"Научный аспект №2-2019" - Естественные науки

Исследование плотности и вязкости нефти месторождений острова Сахалин

Денисова Янина Вячеславовна – кандидат биологических наук, доцент кафедры Геологии и нефтегазового дела Технического нефтегазового института Сахалинского государственного университета.

Нейланд Дарья Евгеньевна – студентка кафедры Геологии и нефтегазового дела Сахалинского государственного университета.

Нурланова Алина Нурлановна – студентка кафедры Геологии и нефтегазового дела Сахалинского государственного университета.

Аннотация: Проведено исследование плотности и вязкости нефти 13 месторождений острова Сахалин. Для измерения плотности использовался ареометр общего назначения. Для измерения вязкости использовался вискозиметр Энглера. Составлены графики и таблица изученных образцов нефти месторождений острова Сахалин. По графикам выявлены тенденции изменения вязкости и плотности. В целом, важно отметить, что на значения плотности и вязкости нефти исследуемых месторождений острова Сахалин оказывают влияние такие факторы, как: глубина залегания скважины, генезис, температура, давление, фракционный и молекулярный состав.

Ключевые слова: Плотность нефти; вязкость нефти; месторождения нефти острова Сахалин.

Остров Сахалин – это один из крупных и перспективных районов нефтедобычи России, имеющий порядка 81 месторождений [12], где нефть добывается с 1910 года [10]. В настоящее время, в основном, разрабатываются месторождения на севере Сахалина [1], где преобладает суровый климат (средняя температура зимнего периода колеблется от -16 ºС до -24 ºС) [8].

Плотность и вязкость являются важнейшими физическими характеристиками нефти, поскольку напрямую влияют на её текучесть. Эти значения учитываются при оценке скорости фильтрации в пласте, при выборе типа вытесняющего агента, при расчете мощности насоса добычи нефти и т.д. При добыче неизбежны аварийные ситуации разлива нефти и для выбора сорбентов нужны данные о плотности и вязкости нефти. Значения вязкости и плотности нефти варьируют в диапазоне от 0,77 ºВУ до 567,31 ºВУ [13] и от 700 кг/м³ до 1100 кг/м³[2] соответственно. Эти значения уникальны для каждого месторождения и зависят от многих факторов (генезис, температура окружающей среды, количество смолистых веществ, количество растворенных газов, глубина залегания и т.д.).

Цель: исследование плотности и вязкости образцов нефти некоторых месторождений острова Сахалин при различных температурах.

Методика исследования

Исследования плотности и вязкости нефти месторождений о. Сахалин проводили в лабораторных условиях на базе Технического нефтегазового института Сахалинского государственного университета в период с октября 2018 г. по январь 2019 г.

Анализу подвергались образцы нефти с 13 месторождений о. Сахалин (Катангли, Аркутун-Даги, Одопту-море, Пильтун-Астохское (с платформы ПА-А), Пильтун-Астохское (с платформы ПА-Б), Чайво, Окружное, Колендо, Лебединское, Центральное Сабо, Западное Сабо, Центральный Паромай и Оха) (рисунок 1).

Рисунок 1. Места отбора образцов нефти с месторождений северной части о. Сахалин.

Для измерения плотности использовался ареометр АОН-1, ГОСТ 18481-81 [4] (диапазон измерения – от 700 кг/м³ до 1840 кг/м³, шкала деления – 1 кг/м³, погрешность – 1 кг/м³), а для измерения вязкости – вискозиметр ВУ-М по ГОСТ 1532-81 [3]. Измерения параметров проводили при температурах +20 ºС и -5 ºС.

Результаты исследования

Результаты полученных данных приведены в таблице 1 и на рисунках 2-5.

В результате полученных данных было выявлено следующее. Значения плотности нефти при +20 ºС варьировали в диапазоне от 801 кг/м³ до 952 кг/м³, а при -5 ºС - от 811 кг/м³до 963 кг/м³ (рисунок 2).

Таблица 1. Плотность и вязкость нефти месторождений острова Сахалин при различных температурах.

№	Название месторождения	Плотность (20ºС), кг/м3	Вязкость (20ºС), ºВУ	Плотность (-5ºС), кг/м3	Вязкость (-5ºС), ºВУ
1	Катангли	952	46,7	963	138,5
2	Одопту-море	928	10	932	21,15
3	Оха	902	3,22	913	6,19
4	Западное Сабо	890	1,88	897	2,88
5	Аркутун-Даги	851	1,77	897	4,04
6	Пильтун-Астохское (ПА-Б)	868	1,54	879	1,73
7	Чайво	835	1,35	902	15,07
8	Центральное Сабо	855	1,31	870	1,73
9	Колендо	848	1,27	859	1,69
10	Окружное	830	1,27	840	1,29
11	Лебединское	861	1,19	870	1,65
12	Центральный Паромай	835	1,12	843	1,35
13	Пильтун-Астохское (ПА-А)	801	1,06	811	1,13

Наибольшее значение плотности – 963 кг/м³ отмечено у образца нефти, измеренного при температуре -5 ºС, с месторождения «Катангли», а наименьшее – 801 кг/м³ отмечено у образца нефти, измеренного при температуре +20 ºС, с месторождения «Пильтун-Астохское (ПА-А)» (рисунок 2).

