الصفات الفيزيوكيميائية للموائع الطبقية

كاتب التقرير : م.رشيد الخولي

منسق الموضوع : م.رشيد الخولي

طريقة الأتصال بالكاتب : غير متوفرة حالياً

الصفات الفيزيوكيميائية للموائع الطبقية

1- الصفات الفيزيائية للنفط :

1-1- مقدمة :

يعتبر النفط والغاز من الفحوم الهيدروجينية المعقدة التركيب الموجودة في الطبقة عند ضغط وحرارة عاليين ، وبالتالي فإن معرفة الصفات الفيزيائية للنفط في الشروط الطبقية أمر ضروري جداً لأنه يسمح بمعرفة سلوكية هذا النفط عند أي تغيير للشروط الطبقية من ضغط وحرارة وتحديد هذه السلوكية يضع لنا الأساس الذي يجب الاعتماد عليه عند وضع خطط استثمار المكامن النفطية بشكل مثـالي وبمردود عالي .

2-1- كثافة النفط :

تعتبر الكثافة من الصفات الفيزيائية المميزة لأنواع النفط الخام ويعتمد ذلك على احتواء النفط للقطفات الخفيفة والتي تتمتع بكثافة منخفضة أو احتوائه على الراتنجات ذات الكثافة المرتفعة نسبياً .

وبشـكل عام تتـراوح كثـافة الأنـواع الخفيفـة من النفـط ما بيـن ( 0.75 - 0.82 ) غ/سم³ أما الأنواع الثقيلة فتزيد كثافتها عن ( 0.9 ) غ/سم³ .

ولقد شاع استخدام الكثافة بدرجة API ( معهد النفط الأمريكي ) تبعاً للعلاقة التالية :

حيث ρ الكثافة في الدرجة ( 15.6 ) م° ويصنف النفط حسب API إلى :

- نفط ثقيل API < 10

- نفط متوسط 10 < API <30

- نفط خفيف API > 30

3-1- اللزوجة :

يفهم من اللزوجة المقاومة التي يبديها السائل عند جريان طبقاته بعضها بالنسبة لبعض ، وتتأثر بدرجة الحرارة ، وبكمية الغاز المنحل ، وبالضغط .

ومن خلال هذه المؤثرات نلاحظ بأن هناك علاقة عكسية ما بين اللزوجة ودرجة الحرارة فبازدياد درجة الحرارة تتناقص اللزوجة والعكس بالعكس .

وللزوجة نوعان :

- تحريكية μ : وهي عبارة عن جداء الزمن بالضغط .

- حركية ν : وهي عبارة عن نسبة المقطع إلى الزمن .

4-1- عامل انضغاطية النفط ( C ) :

ويعرف بأنه التغير النسبي لوحدة الحجم من النفط لدى تغير الضغط بقيمة 1Kg_f\cm² ويتعلق عامل انضغاطية النفط بالتركيب الكيميائي له وبدرجة الحرارة والضغط وهذا العامل له علاقة كبيرة بكمية الغاز المنحل فيه حيث يزداد بزيادتها .

5-1- عامل حجم النفط B₀ :

هو نسبة حجم عينة من النفط في الشروط الطبقية إلى نفس الحجم من العينة في الشروط السطحية .

ويستخدم هذا العامل في الحسابات الحقلية لبيان التغيرات التي تطرأ على حجم السائل الطبقي بانخفاض الضغط ودرجة الحرارة .

2- خواص المياه الطبقية :

تكون المياه الطبقية في المكامن النفطية ملازمة للنفط ويتواجد النطاق المائي أسفل النطاق النفطي وكذلك يمكن أن تتواجد المياه الطبقية في طبقات مستقلة عن النفط .

لدى سير عمليات استثمار المكمن النفطي فإن المياه الطبقية تعبر إلى المكمن النفطي مزيجة النفط ونتيجة لأهميتها كقوة دافعة للنفط ، يتوجب علينا معرفة خواصها الفيزيائية والكيميائية لمعرفة أفضلية بعضها لإزاحة النفط عن الأخرى ، ولمعرفة العمليات التي يجب أن تجرى على بعضها الآخر حتى تصبح صالحة للحقن داخل الطبقة دون أن تؤثر على نوعية النفط سلبياً ، وأن نزيد من استطاعتها على غسيل الطبقة والحلول مكان النفط وبالتالي زيادة عامل المردود النفطي .

