КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Объемная упругость нефти и водыПростейшая зависимость изменения объема однородной жидкости с изменением давления определяется законом Гука: где Vж—объем жидкости, соответствующий давлению р; DVж/Vж относительная объемная деформация при изменении; давления на dp; bж — постоянная для данной жидкости величина, называемая коэффициентом объемной упругости или коэффициентом сжимаемости жидкости. Если считать, что в формуле (1.1) давление измеряется в технических атмосферах (кг/см2), то коэффициент рж имеет размерность 1/ат. Коэффициент Рж характеризует податливость жидкости изменению ее объема с изменением давления. В формулу (1.1) вместо величины bж часто вводят обратную ей величину Рж, называемую модулем объемной упругости; Рж измеряется в кг/см2. Величины bж и Рж являются существенно положительными; знак минус в правой части формулы (1. 1) указывает на то, что с увеличением давления объем жидкости уменьшается. В большинстве задач, связанных с исследованием разработки нефтяных и артезианских пластов в условиях упругого режима, процесс движения жидкости в пласте можно считать изотермическим. Поэтому в данном параграфе и во всем последующем изложении речь идет о коэффициентах упругости, определяемых лишь для изотермического процесса деформации жидкости. Согласно закону Гука, выраженному при помощи формулы (1.1), относительная объемная деформация жидкости прямо пропорциональна изменению давления. Сохраняя предположение о постоянстве коэффициента bж и интегрируя уравнение (1.1), получим Определим произвольную постоянную С из условия Vж=Vож при р = ро; тогда после потенцирования из равенства (1.2) найдем С изменением давления объем жидкости изменяется весьма незначительно, т. е. величина коэффициента bж обычно очень мала. Судя по экспериментам, величина bж имеет порядок 10-5 1/ат или 10-4 1/ат. Если даже изменение давления (ро-р) велико и равно, например, нескольким сотням атмосфер, то величина произведения bж(po—р) будет малой. Учитывая это, выполним разложение в ряд экспоненциальной функции, стоящей в правой части равенства (1.3); пренебрегая в разложении членами второго и высшего порядка малости, получим откуда где DVж - изменение объема жидкости при изменении давления на конечную величину D р. Дифференцируя равенство (1.4), легко обнаружить, что Сравнивая формулы (1.1) и (1.6), убеждаемся в том, что благодаря малости деформации величину относительной объемной деформации можно относить либо к текущему значению объема жидкости Vж, либо к начальному значению ее объема Vож. Судя по формулам (1. 4) в (1.5), графиком зависимости относительной Рис. 1. График зависимости относительной объемной деформации жидкости от изменения давления.
объемной деформации [DVж]/Vож от изменения давления [Dр] служит прямая линия, проходящая через начало координат и имеющая угловой коэффициент, равный рж (рис. 1). Однако формулы (1. 1), (1.6) и график рис. 1 справедливы лишь при том условии, что объемная деформация жидкости подчиняется закону Гука. Экспериментальные исследования обнаруживают отклонения от закона Гука в поведении реальных жидкостей. Оказывается, что подсчитываемый по формуле (1. 5) коэффициент объемной упругости bж не остается постоянным для данной жидкости; при сохранении всех прочих условий коэффициент объемной упругости нефти и воды уменьшается с увеличением давления. Иными словами, для реальной жидкости график на рис. 1 следовало бы изобразить не прямой, а выпуклой (глядя со стороны оси ординат) кривой линией. Поэтому величину коэффициента bж, подсчитываемую по формуле (1. 5), следует рассматривать как среднее значение этого коэффициента в соответствующем интервале изменения давления Dр. Отклонения от закона Гука для воды и нефти оказываются, вообще говоря, очень малыми (при пересчетах мы их учитывать не будем), в тех диапазонах изменения давления, с которыми обычно приходится иметь дело при разработке нефтеносных и артезианских пластов в условиях упругого режима. Так, например, для чистой воды величина коэффициента объемной сжимаемости увеличивается на 6% или соответственно только на 3% при снижении давления от 200 до 1 атм или от 200 до 100 атм. Величина коэффициента объемной упругости нефти зависит, помимо давления, еще и от следующих факторов: температуры, количества растворенного в нефти газа, фракционного состава нефти и растворенного в ней газа. Чем выше температура нефти и чем больше газа в ней растворено, тем, вообще говоря, больше коэффициент объемной упругости нефти. Чем легче нефть, тем при прочих равных условиях больше коэффициент ее объемной упругости (см. § 2 и 3 главы XI). Судя по экспериментальным данным, для большинства различных пластовых нефтей отечественных месторождений величина коэффициента объемной упругости bн заключена (при пластовых условиях) в следующих пределах: При проведении типовых подсчетов, особенно применительно к пластовым условиям нефтяных месторождений восточных районов, вполне возможно считать, что Коэффициент объемной упругости воды также зависит, помимо давления, от температуры, количества газа, растворенного в воде, и от степени минерализации воды (см. §4 главы XI). Величина коэффициента объемной упругости воды bв увеличивается с увеличением количества растворенного газа и уменьшается с увеличением степени минерализации воды. Влияние степени минерализации очень существенно. Так, например, при атмосферном давлении и температуре 20° С при изменении давления на I атм объем чистой (неминерализованной) воды изменяется примерно (с погрешностью меньше 1%) на 1/22000 свою часть. Следовательно, можно считать, что для чистой воды при упомянутых выше условиях Однако сильно минерализованная пластовая вода девонских горизонтов Туймазинского нефтяного месторождения имеет удельный вес 1,18 и по данным Е. И. Суханкина и Д. А. Антонова (УфНИИ) коэффициент ее объемной упругости примерно в полтора раза меньше, чем для чистой воды, а именно Учитывая только что упомянутые данные и основываясь еще на обработанных Джонсом [50] результатах исследований, проведенных Додсоном и Стэндингом, можно считать, что величина коэффициента объемной упругости пластовых вод заключена в следующих пределах: К сожалению, следует отметить, что объемная упругость пластовых нефтей и вод до сих пор изучена значительно меньше, чем, например, их вязкость, растворимость в них газов и т.д. Дополнительные сведения, характеризующие величину и поведение коэффициента объемной упругости различных пластовых нефтей и вод, можно найти в курсах физики нефтяного пласта [68, 105], подземной гидравлики [191], в специальных брошюрах, монографиях и журнальных статьях [41, 42, 50, 83, 85—87, 122, 132, 133, 168, 187] (см., кроме того, главу XI).
Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 1896; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |