Исследование физических свойств нефтей

 

В  пластовых условиях физические свойства нефти значительно отличаются от свойств ее на поверхности.  Это объясняется повышенным давлением и  температурой на глубине, а главное, способностью нефти погло­щать газ при увеличении давления. С обогащением нефти газом плотность ее уменьшается, с повышением  температуры сильно снижается вязкости нефти то есть она становится более подвижной. Изменяются и другие ее свой­ства. Этому же способствует растворение в нефти газа.

Исследование в лабораториях физических свойств нефтей в пластовых условиях проводят на установках УИПН – 2М, на которых определяют, а затем и рассчитывают физические свойства нефтей в пластовых  условиях: давление насыщения нефти газом, коэффициент сжимаемости, газосодержание, плотность, объемный коэффициент, усадку нефти и растворимость газа в нефти. Полный комплекс исследований (однократное и ступенчатое разгазирование) занимает длительное время и поэтому задача настоящей работы ограничивается лишь опытом однократного разгазирования. Из опыта однократного разгазирования должны быть получены данные, необходимые для расчета коэффициента газосодержания, объемного коэффициента и плотности пластовой нефти. Опыт производится после исследования зависимости между давлением и объемом нефти.

 

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

 

Установка УИПК-2М состоит из трех блоков (рис. 5.1): основного циркуляционного блока и двух вспомогательных - блока для перевода пробы и циркуляционного блока. Циркуляционный блок расположен по обе стороны вертикального металлического щита. Кроме того, на щите размещены: напорный бачок с промывочной жидкостью, два распределительных манифольда, манометр и ключи управления установкой. К циркуляционному  блоку присоединяется  вискозиметр высокого давления с электросекундомером.  В комплекс  установки  входит термостат,  предназначенный для термостатирования  циркуляционных систем установки.

Циркуляционный   блок  предназначен для  перевода нефти из контейнера в систему, поддержания в ней давления  и температуры. Циркуляционный блок состоит из измерительного пресса (22), циркуляционного электромагнитного насоса, ЦЭН (12) и двух манифольдов, соединяющих эти приборы. Измерительный пресс – сосуд высокого давления,  служит для измерения объема и давления в установке. Емкость пресса - 200 см³  максимальное рабочее давление 300 кг/см ³. Состоит из цилиндра, внутри  которого находится

 

Рис. 5.1.  Принципиальная схема установки  УИПН - 2

 

плунжер. Плунжер перемещается электромотором через червячный редуктор.  Если  необходимо выпустить малую порцию, подача плунжера осуществляется ручным приводом пресса. Предназначен ЦЭН для перемешивания пробы с целью установки фазового и термического равновесия. Верхний циркуляционный манифольд (система штуцеров и вентилей) служит для соединения циркуляционного насоса с верхним штуцером пресса, для выпуска нефти и газа  при проведении исследования  и для соединения системы с вакуумным блоком и бачком с промывочной жидкостью. Нижний циркуляционный манифольд соединяет ЦЭН с нижним штуцером пресса для слива нефти после проведения анализа, для присоединения образцового манометра. Два вспомогательных манифольда  расположены на щите справа и слева над прессом, соединяют циркуляционную систему с вспомогательными блоками.

Блок для перевода пробы  из пробоотборника или контейнера в циркуляционную систему,  состоит из напорного бачка (10),  жидкостного регулируемого насоса (НЖР)  и промежуточной емкости (4).  Напорный бачок и насос заполняется трансформаторным маслом. Промежуточная емкость - толстостенный металлический сосуд  высокого давления. Перевод пробы происходит следующим образом:  НЖР нагнетает в промежуточную емкость масло,  которое вытесняет соленую воду из этой емкости, соединенной трубопроводом с нижним вентилем контейнера. Соленая вода вытесняет нефть в систему. За давлением в системе наблюдают по техническому манометру (11), установленному на панели. По окончанию перевода давление  сбрасывается.

Вакуумный блок  предназначен для вакуумирования циркуляционного блока перед заполнением пробой нефти.  Он включает в себя вакуумный насос, ловушку и пружинный вакууметр (1).  Вакуумный блок соединен трубкой с циркуляционной системой. Систему вакуумируют перед заполнением ее пробой нефти. На пути от циркуляционной системы до вакууметра установлена емкость (ловушка), предназначенная для улавливания промывочной жидкости и предотвращения ее попадания в вакуумную линию.

Висказиметр служит для определения вязкости пластовых нефтей и вод выше 0,5 сантипуаза при давлении до 500 кг/см ². Вязкость определяется по времени качения шарика в наклонной трубке, заполненной жидкостью. Вискозиметр (рис. 5.2) представляет толстостенный цилиндр (7), помещенный в термостатирующую рубашку (5). В верхней части цилиндра находится проходной штуцер (1), через который происходит заполнение прибора, а в нижней – проходной вентиль (9).  Внутри цилиндра помещена трубка 6 из нержавеющей стали, со строго выдержанным внутренним диаметром и тщательно обработанной внутренней поверхностью. Внутри трубки  под силой собственного веса  свободно  перемещается  стальной  шарик  (4). В верхней  части  корпуса  цилиндра установлена соленоидная катушка (2), которая в паре с сер-

Рис. 5.2. Схема вискозиметра

рдечником (3) соста­вляет электромагнит. При прохождении электрического тока через обмотку соленоидной катушки стальной шарик удерживается в крайнем верхнем положении. В нижней части корпуса цилиндра уста­новлены индуктивные катушки (8), связан­ные с усилителем и электросекундомером. Электрическая схема вискозиметра выполнена таким образом, что в момент отключения электромагнита автоматически включается секундомер, при этом шарик начинает движение вниз. При дос­тижении крайнего положения шарик попадая в поле индуктивных катушек, соз­дает дополнительную электродвижущую силу, увеличиваемую до значения, доста­точного для срабатывания реле,  кото­рое разрывает цепь секундомера и оста­навливает его, фиксируя время прохождения шарика по трубке. Вискозиметр имеет три угла наклона: 150, 300 и 450. Точность  измерения  времени по секундомеру составляет 0,01 секунды.   Вязкость на вискозиметре  определяется по времени качения  шарика   внутри   калиброванной   трубки, заполненной исследуемой жидкостью.  Путем калибровки вискозиметра определяется его постоянный коэффициент (К). При калибровке  вискозиметр заполняется рядом эталонных жидкостей, (этиловый эфир, ацетон, циклогексан, этиловый спирт) охватывающих весь диапазон измерения вязкости. В результате исследований получают постоянные вискозиметра: при угле 450 – К1;  при угле 300 – К2; при угле 150 – К3.

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛАСТОВЫХ НЕФТЕЙ

 

Исследование пластовых проб сводится к четырем операциям:

1. Определение давления насыщения;
2. Однократное разгазирование;
3. Определение вязкости в пластовых условиях;
4. Ступенчатое разгазирование.

По данным, получаемым в результате проведения этих операций, кроме давления насыщения и вязкости определяют :коэффициент сжимаемости неф­ти, газосодержание, объемный коэффициент, усадка, плотность пластовой нефти и коэффициент растворимости газа.