По величине вязкости различают нефти

- незначительной вязкостью - m_н < 1 мПа×с;

- -маловязкие - 1 < m_н < 5 мПа×с;

- -с повышенной вязкостью - 5 < m_н < 25 мПа× с;

- -высоковязкие - m_н > 25 мПа×с.

Например, вязкость нефтей залежей: в верхнемеловых отложениях Северного Кавказа 0,2 - 0.3 мПа×с; в девонских отложениях Татарии, Башкирии, в меловых отложениях Западной Сибири - 1-5 мПа×с; в каменноугольных отложениях Татарии, Башкирии и Пермской области – 5-25 мПа×с. Нефть Русского месторождения в Западной Сибири характеризуется вязкостью 300 мПа×с, а нефть Ярегского месторождения в Коми АССР (добываемая шахтным способом) – 2000-22000 мПа×с.

Вязкость нефти - очень важный параметр, от которого существенно зависят эффективность процесса разработки и конечный коэффициент извлечения нефти. Соотношение вязкостей нефти и воды - показатель, характеризующий темпы обводнения скважин. Чем выше это соотношение, тем хуже условия извлечения нефти из залежи с применением различных видов заводнения.

3.2. Состав и свойства нефти и газа

Нефть - представляет собой масляную жидкость обычно коричневого или черного цвета, хотя бывают нефти и светлые, светло-коричневые.

Нефть легче воды, имеет специфический запах, который в случае наличия сернистых соединений становится неприятным.

Нефть состоит из углеводородов и неуглеводородных компонентов, таких как: сера, кислород и азот, а также содержит металлоорганические соединения.

Содержание углеводородов в нефти превышает 75%. Встречаются легкие нефти, состоящие из одних углеводородов. В нефти присутствуют три группы углеводородов:

1. Метановые (алканы, парафины). Формула С_n Н _{2n + 2}

2. Нафтеновые (циклопарафины, цикланы). Формула С_n Н _2n

3.Ароматические (арены). Формула С_n Н _{2n - 6}

Содержание углерода в нефтях меняется от 83 до 87%, водорода - от 12 до 14%. Максимальное содержание кислорода, серы и азота 5-8%, причем за счет серы, количество которой может достигать 7%.

Сернистые соединения: Сера в нефтях присутствует в свободном и связанном состоянии. Связанная сера находится либо в виде Н₂ S (сероводород), либо входит в состав органических соединений. При хранении нефти на воздухе, в ней увеличивается количество элементарной серы за счет окисления сероводорода. Сероводород - Н₂ S - кислота с температурой кипения 59,6 ° С. Способен соединяться с металлами, вызывая их коррозию. В пластовых условиях сероводород может содержаться как в газах, так и в растворенном состоянии в нефти.

Кислородные соединения в нефтях представлены органическими кислотами, фенолами, кетонами и эфирами.

Азотные соединения: Содержание азота в нефтях составляет 0,1-0,3%. По данным Еременко Н.А., азот, вероятно, связан в нефтях с исходным органическим веществом.

Смолисто-асфальтеновые вещества: После углеводородных соединений, второе место по содержанию в нефти занимают смолисто-асфальтеновые вещества. По количеству содержания смол нефти бывают:

– малосмолистые - до 5% смол;

– смолистые - 5-15% смол;

– высокосмолистые нефти - свыше 15% смол.

Природа смолистых веществ полностью не выявлена до сих пор. Они состоят из углерода, водорода и кислорода. В них постоянно присутствуют также сера, азот и металлы. В тяжелых, высокосмолистых нефтях их содержание может достичь 40%, правда, такие нефти уже приближаются к асфальтам. Смолы - это полужидкие, иногда почти твердые темно-коричневого или черного цвета вещества, плотностью около 1,0г/см³. В нефтях обнаружено до 50 микроэлементов металлов и неметаллов (ванадий, никель, свинец, железо и др.)

3.2.1. Физические свойства нефти

Плотность. Величина плотности нефти зависит от содержания смолисто-асфальтеновых компонентов, от природы веществ, составляющих массу нефти и от присутствия растворенного газа.

Плотность - масса в единице объема в кг/м³ или г/см ³. Плотность нефти и газа зависит не только от состава, но и от давления и температуры.

Нормальной плотностью нефти считается отношение плотности при давлении 0,1МПа и температуре 20°С к плотности воды при 4°С. Она меняется от 0,77 до 1,0 г/см³ . У нас в качестве плотности принята величина r = 20/4 - это относительная плотность.

Карцев А.А. установил глобальную закономерность повышения плотности нефти снизу вверх по разрезу, от глубокозалегающих нефтей к залегающим ближе к поверхности (но в пределах конкретных месторождений она прослеживается не всегда).

В пластовых условиях при давлении 20-40 МПа и температуре 80-120°С в нефти растворен газ. На 1 м³ нефти газа приходится 100-250 м³, поэтому плотность нефти в пласте значительно ниже (обычно на 15-20%), чем на поверхности.

Фракционный состав. Нефть состоит из множества углеводородных и неуглеводородных соединений с различной температурой кипения. Поэтому одним из наиболее часто используемых свойств нефти является ее фракционный состав, т.е. содержание (по объему или массе) фракций, выкипающих в разных интервалах температур.

Температура кипения соединений в общем растет по мере увеличения молекулярной массы. В этом же направлении растет плотность отдельных фракций.

В процессе перегонки нефть разделяют на следующие фракции:

– бензин - Н.К. (начало кипения) - 190°С;

– керосин - 190-260 ° С;

– дизельное топливо - 260-360° C;

– тяжелый газойл и смазочные масла - 360-530° C

– остаток > 530°.

При огромном разнообразии компонентов до 300°С обычно выкипает не более 50% массы нефти. Остаток состоит из высокомолекулярных углеводородов, смол, асфальтенов, минеральных веществ.

Вязкость - свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц относительно друг друга. Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость. На практике часто используют динамическую вязкость.

Динамическая вязкость (единица измерения в СИ - паскаль на секунду) - это сопротивление, оказываемое жидкостью при перемещении относительно друг друга двух ее слоев, площадью 1м² каждый, находящихся на расстоянии 1м, со скоростью 1м/с под действием приложенной силы в 1 Ньютон (динамическая вязкость воды = 1 мПа/с).

Величина, обратная вязкости, называется текучестью. Вязкость нефти зависит от ее состава и температуры. Среди углеводородов наименьшей вязкостью обладают алканы, наибольшей - циклоалканы.

Кинематическая вязкость равна отношению динамической вязкости к плотности жидкости при температуре определения; единица ее измерения - кв. метр на секунду (м²/с).

Вязкость нефти колеблется в широких пределах, что видно из таблицы, приведенной ниже: