Значения поправочных коэффициентов на минерализацию в зависимости от температуры

Рассмотрим пример. Определить растворимость углеводородных газов в пластовой воде при давлении 10,5 МПа, температуре 35 °С и минерализации 30000 мг/л (3 %).

Решение. Для определения растворимости углеводородных газов в пластовой воде воспользуемся формулой (2.40).

Находим значение коэффициента растворимости газа (a) в пресной воде (используя рис. 2.8) при Т = 5 ^оС и Р = 10,5 МПа.

Величина a_{прес вод} = 2,16 м³/м³.

Величину поправочного коэффициента (k) на минерализацию в зависимости от температуры оцениваем, пользуясь табличными данными (табл. 2.5). Для нашего случая величину (k), примем приблизительно равную ≈ 0,07.

Растворимость углеводородного газа в пластовой воде (a_{пл вод}) рассчитываем по (2.40), как функцию, зависящую от давления, температуры и минерализации (a_рт):

a_рт = 2,16·(1 – (0,07·3) = 2,16·0,79 = 1,7 (м³/м³).

Рис. 2.8. Зависимость растворимости природного газа в пресной воде от

температуры при различных давлениях

С возрастанием температуры и минерализации растворимость газа любой природы в воде уменьшается (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Кривые растворимости газа в чистой и соленой воде при различных температурах и давлениях:1,2 – дистиллированная вода; 3,4 – 2М раствор NaCl

Растворимость углеводородов в воде от температуры описывается сложной зависимостью. С увеличением температуры растворимость углеводородов в воде вначале уменьшается (рис. 2.10), а затем возрастает, пройдя через минимум.

Причём, температура минимальной растворимости различных углеводородных газов возрастает с увеличением размера молекулы газа. Температура минимальной растворимости газов зависит и от давления.

Рис. 2.10. Изменение температуры минимальной растворимости этана

в зависимости от давления при 0 ^oС

Коэффициент растворимости нефтяных газов в воде изменяется в широких пределах и достигает 4–5·10^–5 м³/(м³·Па).

2.8. Эффект Джоуля–Томсона

При движении газа по пласту через сужения в каналах (сужения в поровых каналах, извилистость пор) наблюдается процесс, аналогичный дросселированию, так называемый дроссельный эффект.

Дросселирование – расширение газа при прохождении через местное гидравлическое сопротивление (штуцер, задвижку, регулятор давления, различные негерметичности в оборудовании промыслов и другие), сопровождающее изменением температуры.

Из термодинамики известно, что дроссельный процесс характеризуется постоянством теплосодержания.

Изменение температуры газов или жидкостей при изоэнтальпийном расширении называется эффектом Джоуля–Томсона. Интенсивность изменения температуры при изменении давления характеризуется коэффициентом Джоуля – Томсона:

DТ = a · DР, (2.41)

где DТ – изменение температуры;

a – коэффициент Джоуля–Томсона, зависит от природы газа, давления, температуры;

DР – изменение давления.

Выделить область проявления закона Джоуля–Томсона в пластовых условиях сложно. Температурные изменения в пласте проявляются за счёт:

· изменения теплоёмкости жидкостей и пород;

· изменения упругих свойств пород при изменении давления;

· конвективной передачи тепла при контактном разгазировании;

· других процессов.

Сама величина изменения температуры в пласте очень мала, а за счёт неравномерного падения давления в литологически неоднородных пластах будет ещё меньше. Понижение температуры при движении газа в пласте даже при больших перепадах давления сравнительно невелико. В пластовых условиях, как правило, движение газа происходит в изотермических условиях.

Ближе к забою, особенно в забойных штуцерах, процесс дросселирования газа может привести к значительному снижению температуры, что имеет большое значение при эксплуатации нефтяных месторождений с высоким содержанием парафина.