Geologija le ž išta fluida (2. predavanje)

1. Geologija ležišta fluida(2. predavanje) RGN fakultet, Zavod za geologiju i geološko inženjerstvo

2. OSNOVNA FIZIKALNA SVOJSTVA NAFTE 2.1. POVRŠINSKA NAPETOST To je svojstvo vrlo važno pri migraciji nafte zbog razlike u površinskoj napetosti vode i nafte. Posljedica je međusobnog privlačenja molekula silom koja je proporcionalna umnošku njihovih masa, a obrnuto proporcionalna kvadratu njihovih udaljenosti. Molekula udaljena od površine kapljevine ili dodira dviju kapljevina nalazi se u stanju ravnoteže, jer je okružena istovrsnim molekulama, pa je rezultanta privlačnih sila uravnotežena. No, molekule na površini nisu okružene istovrsnim molekulama jednakih masa, pa će rezultirajuća sila imati neku veličinu, te će se stvarati napetost površine oblikujući je poput opne (membrane). Da bi molekule prešle preko te površine trebaju određenu količinu rada nazvanog površinska energija [erg/cm2] ili površinska napetost [dyn/cm]. Odnosi između jedinica su sljedeći: 1 erg=1 dyn·cm, 1 dyn=10-5 N, a 1 dyn·cm-1=10-3 N·m-1.

3. Osnovna fizikalna svojstva nafte (1) • 2.1. POVRŠINSKA NAPETOST (2) • Površinska napetost može se definirati i kao sila na jedinicu dužine koja se opire stvaranju nove površine. To je napetost između površine kapljevine kad je ona u dodiru s vlastitim parama ili zrakom. • Međupovršinska napetost je napetost površine kad se dodiruju dvije kapljevine ili kapljevina i kruto tijelo. • Vrijednosti između nekih fluida su sljedeće: • • živa - zrak 465,0 dyn·cm-1, • • voda - zrak 73,5 dyn·cm-1, • • mineralizirana slojna voda - zrak 79,0 dyn·cm-1, • • nafta - zrak 25,0 - 30,0 dyn·cm-1, • • nafta - voda 72,0 - 76,0 dyn·cm-1.

4. Osnovna fizikalna svojstva nafte (2) 2.2. MOČIVOST Predstavlja svojstvo kapljevine da se raširi (razlije) po površini krutog tijela. Adhezijska napetost (AT) pokazuje koja kapljevina bolje moči kruto tijelo te predstavlja razliku međupovršinskih napetosti krutine i fluida. Močivost vode veća je od one nafte, tj. u sustavu nafta-voda-porozna stijena voda je močiva, a nafta nemočiva faza. To je povoljno, jer pri jednakim zasićenjima imamo veću relativnu propusnost za naftu nego za vodu. Ima slučajeva da nafta jače moči stijenu kad ona sadržava asfaltene, a kolektor je karbonatni.

5. Osnovna fizikalna svojstva nafte (3) 2.3. KAPILARNI TLAK Kapilarni tlak obrnuto proporcionalan promjeru pora, a proporcionalan površinskoj napetosti. Stijena s većim promjerom ima i veću propusnost i manji kapilarni tlak. Što je veći kapilarni tlak bit će veće zasićenje močivom fazom, tj. vodom. Zato npr. u laporu nema nafte jer je visok kapilarni tlak, a propusnost je mala. Skoro svako ležište ugljikovodika prvotno je bilo posve zasićeno vodom. Kad ne bi postojao kapilarni tlak dogodila bi se potpuna gravitacijska zamjena. U gornjem dijelu ležišta bili bi ugljikovodici, u donjem voda, a razdjelnica među njima bila bi ravna ploha. No kapilarni tlak je razlog da i u gornjem dijelu ležišta ostane određeno zasićenje vodom, to jest određena količina vode. Zasićenje fluidima u ležištu posljedica je kapilarno-gravitacijske ravnoteže, gdje su: pc - kapilarni tlak h - visina iznad plohe na kojoj je zasićenje vodom 100 % ρm - gustoća močive faze ρnm - gustoća nemočive faze g - sila gravitacije Prijelazna zona je to veća što je manja apsolutna propusnost.

