3. Қабат суының тығыздығы мен тұтқырлығы

Мұнай кен орындарының қабат сулары ұңғы өнімінің ажырамас құрам бөлігі болып саналады және кәсіпшілікте мұнайды жинау және дайындау кезінде едәуір қиыншылық туғызады. Әртүрлі кен орындарындағы ұңғыдан мұнаймен бірге өндірілетін қабат суларын, әдетте олардың құрамында еріген минералды тұздардың концентрациясына, газдар мен микроорганизмдердің болуына байланысты ажыратады. Қабат суларын негізгі екі топқа бөледі:

1) қатты - хлоркальцилі және хлормагнилі;

2) сілтілі - гидрокарбонатнатрилі.

Көбінесе қабат суларының негізгі басты құрамына: хлорлы натрий NaCL, хлорлы кальций CaCL₂ және хлорлы магний MgCL₂ жатады.

Қабат суларында аниондар мен катиондарға ыдырайтын көптеген тұздар еріген.

• Аниондарға жататын иондар: OH^- , Cl^-, SO₄^-, HCO₃^-, CO₃^-.

• Катиондарға жататын иондар: H⁺, K⁺, Na⁺, NH₄⁺, Mg⁺⁺, Ca⁺⁺, Fe⁺⁺, Ba⁺⁺, Lі⁺.

• микроэлементтердің иондары: Br^-, J^-, т.б;

• коллоидты бөлшектер: SiO₂, Fe₂O₃, Al₂O₃;

• еріген газдар: CO₂, H₂S, CH₄, H₂, N₂ т.б;

• нафтендік қышқылдар мен олардың тұздары.

Бірлік көлемге келтірілген қабат суында еріген заттың мөлшерін жалпы минерализация деп атайды.

Қабат суының минерализациясы 1кг/м³-тен 200кг/м³-ке дейінгі аралықта болады, көбінесе қабат суының минерализациясы г/л өлшенеді,

Жинау және дайындау процестері кезінде қабат және ағынды сулардың физикалық қасиеттерінің ішінде тығыздық пен тұтқырлыққа көп көңіл бөлінеді. Құрамындағы тұзға байланысты қабат суының тығыздығы мына формула бойынша есептелуі мүмкін:

_қс = _с+0,7647S, (1.24)

мұнда _с - 20 С кезіндегі тазартылған судың тығыздығы, кг/м³; S- судағы тұздың концентрациясы, кг/м³.

0-ден 45^оС температура арасында мұнай кен орындарындағы тұздардың судағы ерітіндісі аз өзгеріске ұшырайды, яғни белгілі бір (t)-температурасы кезіндегі минералды судың тығыздығын, 20С кезіндегі қабат суының белгілі тығыздығы бойынша жуықтап анықтауға болады:

_қс(t) = _қс(20)-0,0714(t-20) , (1.25)

мұндағы _қс(t), _қс(20)- белгілі бір (t)-температурасы мен 20^оС -ғы минералды судың тығыздықтары кг/м³.

Температура өзгерген сайын ілеспе судың тұзқұрамын, тұтқырлығын және тығыздығын бақылып отыру өте маңызды. Эксперименттік мәндердің қорытындысы бойынша минералды судың тұтқырлығын келесі формуламен анықтауға болады:

∆ρ < ∆ρ₁ _қс =_с (t)10 ^{0,0008831*∆ρ}, болғанда (1.26)

мұнда, _қс -(t) температурасы кезіндегі қабат суының тұтқырлығы, мПас;

_с(t)- -(t) температурасы кезіндегі тазартылған судың тұтқырлығы, мына формуламен анықталады:

_с(t)=1353(t+50)^-1,6928 , (1.27)

мұндағы,  - 20С кезіндегі минералды және тазартылған су тығыздықтарының арасындағы айырмашылық, кг/м³;

= _қс - 998,3, (1.28)

мұндағы: _қс —20 ^оС –тағы минералды су тығыздығы, кг/м³;

∆ρ₁ — параметрі, келесі формуламен анықталады

∆ρ₁ = 0.793×(146.8 - t) (1.29)

егер ∆ρ > ∆ρ₁

_қс = _с(t)×10^{(10-3×A(ρ))} (1.30)

мұндағы: А (ρ) — мәндері температура мен тығыздыққа тәуелді функциясы.