وفيما يلي أهم الخصائص الفيزيائية للمياه الطبقية :

1-2- لزوجة المياه الطبقية :

إن تأثير الضغط على لزوجة المياه الطبقية يعتبر ضئيلاً إلى الحد الذي يمكن إهماله وخاصة لمجالات الضغط للمكامن النفطية ، أما درجة الحرارة فتؤثر بشكل كبير على لزوجة المياه الطبقية فمع ازدياد الحرارة تقل اللزوجة .

كما تزيد الأملاح المنحلة من لزوجة المياه الطبقية ، لذا نجد أن لزوجة المياه الطبقية أعلى من لزوجة المياه المقطرة في نفس الشروط .

وعند شروط الضغط والحرارة الطبقية تنحل في المياه الطبقية كمية ضئيلة من الغازات تساهم في إنقاص لزوجة هذه المياه بشكل ضئيل ولم يعرف مقداره بعد .

وقد لوحظ أن زيادة لزوجة المياه الطبقية نتيجة لاحتوائها على أملاح تتوازن تقريبياً مع انخفاض اللزوجة الناجم عن انحلال الغاز فيها . لذلك اعتبرت لزوجة المياه الطبقية بالشروط الطبقية مساوية للزوجة المياه المقطرة عند الضغط الجوي والحرارة الطبقية . كما يمكن في الظروف الطبقية أن تتغير لزوجة المياه من ( 1.3 سنتي بواز ) إلى ( 0.3 سنتي بواز ) .

2-2- كثافة المياه الطبقية :

تزداد كثافة المياه الطبقية بزيادة نسبة الأملاح فيها وبما أن نسبة الأملاح تتغير ضمن مجال واسع لذلك ستكون كثافتها ذات قيم مختلفة .

3-2- درجة الحموضة للمياه الطبقية :

تتحدد درجة الحموضة PH لوسط ما باللوغارتيم العشري السالب لتركيز شوارد الهيدروجين أي :

PH = - Log [ H⁺]

فإذا كان :

PH > 7 عندها يكون الوسط قلوي .

PH = 7 عندها يكون الوسط معتدل .

PH < 7 عندها يكون الوسط حمضي .

نقوم أثناء تحليل المياه الطبقية في المخبر بتحديد الـ PH لها لتحديد درجة الحموضة الضرورية في حال القيام ببعض العمليات لتحسين مواصفات الطبقات المنتجة .

3- التركيب الكيميائي للمياه المرافقة للنفط :

إن المياه المرافقة للنفط تتميز بنسبة مرتفعة للأملاح ، إذ أنه في معظم الحـالات تصـادف بدرجـة ملـوحة تتـراوح بيـن ( 50 – 60 ) غ/ل إلى ( 300 – 350 ) غ/ل وأحيـاناً تصـل إلى أكثر من ذلك .

إن كلور الصوديوم يمثل أكبر نسبة بين الأملاح المعدنية إذ تكون نسبته الدنيا (% 80 – 85 ) من التركيب الإجمالي .

إن المياه الطبقية المرافقة للنفط تتميز من خلال غياب أو وجود نسبة ضئيلة جداً للكبريتات ، لأن هذه المياه تتواجد ضمن تراكيب هيدروجيولوجية مغلقة ، والتي تتوضع في أوساط جيوكيميائية مرجعة وملائمة جداً لتفاعلات إرجاع الكبريتات من قبل الفحوم الهيدروجينية .

إن المكونات الكيميائية ذات الطبيعة اللاعضوية تكون منفصلة في شوارد موجبة و شوارد سالبة ، باستثناء أكسيد السيليسيوم وأكاسيد الحديد والألمنيوم .

والشوارد الرئيسية هي : Mg⁺⁺, Ca⁺⁺, Na⁺, CO₃^-, SO₄^--, Cl^- أما الشوارد الثانوية تكون بنسبة أقل وممثلة من خلال :

NH₄⁺ , NO₃^- , NO₂^- ، .................