Рисунок 2. Значения плотности исследованных образцов нефти месторождений острова Сахалин при +20 ºС и -5 ºС.

Значения вязкости нефти при +20 ºС варьировали в диапазоне от 1,06 ºВУ до 46,71 ºВУ, а при -5 ºС от 1,13 ºВУ до 138,46 ºВУ (рисунок 3). Наибольшее значение вязкости (138,46 ºВУ) отмечено у образца нефти, измеренного при температуре -5 ºС, с месторождения «Катангли», а наименьшее (1,06 ºВУ) отмечено у образца нефти, измеренного при температуре +20 ºС, с месторождения «Пильтун-Астохское (ПА-А)».

Резкое отличие в показателях вязкости нефти образца с месторождения «Катангли» связано, прежде всего, с особенностями химического состава нефти – повышенное содержание асфальтосмолянистых веществ [7].

Рисунок 3. Значения вязкости исследованных образцов нефти месторождений острова Сахалин при +20 ºС и-5ºС.

Дальнейший анализ средних значений плотности исследуемых образцов нефти месторождений острова Сахалин при +20 ºС и -5 ºС выявил значения 865,8±5,2 кг/м³и 882,8±5,6 кг/м³, соответственно (рисунок 4).

Рисунок 4. Средние значения плотности исследованных образцов нефти острова Сахалин при +20 ºС и -5 ºС.

Анализ средних значений вязкости исследуемых образцов нефти месторождений острова Сахалин при +20 ºС и -5 ºС выявил значения 5,7±1,5 ºВУ и 15,3±2,5 ºВУ, соответственно (рисунок 5).

Рисунок 5. Средние значения вязкости исследованных образцов нефти острова Сахалин при +20 ºС и -5 ºС.

Анализ причин варьирования значений плотности и вязкости на различных месторождениях нефти показал, что на плотность и вязкость нефти влияет множество факторов, такие как:

А) Глубина залегания. Чем глубже располагается нефть, тем она легче, и соответственно вязкость будет меньше [9];

Б) Количество растворенного газа. С увеличением содержания в нефти растворенного газа вязкость уменьшается [11];

В) Температура. Значение температуры обратно пропорционально показателям плотности и вязкости [11, 2];

Г) Давление. С ростом пластового давления плотность нефти уменьшается до значений давления насыщения, а затем возрастает. Значение вязкости с возрастанием давления увеличивается [2];

Д) Смолопарафиновые соединения. С увеличением в составе нефти смолопарафиновых соединений вязкость нефти увеличивается [11].

Выводы

В результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Среднее значение вязкости нефти исследованных образцов месторождений о. Сахалин при температуре 20 ºС составило 5,7±1,5 ºВУ, а при -5 ºС – 15,3±2,5 ºВУ. При понижении температуры наблюдается явная тенденция повышения значений вязкости нефти. При этом отмечается увеличение значения вязкости нефти в 11 раз у образца нефти с месторождения «Чайво», в 3 раза - с месторождения «Катангли», в 2 раза - с месторождения «Одопту-море», «Оха» и «Аркутун-Даги», в остальных случаях показатель увеличения вязкости составил не более чем в 1,5 раза.

2. Среднее значение плотности нефти исследованных образцов месторождений о. Сахалин при температуре 20 ºС составило 865,8±5,2 кг/м³, а при -5 ºС – 882,8±5,6 кг/м³. При понижении температуры, значения плотности всех изученных образцов нефти увеличились в среднем в 1,02 раз;

3. Из исследуемых образцов нефти месторождений острова Сахалин, наибольшими значениями плотности и вязкости обладает образец нефти с месторождения «Катангли», что свидетельствует о наличии в составе данного образца большого количества смолисто-асфальтеновых веществ. Это делает добычу, транспортировку и переработку нефти более трудоемкой и ресурсно-затратной. Наименьшими значениями плотности и вязкости обладает образец нефти с месторождения «Пильтун-Астохское (ПА-А)».

В целом важно отметить, что на значения плотности и вязкости нефти исследуемых месторождений о. Сахалин оказывают влияние такие факторы, как: глубина залегания скважины, генезис, температура, давление, фракционный состав, молекулярный состав и т.д.

Список литературы