0 < t < 20 ^оС болғанда:

A(ρ) = 2.096× (∆ρ - 0.5787×∆ρ₁), (1.31)

20 < t < 30 ^оС болғанда:

A(ρ) = 2.096× (∆ρ - 0.5787×∆ρ₁) - 0.032× (t - 20) × (∆ρ - ∆ρ₁) (1.32)

t >30 ^оС болғанда:

A(ρ) = 1.776× (∆ρ - 0.503×∆ρ₁) (1.33)

Есеп 1.3

Технологиялық процестегі ілеспе судың температурасы біртіндеп 0, 15, 25, 33 және 45 ^оС дейін өседі, ал оның құрамындағы тұздың мөлшері 200 г/л тең. Технологиялық процестегі минералданған судың тығыздығы мен тұтқырлығының өзгерісін анықтау керек. Берілген температуралар үшін есептің нәтижелерін кестеге орналастыру керек.

Берілгені: S = 200 г/л; t = 0, 15, 25, 33, 45 ^оС

Табу керек: _қс(t) =?, μ_қс(t) =?

Шешімі:

_қс = _с+0,7647S

_қс(t) = _қс(20)-0,0714(t-20)

20 ^оС болғанда _қс = 998,3 + 0,7647 * 200 = 1151 кг/л

0 ^оС болғанда _қс(0) = 1151 – 0,0714(0 - 20) = 1152 кг/л

∆ρ₁ -параметрін есептейміз

∆ρ₁ = 0,793× (146,8 - t)

∆ρ₁₍₀₎ = 0,793 × (146,8 - 0) = 116,4 кг/м³

= _қс - 998,3

∆ρ = 1151 – 998,.3 = 152,7 кг/м³

152,7 > 116,4 болғандықтан

_қс = _с(t) ×10^(10-3×^A(ρ))

A(ρ) = 2.096 × (∆ρ - 0.5787 ×∆ρ1)

A(ρ) = 2.096 × (152.7 - 0.5787 ×116.4) = 178.87

μ_с(0) = 1353 × (0 + 50) ^{- 1.6928} = 1.8 мПа*с

μ_қс(0) = 1.8 * 10 ^{(178.87 * 10 - 3)} = 2.72 мПа*с

Басқа берілген температураға арналған есептеулердің нәтижелері төмендегі 1.5-кестеге түсірілген

1.5-кесте

t оС	ρқс кг/м3	∆ρ1 кг/м3	μс(t) мПа*с	А(ρ) мПа*с	μқс(t)
0	1152	116,4	1,8	178,87	2,72
15	1151	104,5	1,15	193,31	1,79
25	1150	96,6	0,91	193,91	1,42
33	1150	90,2	0,76	190,62	1,18
45	1149	80,7	0,61	199,1	0,96

Температура 0-ден 45^оС-қа дейін өзгерген кезде кестедегі нәтижелерден тұтқырлықтың және тығыздықтың 3 есеге азайғанын байқауға болады.

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар

Есеп 1.3

Технологиялық процесс барысында ілеспе судың мәндері әр түрлі. Тұз құрамы белгілі болған кездегі минералды судың тығыздығы мен тұтқырлығы қалай өзгеретінін анықтау керек.

1.3 есепке қажетті мәндер 1.6 кестеде келтірілген.

Бақылау сұрақтары:

1.Мұнайдың тығыздығы мен тұтқырлығы дегеніміз не ?

2. Мұнайдың тығыздығы мен тұтқырлығы қандай параметрлерге тәуелді?

3. Мұнайдың молярлық массасы неден тәуелді?

4. Қабат суының минералдануы деп нені айтамыз ?

1.6-кесте

Параметрлер	Вариант номерлері
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
S, г/л	150	25	80	280	200	173	184	105	98	64	59	156	120	210	100
Т1, оС	10	20	8	0	12	9	4	6	5	11	15	10	7	14	6
Т2, оС	32	30	24	12	20	18	16	25	28	30	32	26	22	22	27
Т3, оС	45	40	38	28	40	38	35	45	36	44	45	39	34	43	35
S, г/л	30	85	180	250	102	170	185	102	96	65	60	161	122	200	105
Т1, оС	21	10	5	2	7	10	5	7	4	10	16	11	8	13	6
Т2, оС	32	25	17	9	26	20	15	22	29	31	33	25	21	23	28
Т3, оС	43	40	38	23	40	37	37	44	35	43	44	38	33	45	36