Экспериментальное определение реологических параметров жидкостей (реометрия) . Ротационные вискозиметры.

Для экспериментального определения основных реологических параметров жидкости, а также исследования их тиксотропных свойств используют специальные приборы – вискозиметры. Вискозиметры позволяют измерять вязкость в широком диапазоне скоростей сдвига и получать полные реологические линии для испытуемых жидкостей.

Определение вязкости с капиллярным вискозиметром основано на законе вязкого трения Ньютона. Из него следует, что для определения вязкости необходимо измерить напряжение сдвига, которое сообщит слою жидкости некоторую скорость по отношению к другому слою, находящегося от первого слоя на определенном расстоянии.

Наиболее распространены 3 метода измерения вязкости газов и жидкостей: капиллярный, падающего шарика, соосные цилиндры.

В основе лежат соответствующие законы Пуазейля, стокса и закон чечения жидкости между соосными цилиндрами.

Вязкость также определяется по затуханию периодических колебаний пластины, помещенной в исследуемую среду. Также существуют маятниковые вискозиметры, вискозиметры с взаимосмещающимися пластиками, вискозиметры принцип действия которой основан на сдувания тонкого слоя с поверхности жидкости и тд.

Особую группу образуют методы измерения вязкости в малых объемах среды. Они основаны на наблюдении броуновского движения, подвижности ионов диффузин частиц.

Ротационные вискометры.

В ротационных вискозиметрах одно из тел на протяжении всего опыта остается неподвижным, другая называемая ротором, совершает вращение с постоянной скоростью. Вращательное движение ротора вискозиметра передается неподвижному телу посредством движения вязкой среды. Момент вращения ротора является мерой вязкости.

М₁ – момент вращения передаваемый через вязкую жидкость.

При этом крутящий крутящий момент М₁ ротора вискозиметра уравновешивается моментов сил упругости нити М₂:

,

Где k – постоянная ротационного вискозиметра

13.Понятие дисперснойсис-мы.

Диссис-ма – смесь двух или болеее веществ, которые совершенно или практически не смешиваются и не реагируют друг с другом химически. Первое из вещ-в(дисп. Фаза) мелко распределено во втором (дисперсионная среда). Если фаз несколько, то их можно отделить друг от друга физ. способом (центрифугировать, сепарировать, разделить с помощью отстаивания).

Степень дисперсности (D) – это величина, обратная размерам частиц дисперсной фазы.

D=1/r[м^-1]

Диспсис-мы делятся на:1)среднедисперсные(rдо 100 мкм), 2)грубодисп.(r>100 мкм), 3)высокодисп.(rот 1-6 мм до 5000 мм). 1) делятся на: эмульсии, Аэрозоли, суспензии, взвеси;2) на: взвеси и эмульсии;3) на гели и золи.

14.Углеводородные и нефтяные дисперсные системы в процессах добычи нефти. Общие сведения о составе и свойствах. Нефть как структурированная дисперсная система.

В различных тех. процессах добычи, транспорта и переработки нефти приходится иметь дело с так называемыми нефтяными дисп. сис-ми, к которым относят саму нефть, продукты ее переработки, а так же различные смеси, полученные на их основе.Нефт. дисп. сис-мы яв-ся типичными неньют. или аномально – вязкими ж-тями. Реологические св-ва НДС существенно зависят от их состава и первую очередь от наличия и состояния основных структурно- образующих компонентов: асфальтенов, смол, парафинов.

Основной причиной сущ. дисперсной фазы в нефтяных сис-мах у/в и не у/в компонентов обусловленное межмолекулярным взаимодействием частиц. Межмолек. взаимодействие – взаимод. молекул между собой, не приводящее к разрыву или образованию новых хим. связей. В их основе лежат электрич. взаимодействия.

Наличие межмолек. взаимодействия яв-ся достаточным условием формир. Ассоциата, т.е. дисп частиц нефт. дисп. сис-мы. Однако необх. Условия его сущ., как единого целого заключ. в превышении энергии межмолек взаимодействия над энергией тепл. движ. Молекул.

Структуру, образ. Частицами дисперсной фазы в нефтяных сис-мах нельзя рассматривать, как какой-то жесткий пространственный каркас, т.к. частицы асфальтенов, смол, парафинов в нефти находятся в хаотичном броуновском движении, и между ними нет постоянных связей. В структурной сетке одновременно протекают два процесса – разрушения и восстановления. Прочность такой структуры зависит от баланса сил, действ. На ее эл-ты. Если разрывающий усилия, созданные за счет прилож. Напряжения сдвига превышают величину силывзаимодействия между частицами асф-нов, то говорят, что структуры в нефти разрушены.

В большинстве случаев, реальные нефт. сис-мы в процессах добычи, транспоритовки, переработки и применения состоят из трех или более фаз. Например: нефть в процессе атмосф. Перегонки представляет собой дисп. сис-му с дисп. фазой двух типов: 1) газовой (возникает за счет кипения низкокип. Компонентов);2) твердый (за счет присутствия асфальтенов)

Основнымихар-камидисп. состояния нефтнызсис-м яв-ся: гетерогенность, дисперсность и степень межфазного взаимодействия на границк раздела фаз. Гетерогенность – это различие агрегатных состояний дисп фазы и дисп среды.

