Прежде всего, давайте поговорим о свойствах жидкости. Из курса физики мы помним, это сжимаемость, поверхностное натяжение, плотность, текучесть и вязкость. Все они характеризуют межмолекулярное взаимодействие и более того, согласно современной концепции, жидкость считается твердым тело, но очень рассыпчатым. Характер ее движения и тем более движения ее частиц определить практически невозможно, так как порядок расположения частиц хаотичен и максимальное расстояние от молекулы, на котором это возможно это одно до соседних частиц, так как далее порядок теряет свою систематичность и принимает еще более хаотичный характер.
Для чего же инженеру нефтянику нужно знать эти факты? Ответ прост, все свойства жидкости, изученные на поверхности имеют сильнейшее влияние и под толщей горных пород. Более того, они качественно влияют на вытеснение нефти водой и фильтрацию самой водо-нефтяной смеси.
Из реальной жизни все прекрасно знают, что в силу законов гравитации, наиболее вязкие тяжелые компоненты жидкости оседают на дне, а легкие и летучие фракции всегда стремятся вверх. В продуктивном пласте законы действуют таким же образом. В связи с этим первые лет 10 мы не испытываем острого недостатка в пластовой энергии для добычи нефти, она легкая, с высоким октановым числом и сама выходит на поверхность. Далее идет стадия добычи искусственным поддержанием пластового давления, например закачкой воды, и жидкость добывается так же просто, ибо вязкости вытесняющего агента и вытесняемого флюида примерно равны, из за чего извлечение принимает вид поршня и все весьма просто. Однако бесконечно данный процесс длиться не может и постепенно обводненность продукции начинает неумолимо расти.
Главная проблема повышенной вязкости нефти в том, что если этот параметр существенно больше вязкости воды, вторая - начинает как бы обтекать ее и прорываться вперед. Более того - подвижность пластового флюида понижается и требуются большие энергетические затраты на его извлечение.
Каковы методы решения данной проблемы? Стоит снова обратиться к реальной жизни. Если нам надо разморозить кусок масла (то есть снизить его вязкость), мы его начинаем нагревать. Этим же занимаются инженеры нефтяники, однако метод этот имеет целый ряд ограничений.
Сама по себе нефть не нагревается, необходимо каким то образом сообщить тепло жидкости. Для этого используется закачка перегретого пара на глубину. Работает он на небольших глубинах, так как большая часть тепловой энергии при спуске расходуется на прогрев самой скважины и до самой нефти доходит лишь малая часть.
Менее распространенный и более опасный метод, это поджечь нефть на глубине, для чего в пласт закачивают кислород. Выделившийся при этом диоксид углерода растворяется в жидкости, за счет чего увеличивается подвижность и снижается вязкость. Процесс этот плохоуправляемый, почему и не снискал большой популярности.
Наиболее распространенным методом снижения вязкости остается метод закачки газов (кислорода, попутного газа, дымовых либо выхлопных газов). Помимо того, что данные агенты могут вытеснять нефть на границе раздела, они еще и могут в ней растворяться, повышая ее подвижность. Дело в том, что силы межмолекулярного взаимодействия ослабевают, если в жидкость подмешиваются вещества с более низкой вязкостью. Однако не все газы работают по похожему принципу. Например, азот, который нерастворим в нефти, при растворении будет лишь до определенного момента снижать вязкость флюида и при достижении определенного уровня начнет понижать подвижность жидкости. В данном случае срабатывают упругие силы газа, из за его малой растворимости он как пружина начинает сопротивляться своему сжатию из за чего увеличивается плотность.
В данной статье были рассмотрены основные положения по вязкости нефти
