• Виктор
  • Статьи
  • 4 мин. чтения

Тиксотропия. Изучение явления на примере нефти восточно-бирлинского месторождения

В статье приведен анализ тиксотропных систем, их классификации. Представлены результаты проведенных авторами экспериментальных исследований по изучению тиксотропных свойств нефти Восточно-Бирлинского месторождения.

Для правильного выбора технологических режимов различных процессов добычи, транспорта и переработки нефти необходимо знание реологических свойств самой нефти, а также нефтепродуктов и рабочих жидкостей, участвующих в этих процессах [1]. Несомненно, одним из важнейших этапов при реализации того или иного технологического процесса является проведение специальных реологических испытаний этих жидкостей. По полученным данным можно будет не только прогнозировать реологические свойства нефтяных систем, но и подобрать самые эффективные методы регулирования этих свойств.

Тиксотропные свойства, как правило, проявляются в высоковязких и битуминозных нефтях. Это обусловлено тем, что такие нефти имеют сложные высокомолекулярные соединения, склонные к структурообразованию. Такими соединениями в нефти являются парафины, смолы и асфальтены [2].

Термин тиксотропия был впервые введен Фрейндлихом с сотрудниками для определения изотермического обратимого перехода геля в золь при механическом воздействии. Позднее он получил более широкое толкование как «свойство тела, при котором отношение касательного напряжения к скорости сдвига временно понижается в результате предшествующей деформации» [3].

Помимо высоковязких и битуминозных нефтей тиксотропными свойствами обладают и многие другие дисперсионные системы, которые отличаются между собой широким спектром характеристик (природа, характер строения, дисперсность, вид дисперсной среды…). Исходя из этого, выделяют ряд классов тиксотропных систем. Широкое распространение получила классификация Н.В Михайлова и П.А. Ребиндера [4]. В основе этой классификации заложена зависимость периода релаксации системы в зависимости от действующего напряжения сдвига. Системы по такой классификации делятся на жидкообразные и твердообразные. Однако, для некоторых тиксотропных систем, соответствующих твердообразным по классификации Н.В Михайлова и П.А. Ребиндера, наблюдается более сложная зависимость вязкости от напряжения сдвига [5]. В результате этого было введено понятие о двух типах кривых течения тиксотропных систем: первый тип – кривые с однозначной зависимостью вязкости и скорости сдвига от напряжения сдвига, второй тип – кривые с неоднозначной зависимостью вязкости и скорости сдвига от напряжения сдвига.

Восточно-Бирлинское нефтяное месторождение расположено в Ульяновской области Российской Федерации. В геологическом отношении месторождение приурочено к Волго-Уральской НГП.

Рисунок 1 – Схема расположения Восточно-Бирлинского месторождения в Ульяновской области

Экспериментальные исследования по изучению тиксотропных свойств нефти Восточно-Бирлинского месторождения проводились в лаборатории «Повышения нефтеотдачи пластов» Санкт-Петербургского горного университета с помощью ротационного вискозиметра Rheotest RN 4.1.

Нефть Восточно-Бирлинского месторождения обладает физико-химическими свойствами, представленными в Таблице 1.

Таблица 1 – Физико-химические свойства нефти Восточно-Бирлинского месторождения

Плотность при 20°C, кг/м3

989,8-1008

Смолы, %

10,35

Асфальтены, %

14,45

Вязкость при 20°C, мПа·с

68135

Сера, %

3,32

Обводненность, %

32,66

Парафин, %

3,85

Температура застывания, ºС

12

В результате экспериментальных исследований были построены и проанализированы графики зависимостей вязкости от скорости и напряжения сдвига и скорости сдвига от напряжения сдвига при различных температурах.


