Реологические свойства нефтий. Реологические свойства это нефти


Реологические свойства нефтий — Мегаобучалка

 

Вязкость влияет на реологические свойства нефтей.

Реология – наука, изучающая механическое поведение твердо-жидкообразных тел, структурно–механические свойства нефтей.

В уравнении 3.7 координату скорости (dv) можно представить как dx /dt, где x - длина пути в направлении скорости движения v, а t – время. Величина dx/dy характеризует сдвиг (γ) слоев, деформацию. Соотношение F/A – есть величина касательного напряжения (τ), развиваемое в движущихся слоях жидкости. Тогда, для ньютоновских жидкостей уравнение Ньютона можно записать:

 

dγ/dt = τ/μ. (4.9)

 

Уравнение 4.9, описывающее связь между касательным напряжением (τ) и скоростью сдвига (dγ/dt), называется реологическим.

У ньютоновских жидкостей скорость сдвига пропорциональна касательному напряжению (давлению) и обратно пропорциональна вязкости жидкости (рис. 4.5). По аналогии с законом Гука: упругое поведение характеризуется пропорциональностью между напряжением и деформацией сдвига.

Вязкость ньютоновской жидкости (μ) зависит только от температуры, давления.

Рис. 4.5. Схема сдвига слоев жидкости

Вязкость неньютоновской жидкости (μ) зависит от температуры, давления, скорости деформации сдвига и времени нахождения в спокойном состоянии.

Реологические характеристики нефтей в значительной степени определяются содержанием в них смол, асфальтенов и твердого парафина.

Вязкопластичное течение жидкости описывается уравнением Бингама:

 

τ = τо + μ* (d γ/dt), (4.10)

 

где τо – динамическое напряжение сдвига;

μ* – кажущаяся вязкость пластичных жидкостей, равная угловому коэффициенту линейной части зависимости dγ/dt = ƒ(τ).

Движение вязкопластичных нефтей аппроксимируется степенным законом зависимости касательного напряжения (τ) от модуля скорости деформации (dγ/dt):

τ = К(dγ/dt)n, (4.11)

 

где К – мера консистенции жидкости;

n – показатель функции.

С увеличением вязкости величина консистенции жидкости возрастает. Линии консистентности для различных типов реологически стационарных неньютоновских жидкостей приведены на рис. 4.6.

При n = 1, уравнение 4.11 описывает течение ньютоновских жидкостей (рис. 4.6., кривая 3), проявляющие упругие свойства. К ньютоновским жидкостям относятся, растворы индивидуальных углеводородов, смеси углеводородов до С17, газоконденсатные системы, легкие нефти, молекулярные растворы.

При n < 1 поведение нефти соответствуют псевдопластикам (кривая 2) – упруго-пластичной жидкости. Примером могут служить нефти, компоненты которых склонны к образованию надмолекулярных структур, высокопарафинистые дегазированные нефти, высокополимерные буровые растворы и др.

При n > 1 поведение нефти соответствует дилатантной жидкости (кривая 4) – вязко-пластические жидкости. Примером могут служить буровые растворы, водные растворы полимеров для повышения нефтеотдачи, представляющие собой высокомолекулярные соединения со сложным строением молекул и др.

Реологическая кривая 1 (рис. 4.6) относится к бингамовским пластикам – пластическая жидкость.

Рис. 4.6. Виды линий консистентности: 1. – бингамовские пластики; 2. – псевдопластики; 3. – ньютоновские жидкости; 4. – дилатантные жидкости

 

В состоянии равновесия нефтяная система ведет себя как пластическая жидкость и обладает некоторой пространственной структурой, способной сопротивляться сдвигающему напряжению (τ), пока величина его не превысит значение статического напряжения сдвига (τо). После достижения некоторой скорости сдвига, нефть способна течь как ньютоновская жидкость. Примером пластической жидкости могут служить нефти с высоким содержанием парафина при температурах ниже температуры кристаллизации, аномально-вязкие нефти, с высоким содержанием асфальтенов, структурированные коллоидные системы, используемые для повышения нефтеотдачи пласта.

4.4. Газосодержание нефтей

От количества растворенного в нефти газа зависят многие ее свойства: плотность, вязкость и др. Свойства нефти в пластовых условиях будут существенно изменяться за счет растворения в ней нефтяного газа (Го):

 

Свойства нефти = f (Го), Го = f (Тпл, Рпл, Рнас). (4.12)

 

Количество, которого зависит от пластовых температур (Тпл), давлений (Рпл) и от давления насыщения газонефтяных залежей.

Этот показатель в технологическом смысле называют газовым фактором:

Го = Vг/Vн, (4.13)

 

где Vг – объём выделившегося газа из объёма нефти (Vн) при н.у.

Соотношение (4.13) описывает величину полного газосодержания (Го). Величина газового фактора (Го) характеризует количество газа (в м3), содержащееся в 1 тонне нефти (в м3). Различают газовый фактор объёмный [м3/м3] и весовой [м3/т]. Величина его определяет запасы попутного газа нефтяной залежи. Газовый фактор определяют по результатам разгазирования глубинных проб нефти.

В газонефтяных залежах может на 1 м3 нефти содержаться до 1000 м3 газа. Для газоконденсатных залежей на 1 м3 конденсата может приходиться до 900-1100 м3 газа (газоконденсатный фактор).

По данным Требина Г.Ф. около 50 % залежей из 1200 имеют газовый фактор от 25 до 82 м3/м3. То есть в 1 м3 нефти в пластовых условиях растворено от 25 до 82 м3 газа.

Для нефтяных месторождений Западной Сибири величина газового фактора изменяется в диапазоне от 35 до 100 м3/м3, для нефтегазовых залежей величина газового фактора может доходить до 250 м3/м3.

