Структурно-механические свойства нефти
Аномальные жидкости.
Наличие смоло-асфальтеновых и парафиновых компонентов делает нефть коллоидной системой.
 |
z h Эпюра скоростей
Величина деформации характеризуется величиной:
g=U¢/z
Скорость деформации:
g=dg/dt.
Для обычных твёрдых тел и классических жидкостей выполняются следующие соотношения для касательных напряжений t:
Для твёрдого тела - t=G×g, где G – модуль сдвига.
Для жидкостей - t=m×(dg/dt)
Жидкость неограниченно деформируется под действием касательных напряжений t. Такие жидкости называют ньютоновскими, и для них указывают на два момента:
1. однозначную связь t и g;
2. эта связь линейная с коэффициентом пропорциональности m.
Жидкости, для которых не соблюдаются эти два положения, называются аномальными, или неньютоновскими. Это:
@ нефти повышенной вязкости, со значительным содержанием смоло-асфальтеновых компонентов;
@ технологические жидкости на основе полимерных растворов, гелей.
В соответствии с этим выделяются разные типы связей (t(g)):
t=Т(dg/dt), dg/dt=Г(t),
где Т, Г – некоторые функции. Они взаимообратимые и в общем случае нелинейные.
В зависимости от вида функции различают:
вязкопластическую жидкость;
Она соответствует модели Бингама-Шведова.
dg/dt=0 при t<t0;
dg/dt=(t-t0)/m при t³t0;
t0 – некоторое предельное напряжение сдвига.
Этот тип жидкости называется жидкостью с аномальным напряжением, или бингамовской жидкостью.
d
 |
Dh
L
Dh< (p×d×L×t0)/g
Начальное напряжение сдвига может быть связано с взаимодействием нефти с поверхностью.
Мирзаджанзаде выявил, что газ тоже может проявлять начальный градиент, связанный с взаимодействием газа с глинистой компонентой.
Степенная жидкость.
t=k×(dg/dt)n
При n<1 эта зависимость соответствует жидкостям, в которых структуры разрушаются.
При n>1 эта зависимость соответствует жидкостям (например, суспензиям), в которых сопротивление движению возрастает по мере движения, они с уплотняющейся структурой.
Старение нефти.
Изменение зависимостей, состава нефти от времени называется старением нефти.
Когда нарушается естественное пластовое состояние, из нефти улетучиваются лёгкие компоненты и вследствие наличия тяжёлых компонентов, которые могут выпадать, изменяется её химический состав. Т.о. свойства нефти в процессе разработки меняются.
Явление разрушения структуры при течении и восстановления в состоянии покоя называется тиксотропией.
(продолжение в лекции №15)
Лекция 15.