Рисунок 2 – График зависимости вязкости от скорости сдвига при t=30°C Восточно-Бирлинского месторождения


Рисунок 3 – График зависимости вязкости от напряжения сдвига при t=30°C Восточно-Бирлинского месторождения


Рисунок 4 – Кривая течения нефти Восточно-Бирлинского месторождения при t=30°C

Анализируя данные графики, можно сделать вывод, что нефть Восточно-Бирлинского месторождения обладает тиксотропными свойствами. Согласно классификации, ее можно отнести к II типу, который характеризуется кривыми с неоднородными зависимостями. В свою очередь, по классификации Н.В Михайлова и П.А. Ребиндера, нефть относится к твердообразной системе. Кривые на рисунках 2 и 3 показывают, что при увеличении скорости сдвига для нефти характерны области падения напряжения сдвига. Подобный характер течения можно увидеть также и у водных суспензий бентонита [5]. Проводя анализ кривой течения нефти, можно сказать, что главной особенностью систем данного типа является нелинейность зависимости скорости сдвига от напряжения сдвига. Точка А отвечает пределу текучести, поэтому аномалия вязкости может проявляться при напряжении сдвига меньшем напряжения сдвига в точке А. На ветви AB наблюдается явление сверханомалии, при котором напряжение сдвига значительно снижается при возрастании скорости сдвига.

Далее будут представлены кривые течения при температурах: t=70°C, t=60°C, t=50°C,
t=20°C.


Рисунок 5 – Кривая течения нефти Восточно-Бирлинского месторождения при t=70°C


Рисунок 6 – Кривая течения нефти Восточно-Бирлинского месторождения при t=60°C


Рисунок 7 – Кривая течения нефти Восточно-Бирлинского месторождения при t=50°C


Рисунок 8 – Кривая течения нефти Восточно-Бирлинского месторождения при t=20°C

Из рисунков 5-7 видно, что при температуре t=70°C нефть не обладает тиксотропными свойствами, однако, при снижении температуры нефти тиксотропные свойства проявляются сильнее, образуются жесткие пространственные структуры из-за большого наличия в пробе воды, парафина и смол.

Тиксотропные нефти обычно описывают уравнением Гершеля-Балкли, а при высоких скоростях сдвига уравнением Бингама, которое остается основным уравнением, используемым для описания аномальных нефтей [6].

На основании экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

Во-первых,исходя из измеренной динамической вязкости при t=20°C равной 68135 мПа·с и полученных кривых течения, нефть Восточно-Бирлинского месторождения можно отнести к разряду битуминозных, обладающих тиксотропными свойствами.

Во-вторых, при t=70°C нефть Восточно-Бирлинского месторождения не обладает тиксотропными свойствами, являясь типичной ньютоновской жидкостью, однако, при уменьшении температуры начинают проявляться тиксотропные свойства, обусловленные постепенным затвердеванием парафина и смол в нефти.

В дальнейших исследованиях планируется изучить свойства данной нефти в обезвоженном состоянии, подобрать оптимальные модели течения, а также изучить влияние маловязкого разбавителя на реологические свойства уже обезвоженной нефти.

Литература

1. Рогачев М.К., Кондрашева Н.К. Реология нефти и нефтепродуктов: Учебное пособие. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000.-89с.

2. Рощин П.В., Петухов А.В., Васкес Карденас Л.К. Исследование реологических свойств высоковязких и высокопарафинистых нефтей месторождений Самарской области. – Нефтегазовая геология. Теория и практика. – 2013. – Т.8. – №1

3. Рейнер М. Реология. – Издательство «Наука». – 1965. – 197с.

4. Михайлов Н.В., Ребиндер П.А. О структурно-механических свойствах дисперсных и высокомолекулярных систем. – Коллоидный журнал. – 1955 – т 17 – №2 . – 107-119с.

5. Пивинский Ю.Е Реология дилатантных и тиксотропных дисперсных систем. – РИО СПбГТИ (ТУ). – 2001. – 174с.

6. Матвеенко В.Н., Кирсанов Е.А. Вязкость и структура дисперсных систем. – УДК 541.182. – Вест. Моск. Ун-та. – Сер.2 Химия. – 2011. – Т.52. №4. – 254с.


Source: https://oaoo.ru/ptps/tiksotropiia-izychenie-iavleniia-na-primere-nefti-vostochno-birlinskogo-mestorojdeniia.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

На шахте СУЭК в Кузбассе начали добычу на лаве с запасами 6,9 млн т угля

Новая лава с запасами 6,9 млн т угля введена в эксплуатацию на шахте им. В. Д. Ялевского СУЭК-Кузбасс, сообщает пресс-служба компании.  © neftegaz.ru Тезисы...

Технологии эффективной добычи. Скважинная компоновка для одновременно-раздельной закачки СК-ОРЗ-И с электроуправляемыми клапанами ЭКС

УДК: 622.276 Совместная эксплуатация раздельных нефтеносных пластов, имеющих различные геологические характеристики, как правило, снижает технологические показатели в целом...

