Реологические исследования нефтей месторождений Западной Сибири Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том 274 ' 1976

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕФТЕЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

С. И. СМОЛЬЯНИНОВ, В. Б. ЛЕВУШКАН, Н. В. НИКОЛАЕВА

(Представлена вдучво-ме!одическим семинаром -органических - кафедр химиконтехнюлогичесиога факультета)

Добыча и перекачка парафинистых нефтей сопряжены с рядом трудностей и все еще являются нерешенной проблемой. Причина этого в недостаточной изученности реологических свойств подобных неф-тей [ 1 ].

Нами проведено исследование вязкостно-температурной зависимости нефтей и влияние на нее термообработки нефти и времени выдержки при оптимальной температуре. Исследованию подвергались нефти, фи-зико-химические свойства которых приведены в табл. 1.

В процессе работы замерялись следующие параметры исходной и термообработанной нефтей: вязкость, температура застывания и предельное напряжение сдвига. Структурно-механические свойства изучали на ротационном вискозиметре РВ-8. Результаты экспериментов, характеризующие изменение реологических свойств нефтей в зависимости от температуры термообработки, приведены в табл. 2.

Реологические параметры нефтей определяются соотношением компонентов, входящих в их состав [2]. Вязкость и температура аастыва-ния сильно зависят от содержания в нефтях парафина. Пока парафин растворен в нефти, он мало влияет на вязкость, которая определяется в это время вязкостью составляющих нефть фракций. При охлаждении нефти до некоторой температуры кристаллы парафина образуют объемную структурную решетку, в ячейках которой иммобилизуется жидкая фаза нефти [3]. Таким образом, структурообразование в высокоза-стывающих нефтях является причиной аномалии вязкости, тиксотропии и высокой температуры застывания.

Следует также отметить, что в формировании структурной решетки парафина участвуют содержащиеся в нефти асфальтено-смолистые вещества. Последние адсорбируются на поверхности кристаллов парафина и препятствуют выделению твердой фазы при охлаждении парафиновых смолистых продуктов, что вызывает понижение температуры застывания и вязкости [4]. Чем меньше отношение парафина к содержанию асфальтено-смолистых веществ, тем больше эффект термообработки. Это хорошо наблюдается у южно-черемшаиской нефти, характеризующейся невысоким отношением парафина к асфальтено-смолистым веществам.

Кроме того, из данных табл. 2 видно, что предварительный подогрев парафинистых нефтей (до 30—45° С) увеличивает эффективную вязкость; последующее увеличение подогрева до 60° С и более приводи-

Таблица 1

Физико-химические свойства нефтей

Вязкость кине- Температура Содержание, % Тем- Фракционный состав

... Нефть. I Молекулярная • масса, матическая, сст застывания, ° С А и $1 О <у СС Е- смол пература

скважины Е м "О 0 533 у Я о; ¡»Им 20° С 50° С без термообработки термообработка 50° С сили-каге-левых сернокислотных парафина плавления парафина, ° С до 200° до 300°

Южно - Черемшан-- екая. - 335 0,8395 176 5,06 2,68 —26 —32 3,59 7,15 40 2,057 50,0 38,0 58,0

Крапивинская 196 0,8522 194 6,67 3,41 —27 —39 1,79 8,14 28 1,39 52,3 34,0 56,2

Стрежевая Р-14 0,8556 200 10,91 4,92 — 4 —И 1,08 10,25 20 4,37 51,5 24,5 49,2

Лугинецкая 166 0,8285 182 4,70 2,53 — 8 —41 0,05 — 12 3,70 52,5 30,5 61,0

Киевгёгянская Р-150 0,8080 165,8 2,51 1,68 —16 —41 0,24 0,24 6,1 5,27 48,5 44,0 71,0