6. Osnovna fizikalna svojstva nafte (4) • 2.4. GUSTOĆA • Služi za klasifikaciju nafte kao sirovine, a predstavljena je odnosom: • Gustoća se obično određuje na temperaturi od 20 oC i uspoređuje s masom istog volumena vode na 4 oC. Gustoća nafte označava masu određenog volumena nafte na 20 oC u odnosu prema istom volumenu vode na temperaturi od 4 oC. U Europi se gustoća nafte obično računa na 20 oC pod atmosferskim tlakom. U svijetu se gustoća nafte također prikazuje oAPI jedinicama (voda ima 10 oAPI). • Nafte s većim postotkom smolnih tvari imaju veću gustoću. U teške nafte ubrajaju se i one s većim postotkom ugljikovodika s visokim vrelištem. Općenito parafinski (metanski) ugljikovodici su lakši od naftenskih, a oni od aromatskih. Teške nafte obično imaju zagasitiju, smeđu ili crnu boju zbog nazočnosti smola ili asfaltena. Nafte se dijele na: • • lagane nafte 700 - 800 kg/m3 • • srednje teške 800 - 900 kg/m3 • • teške nafte 900 - 1000 kg/m3.

7. Osnovna fizikalna svojstva nafte (5) • 2.5. TEMPERATURA STINJAVANJA (STINIŠTE, GRANICA TEČENJA) • Stinište ili temperatura stinjavanja (engl. "pour point") je najniža temperatura pri kojoj će nafta ili naftni produkti još slobodno strujati, to jest temperatura pri kojoj prestaju strujati i počinju se stinjavati (skrućivati). • Stinište sirove nafte indikacija je sadržaja parafina u nafti – što je temperatura stiništa viša nafta sadržava više parafina. Pri niskim temperaturama parafin se u sirovim naftama počinje skrućivati tako da pumpanje i transport nafte cjevovodima mogu postati nemogući. Zbog toga je potrebno znati točnu temperaturu stinjavanja svake nafte. • Stinište se može sniziti zagrijavanjem nafte. • Temperature stinjavanja sirovih nafti kreću se od -60 oC do +40 oC. Nafte s izrazito puno parafina obično su žute boje, za razliku od nafti s manje parafina koje su zelenkaste. Nafte s vrlo malo ili čak bez parafina su crne. • Nafta iz ležišta polja Ekofisk (Sjeverno more) ima stinište na -12 oC, a nafte tipa „brent“ na -3 oC.

8. Osnovna fizikalna svojstva nafte (6) • 2.6. ETALONSKA, BAZNA ILI REFERENTNA SIROVA NAFTA • Etalonska sirova nafta (engl. "Benchmark Crude Oils") je standard prema kojemu se uspoređuju sve druge nafte i prema kojem se oblikuju njihove cijene. • U SAD-u to je West Texas Intermediate (WTI) koja ima 38 do 40 oAPI i 0,3 % sumpora te West Texas Sour s 33 oAPI i 1,6 % sumpora. • U Sjevernom moru etalonska se nafta zove „brent“ te ima 38 oAPI i 0,3 % sumpora. • Na srednjem istoku etalonska nafta se zove „dubai“ a značajke su joj 31 oAPI i 2 % sumpora. 2.7. BOJA I MIRIS NAFTE • Boja nafte (engl. "Color of Crude Oil") može biti od bezbojne (prozirne) preko zelenkasto-žute, crvene i smeđe do crne tamnija to ima nižu gustoću oAPI. • Miris nafti (engl. "Smell") može biti na motorni benzin (tzv. slatke nafte ili nafte s malo ili bez sumpora), na smrad (tzv. kisele nafte) ili na voće (aromatne nafte).

9. Osnovna fizikalna svojstva nafte (7) • 2.6. TRGOVAČKO IME NAFTE • Trgovačko ime nafte (engl. "Crude Stream") je ono ime pod kojim se može kupiti iz određene zemlje-izvoznice. Može potjecati iz jednoga polja a može biti i miješana iz više polja. Neki nazivi nafti iz poznatih zemalja izvoznica te izabrane značajke dani su u tablici 2.1. Tablica 2.1: Trgovačko ime različitih nafti