 

megaobuchalka.ru

Ответы@Mail.Ru: что означает реология нефти

Реология (от греч. ρέος, «течение, поток» и -логия) — раздел физики, изучающий деформации и текучесть вещества. Изучая деформационные свойства реальных тел реология занимает промежуточное положение между теорией упругости и гидродинамикой. Исходные понятия реологии — ньютоновская жидкость, вязкость которой не зависит от режима деформирований, и идеально упругое тело, в котором в каждый момент времени величина деформации пропорциональна приложенному напряжению. Эти понятия были обобщены для тел проявляющих одновременно пластичные (вязкостные) и упругие свойства. Практические приложения реологии описывают поведение конкретных материалов при нагрузках и при течении. Любой кристалл или агрегат кристаллов, при определённых условиях, может быть пластически деформирован. Пластическая деформация кристаллов реализуется посредством направленного движения в нём дислокаций и вакансий. Под действием на кристалл внешней силы в объёме кристалла появляются напряжения, которые снимаются дефектами. Если сила превышает некий порог, то происходит хрупкое разрушение объекта.

Если нефть представляет собой свободнодисперсную систему, то ее течение качественно совпадает с течением гомогенных жидкостей, т. е. при ламинарном режиме течения сохраняется пропорциональность между напряжением сдвига и скоростью сдвига. Количественно отличие выражается в том, что вязкость системы оказывается выше вязкости чистой (гомогенной) жидкости, т. к. дисперсные частицы оказывают дополнительное сопротивление перемещению слоев жидкости.

Наличие структуры в жидкости изменяет характер кривых течения.

Широкий спектр размеров частиц в нефтяной дисперсной системе (НДС) и их взаимодействие между собой обусловливает большое разнообразие реологических свойств нефтей.

Нефти, представляющие собой связнодисперсную систему, уравнению Ньютона не подчиняются, т. к. при их течении утрачивается пропорциональность между приложенной нагрузкой (напряжением сдвига) и вызываемой ею деформацией (скоростью сдвига) , кривая 2, рис. 10. Жидкость продолжает сохранять способность к течению при сколь угодно малых напряжениях сдвига, но по мере увеличения скорости сдвига в жидкости происходит разрушение еще слабых связей между ассоциатами, упорядочение взаимного положения и ориентация частиц относительно направления потока. Все это приводит к относительному уменьшению прилагаемого к жидкости напряжения сдвига  и кривая течения 2 становится обращенной выпуклостью к оси . Такие жидкости называются псевдопластичными.

Вот здесь очень большая статья по этому вопросу: [ссылка заблокирована по решению администрации проекта]

otvet.mail.ru

Реологическая характеристика - нефть - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Реологическая характеристика - нефть

Cтраница 3

Свойства жидкости, от которых зависит характер их течения, называются реологическими. В трубопроводном транспорте реологические характеристики нефтей оцениваются следующими параметрами: вязкостью ( ньютоновской), пластической вязкостью, эффективной вязкостью, начальным ( статическим) напряжением сдвига, предельным динамическим напряжением сдвига и температурой застывания.  [31]

Сложное внутреннее строение различных жидкостей, в том числе нефтей и нефтепродуктов, обусловливает большое разнообразие их реологического поведения. В связи с этим при проектировании и эксплуатации трубопроводных систем появляется необходимость в изучении реологических свойств перекачиваемых жидкостей, т.е. свойств от которых зависит характер их течения. В трубопроводном транспорте реологические характеристики нефтей и нефтепродуктов оцениваются следующими параметрами: вязкостью ( ньютоновской), пластической вязкостью, эффективной вязкостью, начальным ( статическим) напряжением сдвига, предельным динамическим напряжением сдвига и температурой застывания.  [32]

Нефть представляет собой сложную систему, состоящую из веществ, имеющих самый разнообразный состав и свойства. Основную часть нефти составляют жидкие углеводороды разных классов и различного молекулярного веса. Такой состав нефти определяет своеобразие ее свойств. Вязкость нефти зависит от содержания в ней газообразных, жидких и твердых веществ, а также от дисперсности последних. Значительное влияние на реологические характеристики нефтей оказывают смолы и асфаль-тены. У нефтей, содержащих эти компоненты, наблюдаются аномалии вязкости-вязкость зависит от напряжения сдвига и меняется в широких пределах при изменении скорости течения. В связи с этим важное значение имеет изучение закономерностей в содержании смол и асфальтенов в нефтях, так как аномалии вязкости нефти в пластовых условиях могут привести к ухудшению показателей разработки нефтяных залежей.  [33]

Среди всех исследованных водорастворимых синтетических полимеров выделены полимеры акриламида, которые снижают подвижности их водных растворов в пористой среде за счет неньютоновского характера течения, адсорбции и механического улавливания полимера. Это приводит к увеличению безводной и конечной нефтеотдачи. Отмечается, что оптимальное содержание полимера в растворе составляет от 0 01 до 0 15 %; при этом оптимальный объем оторочек составляет 20 - 40 % от объема пор пласта. Из приведенных в работах данных следует, что прирост нефтеотдачи происходит за счет снижения проницаемости высокопроницаемых пропластков; превалирующее влияние на эффективность полимерного заводнения оказывают водонасыщенность пласта перед закачкой полимерного раствора, степень неоднородности пласта и вязкость нефти. Неоднородность пласта оказывает существенное влияние на эффективность метода при маловязких нефтях ( менее 10 мПас), при повышенных вязкостях нефти решающее влияние на нефтеотдачу оказывают реологические характеристики нефти за счет уменьшения вязкостной неустойчивости.  [34]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru