Вязкость пластовой нефти

Вязкость пластовой нефти.

Вязкость пластовой нефти почта всегда значительно отличается от вязкости дегазированной, вследствие большою количества растворенного газа, повышенной пластовой температуры и давления. При этом все нефти подчиняются следующим общим закономерностям: вязкость их уменьшается с повышением газа в растворе и увеличением температуры Повышение давления вызывает некоторое увеличение вязкости и заметно лишь при давлениях выше давления насыщения. Вязкость пластовых нефтей изменяется от десятых долей до сотен и более мПа·с.

Различают расчетные и экспериментальные методы определения вязкости пластовых нефтей. Экспериментальные основаны на применении универсального шарикового вискозиметра высокого давления (ВЕДУ), схема которого и порядок заполнения пластовой нефтью приведены на рис. 10.4 и 10.5.

71

Рисунок 10 5 — Схема заполнения вискозиметра пробой пластовой нефти.

1 - вискозиметр,

2 - манометр,

3 - контейнер с пробой пластовой нефти,

4 - буферная емкость,

5 - пресс (насос);

6 - термостат

Вязкость определяется по времени качения шарика (рис. 10.4) внутри не­магнитной трубки 6, заполненной исследуемой нефтью или водой. В верхнем по­ложении шарик удерживается соленойдной катушкой 2, образующей с сердечни­ком 3 электромагнит. В нижней части цилиндра установлены индуктивные катушки 8, соединённые с усилителем и электрическим секундомером. При включе­нии секундомера автоматически отключается электромагнит, и шарик начинает падать в исследуемой жидкости. Дойдя до нижней

72

части трубки, он попадает в поле индуктивных катушек 8 и создаёт дополнительную электродвижущую силу, под действием которой срабатывают реле, разрывающие электрическую цепь се­кундомера. При повторном опыте шарик возвращают в верхнее положение пово­ротом вискозиметра.

Задача 10.4 Определить динамическую вязкость нефти при двух значениях давления: при пластовом и при давлении несколько большем, чем давление насыще­ния, если известны и экспериментально определены следующие данные (табл. 10 3 и табл. 10.4):

Решение.  Для расчётов используем данные первого варианта. При проведении опыта выбираем диаметр шарика dt = 0,634 см, угол наклона вискозиметра ц > 15°, а постоянную К = 0,00593. Вязкость определяем при двух указанных давлени­ях.

Подставляя экспериментальные данные в нижеследующую формулу полу­чим:

При пластовом давлении получим:

Р20 = 28.79·10-3 ·(7770-730)·0,00593 = 1,2 мПа·с.

Исходные значения параметров

Таблица 10.3

Наименование параметра	Значение параметра
Варианты заданий
1	2	3	4
1)	Плотность нефти рн,  кг/м3
- пластовой	730	745	728	736
- при давлении насыщения	725	737	724	731
2)	Пластовое давление рлг, МПа	20	21	18	23
3)	Давление несколько большее чем давление насыщения рнас МПа	12	14	10	15
4)	Диаметр калиброванной  трубки вискозиметра D, см	0.645	0.650	0.640	0.643
5)	Диаметры шариков, см -d1	0.634	0.638	0.612	0.635
1	2	3	4	5	6
-d2	0.620	0.626	0.598	0.622
б)	Плотность шарика pш, кг/м3	7770	7770	7770	7770
7)	Постоянная вискозиметра К·10-3	5.93	6.43	5.71	5.89
8)	Угол наклона вискозиметра ц, град	15	15	15	15

Время падения шарика в калиброванной трубке.

Таблица 10.4

Время падения шарика ф, с	фср, С	Время падения шарика ф, с	фср, с
Варианты задания
1	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3	4
При давлении 20 МПа	При давлении 12 МПа
28,79	25,78	52,23	23,17	28,79	25,78	52,24	23,17	21,63	18,61	44,74	1833	21,60	18,60	44,74	18,33
28,80	25,80	52,24	23,16	21,59	18,60	44,75	18,33
28,79	25,79	52,25	23,18	21,58	18,59	44,74	18,34
28,78	25,78	52,24	23,17	21,60	18,60	44,73	18,32

При давлении несколько большем давления насыщения

м12= 21,6·10·(7770- 725)·0,00593= 0,9 мПа-с.

Для каждого сочетания диаметра трубки (D), диаметра шарика d и  угла наклона вискозиметра (ц) существует значение вязкости, ниже которого формула (*) неприменима. Значение вязкости, при котором нарушается линейность зависимости вязкости от времени г называется критическим.

Найдем критическое значение вязкости (µкр) по формуле.

где  d - диаметр шарика, см.

Коэффициент К' и критическое число Рейнольдса (Reкр) находим по графи­кам (рис. 10.6 и 10.7) в зависимости от отношения диаметров d/D.

74

При диаметре шарика d, = 0,634 см di/D=  0,982, К'= 4-10-6 и Rev = 23. Тогда критическое значение вязкости будет:

Для диаметра шарика d2= 0,620 см критическое значение вязкости 1гри d2/D=0,961; К' = 2,5·105; Reкр= 17

Рисунок 10 6 — Зависимость коэффициента Кґ от отношения диаметров d/D

Рисунок 10.7 — Зависимость критического числа Рейнольдса от отношения диаметров.

75

Так как для диаметра шарика d2 = 0,620 см критическое значение вязкости получается выше вязкости пластовой нефти, то выбор шарика d1 = 0,634 см был произведён правильно.