Сейсмичность при разработке месторождений углеводородов

УДК: 622.03 Проблема прогнозирования реакции месторождений углеводородов на воздействия в ходе разработки приобретает все большую значимость в связи...

Методы искусственного воздействия на пласт

Методы искусственного воздействия на пласт применяются при добыче нефти и углеводородов из-под земной поверхности. В них заключается совокупность...

Эффективная добыча начинается с правильного заканчивания скважины

УДК: 622.245 Более половины разрабатываемых сегодня в России месторождений расположены в труднодоступных районах со слабо развитой инфраструктурой и...

Новую буровую установку для геологоразведочных работ создали на заводе «Геомаш»

 © mashnews.ru Новая отечественная буровая установка для разведки твёрдых полезных ископаемых создана на заводе «Геомаш» совместно с «Росгео». Общая стоимость...

На чукотском месторождении Совиное подтверждены разведанные запасы в 100 тонн золота

В конце декабря прошлого года Государственная комиссия по запасам твердых полезных ископаемых Федерального агентства по недропользованию утвердила заключение по подсчету запасов золоторудного...

Главное – профессионализм

«Мы являемся одной из лидирующих компаний на рынке нефтесервисных услуг. Два года подряд ССК сохраняет лидерские позиции в...

Классификация МНГС по функциональному назначению верхнего строения

УДК: 629.563 В статье приводится анализ существующих классификаций морских нефтегазопромысловых сооружений, определяются основные направления для совершенствования. На основании...

Пути совершенствования регулирования сервисного обслуживания нефтегазовой отрасли России

УДК: 338.45 Развитие в крупных масштабах нефтяной и газовой отраслей углеводородных стран многие годы шло параллельно с созданием...

Geosplit: стратегия лидерства в области мониторинга горизонтальных скважин

УДК: 622.276 2022 год поставил перед компаниями топливно-энергетического комплекса сложные задачи. Ограничение доступа к привычному импортному оборудованию и...

Утилизация бурового шлама с последующим вовлечением в ресурсооборот

УДК: 622.276 По приблизительным отметкам специалистов, в настоящее время на территории Российской Федерации накоплено свыше 3 млн. т....

Группа НЛМК модернизировала обогатительное оборудование на Стойленском ГОКе

 © nlmk.com Группа НЛМК реализовала модернизацию обогатительного оборудования на Стойленском ГОКе. На двух из четырех секций обогатительной фабрики заменены по две шаровые мельницы,...

Цементирование эксплуатационной наклонно-направленной скважины при высокой температуре

УДК: 622.245 Нефтяные скважины после бурения закрепляют спускаемыми в них колоннами стальных труб (обсадной колонной). Наружный диаметр труб...

Ресурсосберегающая технология сбора, подготовки и закачивания пластовой воды

УДК: 622.692 В статье рассмотрены вопросы ресурсосбережения и повышения эксплуатационной надёжности технологического процесса сбора, подготовки и закачивания пластовой...

Методы ВПГ на керогеносодержащих пластах

УДК: 532.546 В данной работе описана математическая модель, позволяющая моделировать процесс ВПГ, применяемый на пластах, содержащих кероген. Путем...

10 технологий в нефтесервисе

Россия богата углеводородными запасами, но их качество в последние годы неуклонно снижается. Вновь открываемые месторождения становятся все менее...

Электрохимический метод увеличения нефтеотдачи пласта

УДК: 622.276.6 В данной работе рассматривается метод увеличения нефтеотдачи пласта путем закачивания химических реагентов, а также воздействием на...

Буровые бригады ССК снова лучшие

УДК: 622 Буровые бригады Нефтеюганского филиала АО «Сибирская Сервисная Компания» заняли три призовых места по итогам конкурса «Лучшая...

ООО «НОВАТЭК-ТАРКОСАЛЕНЕФТЕГАЗ» и Ямальский филиал АО «ССК» – второй пятилетний план сотрудничества продолжается

В этом году ООО «НОВАТЭК-ТАРКОСАЛЕНЕФТЕГАЗ»  отмечает свое 25-летие. За четверть века градообразующее предприятие города Тарко-Сале внесло колоссальный вклад в...