Лекционный курс «МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ» ЛЕКЦИЯ 5 ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ НЕФТЕГАЗОВЫХ ФЛЮИДОВ. ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ НЕОБХОДИМОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ПРИРОДНЫХ НЕФТЕЙ • Прогнозирование однофазных и многофазных потоков • Конструирование трубопроводов • Прогнозирование эффективности методов разработки месторождений с использованием вытеснения водой или газом СХЕМА ВЫТЕСНЕНИЯ Продуктивная скважина НЕФТЯНОЙ ПЛАСТ ВОДА ВОДА Закон Дарси • Генри Дарси (1803-1858). Инженер - гидравлик В 1856 г. сформулировал знаменитый “закон Дарси” – Этот закон является фундаментальным для многих отраслей науки и техники, в том числе и для нефтегазовой промышленности. – ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ПОТОКИ В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ q k dp ux A dx u – Скорость Дарси (см/с) q – поток (cм3/с) A – сечение (cм2) k – проницаемость (Д) - вязкость (сП) dp - приращение давления (атм) dx - перемещение (см) ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ • Динамическая вязкость • - сантипуаз (сП): 1 сП = грамм / 100 сек см • Кинематическая вязкость =/ • - сантистокс (сСт): 1 сСт = сП см3 / г • В системе СИ : • [] = кг/мс = Нс/м2 = Пас • [] = м2/с НЬЮТОНОВСКИЕ ЖИДКОСТИ • В модели Ньютона динамическая вязкость является коэффициентном пропорциональности между напряжением сдвига и скоростью сдвига (градиентом скорости) F dV S dL Линейная зависимость напряжения сдвига от скорости сдвига для ньютоновской жидкости . Наклон прямой ПРОФИЛИ СКОРОСТЕЙ ПРИ ЛАМИНАРНОМ ТЕЧЕНИИ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЛАМИНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ В ТРУБАХ Потери давления на трение Скорость сдвига на стенке трубы _ dp f v 2 dL 1,500d w _ 96 v d ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ. ВИСКОЗИМЕТРЫ - вискозиметры с падающим шариком - капиллярные вискозиметры - вискозиметры с вращающимися цилиндрами Вискозиметр с падающим шариком При установившейся скорости vуст сумма всех сил равна нулю FB FD v расстояние W FD + FB – W = 0 FD = 3 p vуст D FB = liquid(pD3/6) W = solid(pD3/6) 3pvустD + liquid(pD3/6) - solid(pD3/6) = 0 3vуст = (solid – liquid)(D2/6) = [(solid – liquid)D2]/18vуст КАПИЛЛЯРНЫЕ ВИСКОЗИМЕТРЫ • Вискозиметр Освальда Вискозиметр Уббелоде КАПИЛЛЯРНЫЕ ВИСКОЗИМЕТРЫ • Измеряют время t протекания жидкости сквозь капилляр длиной L • перепад давления в столбе жидкости высотой L : P = gL , • = pR4tP / 8VL , • где R - радиус капилляра, • V - объем протекшей жидкости АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КАПИЛЛЯРНЫЙ ВИСКОЗИМЕТР • Вискозиметр с автоматическим измерением времени протекания Materials Science & Engineering, K-JIST 15 Materials Electrochemistry Lab. Вискозиметр с вращающимися цилиндрами В таких приборах измеряют вязкость буровых растворов Вращающийся вискозиметр Цилиндры - как бесконечные параллельные пластины M(R i ) ( r ) 2 pr 2 L R f ( )