Растворимость газов в нефти и воде. От количества растворённого в пластовой нефти газа зависят все её важнейшие свойства: вязкость, сжимаемость

От количества растворённого в пластовой нефти газа зависят все её важнейшие свойства: вязкость, сжимаемость, термическое расширение, плотность и т.д.

Распределение компонентов нефтяного газа между жидкой и газообразной фазами определяется закономерностями процессов растворения. Способность газа растворятся в нефти и воде имеет большое значение на всех этапах разработки месторождений от добычи нефти до процессов подготовки и транспортировки.

Процесс растворения для идеального газа при небольших давлениях и температурах описывается законом Генри:

V_г = a P V_ж или , (3.26)

где V_ж – объём жидкости-растворителя;

a – коэффициент растворимости газа;

V_г – количество газа, растворённого при данной температуре;

P – давление газа над поверхностью жидкости;

K – константа Генри (K=f(a)).

Коэффициент растворимости газа a показывает, какое количество газа

Растворяется в единице объёма жидкости при данном давлении:

. (3.27)

Коэффициент растворимости зависит от природы газа и жидкости, давления, температуры.

Минимальное давление, при котором весь газ растворяется в жидкости, (т.е. переходит в жидкое состояние), называется давлением насыщения .

Если пластовое давление меньше давления насыщения, то часть газа находится в свободном состоянии (залежь имеет газовую шапку). Если пластовое давление больше давления насыщения, то говорят, что нефть “недонасыщена” газом и весь газ растворён в нефти.

Природа воды и углеводородов различается, а, следовательно, углеводородная составляющая нефтяного газа растворяется в воде хуже, чем в нефти.

Неуглеводородные компоненты нефтяного газа, такие как СО, СО₂, Н₂О, N₂, газирована (5 м³ газа СО и СО₂ на 1 т воды).

С повышением давления растворимость газа растет, а с повышением температуры – падает. Растворимость газа зависит также от минерализации воды.

Разные компоненты нефтяного газа обладают разной способностью растворятся в жидкостях, причем с увеличением молекулярной массы газового компонента растет коэффициент растворимости.

Количество выделившегося из нефти газа зависит не только от содержания газа в нефти, но и от способа дегазирования. Различают контактноеразгазирование, когда выделившийся газ находится в контакте с нефтью, и дифференциальноеразгазирование, когда выделившийся из нефти газ непрерывно отводится из системы.

Строгое соблюдение условий дифференциального дегазирования затруднено, поэтому используется многократное (ступенчатое) дегазирование.

В процессе добычи нефти встречаются оба способа дегазирования. В начальные периоды снижения давления от давления насыщения, когда газ ещё неподвижен относительно нефти, происходит контактное разгазирование. В последующий период, по мере выделения газа из нефти, газ быстрее движется к забою скважины и происходит дифференциальное разгазирование.

Коэффициент разгазирования – количество газа, выделившегося из единицы объёма нефти при снижение давления на единицу.

При движении газа по пласту наблюдается т. н. дроссельный эффект – уменьшение давления газового потока при его движении через сужения в каналах. При этом наблюдается изменение температуры. Интенсивность изменения температуры при изменении давления характеризуется коэффициентом Джоуля-Томсона:

(3.28)

где DТ – изменение температуры;

a - коэффициент Джоуля-Томсона (зависит от природы газа, давления, температуры);

DР – изменение давления.