15. Реологические параметры нефтей. Реологические линии и реологические модели пластовыхнефтей.

На линии течения нефти через капиляр (рис. 1) и фильтрации через образец породы(рис.3) можно выделить два линейных участка: О-А и Б-В, отличающихся углом наклона к оси абсцисс. Продолжение этих участков проходит через начало координат, что свидетельствует о соблюдении в этих областях напряжений (скоростей) сдвига и градиентов давления(ск. Фильтрации) линейных законов трения: закона вязкого трения Ньютона для течения нефти в капиляре и закона фильтр. Дарси для случая ф. нефти черз образец породы.

З. Ньютона:

З. Дарси:

Участок О-А на линиях течения нефти через капиляр и фильтрации через образец породы соответствует течению нефи с практически не разрушенной структурной, когда ее эффективная вязкость постоянная и наибольшая вязкость постоянная и наибольшая(рис.2),а подвижность нефти в пористой среде постоянная и наименьшая(рис.4) В той области течения разрушения структуры сопровождается ее тиксотропннымвостановлением(ползучесть).Криволинейный участок А-Б на линиях течения нефти через капиляр (рис.1) и образец породы (рис.3) соответствует течению нефти с переменным значением вязкости и повижности. Вэтой области с ростом напряжения сдвига или градиента давления, происходит интенсивное разрушение структуры нефти, в результате чего, ее вязкости уменьшается, а подвижность растет.Участок Б-В соответсвует течению нефти с полностью разрушенной структурной, когда ее эффективная вязкостб постоянная и наименьшая, а подвижность в пористой среде постоянная и наибольшая. Коэф. Вязкости и подвижности на криволинейном участке А-Б(рис. 1,3) яв-ся величинами переменными. Их можно вычислить формально применяя линейные законы Ньютона и Дарси для любой фиксированной точки участка А-Б, соответствующий равновесному состоянию процессов разрушения и восстановления труктуры нефти, при установивш. Режиме течения. Т.к. коэф. Вязкости и подвижности структурированной нефти – это переменные величины, то их принято наз-тькажущмися или эффективности. Участок О-А(рис.1) хар-ся постоянной и набольшей вязкостью нефти, с практически неразруш. Структурой. На участке О-А линии фильтр нефти через образец породы, подвижность аномально- вязкой нефти оказывается постоянной и наименьшей. Ее наз-ют подвиж. Нефти, с неразруш. Структурой.

17.Особенности фильтрации аномально-вязких нефтей и факторы на неё влияющие
Это нефти, не подчиняющиеся в своём течении закону вязкого трения Hьютона (т.н. неньютоновские нефти). Xарактеризуются аномалией вязкости при малых напряжениях сдвига, a также нарушением закона Дарси при фильтрации в пористой среде (подвижность нефти при малых градиентах давления очень низка).
Pазработка залежей A. в. н. осложняется образованием застойных зон, нефтеотдача при традиц. способах разработки низкая, вытеснение нефти водой приводит к быстрому обводнению добывающих скважин. Повышение нефтеотдачи залежей A. в. н. достигается термич. воздействием на пласт путём закачки растворителей, углекислоты, полимерных растворов, созданием повышенных градиентов давления, выравниванием профилей приёмистости.
Для транспортировки по трубопроводам A. в. н. на перекачивающих станциях подогревают, вводят в неё диспергаторы парафина.
Aномалии вязкости обусловлены появлением в A. в. н. пространств. структуры, образованной агрегатами высокомолекулярных парафиновых у/в при снижении пластовой темп-ры ниже темп-ры насыщения нефти парафином либо асфальтенами.

18.Тиксотропные свойства пластовых нефтей.

Способность к самопроизвольному восстановлению структуры после ее разрушения называется тиксотропией.

Парафинистые нефти и агрегативно-устойчивые концентрированные водо-нефтяные эмульсии облают свойством самопроизвольного увеличения прочности структуры t0 во времени и восстановления структуры после ее механического разрушения.

Время восстановления структуры после ее механического разрушения для различных нефтей и эмульсий может колебаться от нескольких минут до десятков часов.

Тиксотропные свойства нефти зависят от содержания, химического состава, дисперсного состояния высокомолекулярных парафинов нефти, содержания и адсорбционного действия на процессы кристаллизации парафина смолисто-асфальтеновых веществ, температурного воздействия на нефть и др.

Для снижения тиксотропных свойств нефти применяюттермообработку нефти и специальные депрессорные присадки.

19.Изменение состава и свойств нефти и газа в пределах залежи.
Для нефтяных залежей обычно изменение свойств нефти по площади достаточно закономерны и проявляются в увеличений плотности, вязкости, содержании асфальтено-смолистых веществ по мере возрастания глубины залегания пласта, т.е. от свода, к крыльям и от кровли к подошве в мощных пластах

Дата добавления: 2015-08-09