Типовая 0,8589 205 8,66 4,35 —14 — 7 1,47 9,61 31 3,37 55,5 26,5 50,0

Зависимость реологических свойств нефтей от температуры термообработки

Таблица 2

Нефть

Температура подогрева, 0 С

-40° С

Вязкость, пз

о О О О о

о о о о

а о о О О

г-< СО СМ СО Ю

1 + + +

Темпера* Температура застывания при выдержке нефти в течение суток после термообработки Предельное напряжение сдвига, дн/см2

тура зас- тыв^С 1 2 3 4 5 6 —40° С —30° С

Лугинецкая нетер-мообр. 50 70 4,49 3,11 1,55 1,60 1,040 0,755 1,20 0,646 0,350 0,303 0,521 0,303 0,253 0,42 0,208 0,188 — 8 —41 —53 —53 —53 —51 —50 —38 —10 558 262 72,6

Типовая • иетер-мообр. 50 70 7,34 8,04 5,08 1,640 0,948 0,903 0,968 0,455 0,587 0,446 0,521 0,425 0,405 0,476 0,347 —14 — 7 —43 —43 —43 —43 —40 —34 —28 310 361 233

Южно-Черем-цщшкая нетер-мообр. 50 70 5,48 4,80 3,32 1,540 0,935 1,30 0,586 0,586 0,418 ■ 0,404 0,392 0,314 —26 —32 —57 —57 —57 — —52 —42 —23 636 559 210

Крапнвннская нетер-мообр. 50 70 10,8 3,36 2,08 2,54 1,60 0,607 1,025 0,467 0,269 0,850 _ —27 —39 —50 —50 •—50 —50 —44 —37 —27 459 230 98,5

Стрежевая нетер-мообр. 50 60 70 — 1,90 1,36 0,733 — 0,44 — 4 —11 —14 — 9 — — — — — — —

— — — — — — - 14 — 14 —14 — 4 — 4 — 4 —

Киев-аганская не тер -мообр. 50 70 — 0,565 — 0,285 — 0,219 —16 —37 —47 — — — — — — —

_ — _ — — — —47 —47 —40 —33 —25 —16 —

131

о

65,6 147 24,6

191 57,4 8,2

— 32$

ло к резкому снижению температуры застывания и вязкости. Вероятно, при термообработке происходит молекулярная перестройка, упорядочение кристаллической решетки парафина [5].

Результаты опытов показали (табл. 2), что температура термообработки в пределах 60+70° С является оптимальной. При этом эффект термообработки сохраняется в течение 2—3 суток, а затем температура застывания начинает повышаться, доходя до температуры застывания нетермообработанной нефти. Исчезновение эффекта термообработки можно объяснить перекристаллизацией парафиновых углеводородов, приводящих к изменению геометрии кристаллов, что в свою очередь влияет на Образование коагуляционной структуры этих кристаллов.

Выводы

1. Установлено значительное изменение реологических свойств большинства нефтей в результате термообработки.

2. Показано, что наличие кристаллов парафина в определенном температурном интервале не сказывается на реологических свойствах нефти.

3. Оптимальной температурой термообработки является 60—70° С; эффект термообработки сохраняется в течение 2—3 суток.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шихлинская Д. Е., Абдурашитов С. А. Изв. вузов, «Нефть и газ», 1968, № 3, с. 61—64.

2. Уразгалиев В. Ц., Велик П. А., Кошебенер Ж. Ё. Тр. института химии нефти и природных солей. Алма-Ата, изд-во АН Каз. ССР. 1970,

с. 3—9.

3. Ребиндер П. А. Физико-химическая механика дисперсных структур. К!.,. «Наука», 1966.

4. Трубопроводный транспорт высоковязких и высокозастывающйх нефтей. Тематические научно-технические обзоры ВНИИОШГ. М., 1968.

5. Черникин В. И. Перекачка вязких и застывающих нефтей. М., Гос-топтехиздат, 1958.

6. Котен В. Г., Стояновская Л. И. Вопросы геологии и эксплуатации нефтяных Месторождений Туркмении. М., Государственное научно-техническое йзд-во нефтяной и горно-топлйвной лйтературы, вьгп. 5, 1962» е. 226—229.