Материал: Разработка нефтяных месторождений.

При этом с практически оправданной точностью считают, что в изотермических условиях (T=const) газ как условный ком­ понент растворяется в условной нефти по закону Генри, т. е.

Если начальное содержание пластовых углеводородов тако­ во, что на объем дегазированной нефти VBo приходится огра­

ниченный объем Vrpo растворенного в ней газа, то при некото­ ром давлении риас весь газ будет растворен в нефти. Это дав­

ление называют д а в л е н и е м н а с ы щ е н и я .

лить экспериментальным путем в лабораторных условиях. Од­ нако в процессах извлечения нефти из недр состав пластовых веществ, давление и температура могут изменяться не только в пласте в целом, но и от точки к точке. Практически невоз­ можно экспериментально изучить все условия, которые могут сложиться в пластах, и поэтому необходимо уметь рассчиты­ вать фазовые состояния, опираясь на отдельные, «базовые» эксперименты.

Рассмотрим общие методические основы расчета фазового состояния многокомпонентного вещества, насыщающего нефтя­ ной пласт в неизотермических условиях. В большинстве слу­ чаев в пористых средах разрабатываемых пластов находятся две фазы — ж и д к а я и п а р о в а я (газовая). При определен­ ных условиях в поровом пространстве может появиться и твердая фаза — обычно парафин и неорганические соли. Ниже будем рассматривать только двухфазное (жидкость и пар) состояние веществ, насыщающих пласт. При этом начнем с отдельного, индивидуального вещества. Состояние вещества

дпаграмма) для данного вещества. На рис. 44 показана такая диаграмма для воды, из которой видно, что в области, нахо­ дящейся над кривой 1, называемой линией насыщения, вода находится в жидкой, а под ней — в паровой фазе. Точка 2 на кривой 1 называется кри тической . Ей соответствуют кри­ тическое давление ржр и критическая температура Тщ>. Справа

от вертикальной линиш, проходящей на диаграмме через крити­ ческую точку, вещество находится в закритическом состоянии. Если давление и температура соответствуют давлению и тем-

71

Псевдолинии насыщения и псевдокритические давление и тем­ пература разделяют области существования жидкой и паровой фаз для двухкомпонентной смеси таким же образом, что и для одного индивидуального компонента.

Для полного расчета давления, насыщенности объема фаза­ ми, содержания компонентов в фазах при заданном общем со­ ставе компонентов в объеме и заданной температуре недоста­ точно использовать только рТЧдиаграмму. Необходимо знать также экспериментально определяемые коэффициенты распре­ деления компонентов в фазах. Эти коэффициенты в теории фа­ зовых равновесий известны под названием «константы равно­ весия», хотя они по существу для реальных веществ не яв­ ляются константами. Константой Kip равновесия i-го компонен­ та в смеси из п компонентов называется отношение

где yi и Xi — молярные доли i-го компонента соответственно в

паровой и жидкой фазах. В псевдокритической точке различие между паром и жидкостью исчезает. Поэтому /Ср(рПкр, Тпкр) = = 1, где Рпкр, Т’пкр — псевдокритические давления и температу­

ры. Из рГ-диаграммы для бинарной смеси (см. рис. 45) видно, что псевдокритические давления и температуры зависят от об­ щего состава смеси и температуры Т. Константы равновесия,

т. е. коэффициенты распределения компонентов в паровой и жидкой фазах, зависят от отношения давления к псевдокритическому давлению и отношения температуры к псевдокритиче­ ской температуре, так что

углеводородов, для каждого из которых известны коэффициен­ ты распределения компонентов в паровой и жидкой фазах Kip. Составим уравнения фазовых концентраций. Пусть N — масса всех компонентов в некотором объеме V, Nr— масса всех ком­

Если разделить левую и правую части выражения (11.72) на сумму молекулярных масс всех компонентов, содержащихся в объеме V, то получим выражение

ло молей соответственно в газе и жидкости.

73

Для молярных долей компонентов в газе yi и жидкости ли имеем выражения

Nri

Молярную долю i-ro компонента в объеме в целом можно определить следующим образом:

^ Mi

Из приведенных выражений получим

компонентов при давлениях и температурах, близких к нормаль­ ным, в качестве уравнения газового состояния можно использо­

ального газа. В общем случае уравнение газового состояния может быть записано в виде

Система уравнений (11.77) — (11.79) позволяет определить дав­ ление р и составы газовой и жидкой фаз. В виду нелинейности уравнений их решение обычно получают также методом ите­ раций.

74

В тех случаях, когда в пористой среде пластов присутствуют неуглеводородные вещества, следует учитывать константы равновесия этих веществ с углеводородами. При отсутствии таковых можно для приближенных расчетов пользоваться представлением о смеси веществ в газовой фазе как о некото­ ром идеальном газе, а также считать,, что в жидкой фазе углеводородные компоненты не растворяются в неуглеводород­ ных. Решив основную задачу нахождения хи уи Y и р, можно

s жидкой фазы рассматриваемого объема V, следует использо­ вать значения кажущихся плотностей каждого из компонентов.

Значения плотностей и характер их изменения с давлением и температурой можно найти в специальной литературе.

Важным для разработки нефтяных и газовых месторожде­

ния из пласта насыщающих его веществ. Если нефть представ­

костью Ц2 и молярной концентрацией в смеси С2 и тяжелого, обладающего вязкостью р3 и молярной концентрацией в смеси С*з. При этом

нефть, как и вязкость нефти, уменьшается с ростом темпера­ туры, причем тем резче, чем больше их начальная вязкость. Вязкость газов также изменяется с температурой и давлением, хотя и не столь значительно, как вязкость нефти.

75