Характеристика пластових флюїдів нафтових і газових родовищ

Природний резервуар – це частина об’єму в масиві гірської породи в якому можуть знаходитись нафта, газ і вода, в межах якого можливий їхрух.

Не всі природні резервуари, які трапляються в земній корі, можуть бути заповнені нафтою чи газом. Переважна їх більшість заповнена водою. Нафта і газ, які потрапили в природний резервуар, заповнений водою, знаходяться у верхній частині.

Рисунок 1.1 – Схема розподілу газу, нафти і води в пастці

Пастка (рис. 1.1)– це частина природного резервуару, яка частково чи повністю забезпечує вловлювання й утримування напливних в резервуар рідких і газоподібних вуглеводнів протягом деякого відрізку геологічного часу і в межах якого встановлюється рівновага між нафтою, газом і водою під впливом переважної дії гравітаційних сил. Пасткою незалежно від її виду і походження називають об'єм порід будь-якої геометричної форми, здатний вловлювати і нагромаджувати нафту і газ. Під дією сил гравітації проходить розподіл газу, нафти і води за їх густиною.

Нафта - складне з'єднання вуглецю і водню. Такі з'єднання називаються вуглеводнями. Відома величезна кількість різних за своїми властивостями вуглеводнів, відмінних один від одного числом атомів вуглецю і водню в молекулі і характером їх зчеплення. Окрім вуглецю і водню, в нафтах містяться в невеликих кількостях кисень, азот і сірка, в мізерних кількостях у вигляді слідів - хлор, фосфор, йод і інші хімічні елементи. Нафти зустрічаються наступних груп: метанові (парафінові), нафтенові і ароматичні. Звичайно нафти бувають змішаного типу з переважанням в їх складі тієї або іншої групи вуглеводнів і залежно від цього називаються парафіновими, нафтеновими або ароматичними. Найбільш поширені в природних умовах вуглеводні метанового ряду.

Фізичні властивості і якісна характеристика нафт і нафтових газів залежать від переважання в них окремих вуглеводнів або суміжних груп. Нафти з переважанням складних вуглеводнів (важкі нафти) містять меншу кількість бензинових і масляних фракцій. Вміст в нафті великої кількості смолянистих і парафінових з'єднань робить її малорухливою, що вимагає особливих заходів для витягання її на поверхню і подальшого транспортування. Густина нафти коливається від 760 до 980 кг/м³. Легкі нафти з густиною до 880 кг/м³ найцінніші, оскільки містять більше бензинових і масляних фракцій.

Нафти володіють самою різною в'язкістю, у декілька разів перевищуючої в'язкість води. З підвищенням температури в'язкість будь-якої рідини (у тому числі і нафти) різко зменшується. Наприклад, при підвищенні температури багатьох бакинських нафт від 10 до 30° її в'язкість зменшується в 2 рази. Тому під час перекачування в'язких нафт і мазуту їх звичайно підігрівають.

Фізичні властивості нафти в пластових умовах значно відрізняються від властивостей дегазованої нафти. В умовах пластового тиску в нафті завжди розчинена певна кількість газу, що досягає іноді 300-400 м³ на 1 м³ нафті. Розчинений газ різко знижує густину і в'язкість нафти і збільшує її стисливість і об'єм.

Горючий газ за хімічною природою схожий з нафтою. Він, також є сумішшю різних вуглеводнів: метану, етану, пропану, бутану, пентану. Найлегший зі всіх вуглеводнів - метан; в газах, що видобуваються, його міститься від 40 до 95% і більше (по відношенню до всієї кількості газу). Окремі вуглеводні, що входять до складу нафтових газів, відрізняються один від одного фізичними властивостями. Чим більше в нафтовому газі легких вуглеводнів (метану і етану), тим легше цей газ і менше його теплота згорання. У важких газах, навпаки, вміст метану і етану незначний.

За атмосферних умов метан і етан завжди перебувають в газоподібному вигляді. Пропан і бутан також належать до газів, але вони дуже легко переходять в рідину навіть при дуже малому тиску.

Найбільшу пружність пари має метан, який за нормальних умов не можна перетворити на рідину, оскільки його критична температура рівна - 82,1 °С. Так же важко переводиться в рідину етан.

Залежно від переважання в нафтових газах легких або важких (від пропану і вище) вуглеводнів гази розділяються на дві групи - сухі і жирні.

Сухий газ – природний газ, в якому не містяться важкі вуглеводні або вміст їх трохи знижений.

Жирний газ – газ, в якому важкі вуглеводні містяться в таких кількостях, коли можна одержувати зріджені гази або газові бензини.

Одним з основних фізичних параметрів нафтового газу є його густина, яка коливається від 0,72 кг/м³ для метану до 3,2 кг/м³ для пентану.