума при давлении, немного превышающем давление насыщения. В непосредственной близости от давления насыщения увеличение размеров зародышей приводит к возникновению дополнительных гидравлических сопротивлений за счет закупоривания микропор, поэтому расход флюида начинает уменьшаться. При снижении давления до уровней, меньших рн, выделяется свободный газ, что

ведет к резкому увеличению фильтрационных сопротивлений.

Отметим, что во всех исследованных газожидкостных системах плотность и скорость звука не имеют особенностей в окрестности давления насыщения.

Возрастание поглощения звука в области давления насыщения обусловлено, по-видимому, следующим. Распространение звука в среде с микронеоднородностями в виде зародышей новой фазы сопровождается рассеянием мощности изучения W на длине x [7]

W = W0e ~ax, a = aNn,

где (7 - сечение рассеяния.

Принимая размеры з найти собственную частоту зародыша [7]