Файл: Бабалян, Г. А. Физико-химические процессы в добыче нефти.pdf

личных промежутках времени t дегазации и растворения (капил­ ляр диаметром 600 мк, температура 297°К). Аналогичные данные были получены при /?Нб= 55 кгс/см2 и температурах 308 (табл. 43) и 323° К.

Рис. 96. Зависимость отношения объема вы­ делившегося углекислого газа Ѵг к общему объему пробы V от давления дегазации и растворения газа при t, мин; а — 8; 6 — 30;

в— 60; г — 120.

/— дегазация; 2 — растворение.

м г/ ѵ , %

Рис. 97. Зависимость величины гистерезиса - — , %, от времени де­

газации при Г=323° К и давлениях, кгс/см2:

/ — 51: 2 — 56.

Объем выделившегося газа не совпадает с объемом растворив­ шегося, наблюдается гистерезис. Чем больше t, тем при более вы­ соком давлении начинается выделение пузырьков. Это указывает на то, что в условиях капилляра необходимо достаточно большое время на образование и формирование пузырька в жидкости. Ве­ личина гистерезиса плавно убывает с увеличением t (рис. 97).

177

Исследования со смесью этана с этиленом, пропаном и пропи­ леном проводились в капиллярах диаметрами 30, 48, 96, 200 и 600 мк при температурах 293, 297 и 303° К, меньших критической для чистого этана (304°К). Зависимость давления начала выделе­ ния газа от температуры при времени выдержки на каждом дав­

рд, игс/см2

Величина давления начала выделения газа резко убывает, на­ чиная с диаметра 96 мк. Отношение поверхности к объему для этого капилляра равно 4/с- Уменьшение диаметра с 600 до 96 мк уменьшает это отношение более чем в 6 раз, при уменьшении диа­ метра до 30 мк — до 20 раз.

В результате, чем меньше диаметр капилляра, тем меньше ока­ зывается газонасыщенность жидкости и больше необходимое для выделения газа снижение давления.

Таким образом, выделение газа из неполярной углеводородной жидкости в капилляре в рассматриваемых условиях опытов про­ исходит при давлениях меньших, чем в бомбе РѴТ как при гидро­ фобной поверхности (ртуть), так и при гидрофильной (отсутствие ртути.). При гидрофобной поверхности требуется меньшее сниже­ ние давления для выделения газа.

В процессах выделения и растворения газа наблюдается гисте­ резис. С увеличением времени дегазации и растворения гистерезис убывает.

178

С уменьшением диаметра капилляра давление начала выделе­ ния газа уменьшается, т. е. газонасыщенность жидкости при за­ данном снижении давления возрастает.

Зависимость между давлением начала выделения газа и тем­ пературой в капилляре сохраняется линейной — такой же, как и для бомбы.

3. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И ПАВ

При исследовании процесса выделения газа в электрическом поле пробу помещали между двумя параллельными пластинами,

В опытах с раствором углекислого газа в изооктане при наличии электрического поля число пузырьков и давление начала выделе­ ния газа увеличивались.

В опытах со смесью углеводородов число одновременно возни­ кающих пузырьков в электрическомполе увеличивалось до пяти вместо одного или двух при отсутствии поля. При этом давление начала выделения газа не менялось, хотя объем выделенного газа увеличивался в 4,3 раза.

Полученные результаты свидетельствуют о возможности при­ менения электрического поля для повышения интенсивности выде­ ления газа из нефти в призабойной зоне. В частности, этот эффект может быть использован для увеличения к. п. д. подъемника, для чего необходимо усилить процесс выделения газа из нефти.

Таким образом, приложение электрического поля способствует более полному использованию энергии растворенного газа для подъема нефти и вытеснения ее из порового пространства газом.

Для изучения влияния поверхностно-активных веществ на про­ цесс выделения газа к раствору углекислого газа в изооктане до­ бавляли нефтерастворимое ПАВ ОП-4 и нафтеновую кислоту.

Добавка ПАВ (0,03% вес.) увеличивала объем выделившегося газа на первой ступени дегазации при 297° К с 2,5 до 3,7% объемн., на второй ступени (0,01% вес.) при 308°К — с 5,5 до 8,8% объемн. Газ в присутствии ПАВ выделялся при более высоком давлении (на 0,5 кгс/см2). Число пузырьков оказывалось большим в 2 раза на последующих ступенях дегазации.

При добавке нафтеновой кислоты (0,5% вес.) давление, при котором начиналось выделение газа, оказалось на 1,2 кгс/см2 выше. В этом случае объем выделившегося газа при 308° К на первой ступени дегазации увеличился с 5,5 до 9,4% объемн., при этом число пузырьков было то же, что при отсутствии нафтеновой кис­ лоты и возрастало на последующих ступенях дегазации до 2 раз.

Параллельно были проведены исследования и в бомбе РѴТ. Предполагалось, что выделение газа в процессе дегазации прекра­ щается при стабилизации давления. Результаты опытов представ­ лены на рис. 100. Из кривых 1 и 2 видно, что добавка ОП-4 значи­

179

тельно ускоряет процесс выделения газа, а стабилизация давле­ ния наступает раньше. Поэтому, возможно, будет целесообразным в тех случаях, когда необходимо вызвать в призабойной зоне ин­ тенсивное выделение газа из нефти в процессе освоения скважин,

предыдущем случае, до давления, соответствующего началу появ­ ления газовой фазы (в обоих случаях 43 кгс/см2). Затем опреде­ лялось время растворения при давлениях, равных и больших давления насыщения рВбАаналогичные опыты проводились и при снижении давления до 38 кгс/см2. Таким образом первому случаю соответствовало снижение давления Ар ниже рвб на 3,8 кгс/см2, второму — на 8,8 кгс/см2. Результаты представлены на рис. 101. С увеличением глубины дегазации, т. е. с увеличением объема вы­ делившегося из раствора газа, время полного растворения газа возрастает.

На рис. 102, 103 представлены аналогичные кривые для раст­ вора углекислого газа в изооктане при более высоких температу­ рах: 307 и 323° К- Для этого же раствора на рис. 104 приведены зависимости времени полного растворения газа от температуры при различных значениях Ар = р — раб. С повышением темпера­ туры время полного растворения газа уменьшается. Когда раст­ ворение газа происходит при р = рВб (кривая 3), время полного растворения с повышением температуры уменьшается более резко.

По данным рис. 101—103 были построены зависимости отноше­

углекислого газа в воде. Как видно, кривые при разных глубинах дегазации накладываются друг на друга. То же наблюдается и для раствора углекислого газа в изооктане. Из этого следует, что

180

На рис. 106 представлена зависимость времени полного раст­ ворения газа при рІрПб=\ от отношения объема выделившегося газа і'г к общему объему V газа и жидкости для раствора угле-

t, мин

t, мин

ны дегазации для растворов углекислого газа в изооктане и воде при Г=297°К. Зависимости носят экспоненциальный характер.

Аналогичные исследования были проведены с девонской нефтью (давление насыщения 69,4 кгс/см2 при пластовой температуре 307°К, газовый фактор 26 м3/т, содержание азота в газе 22%, вязкость 7,2 спз при давлении насыщения). Данные опытов при­ водятся па рис. 108. Время1 полного растворения газа в нефти с повышением температуры убывает. В отличие от неполярной угле­ водородной жидкости это время для нефти при прочих равных условиях значительно больше, что может быть объяснено меньшей скоростью диффузии газа в нефти в связи с большей вязкостью

181