Свойства ненъютоновских жидкостей.

Фильтрация нефти в пористой среде идет согласно линейному закону трения Нъютона, т.е. касательные напряжения сдвига рпямо пропорциональны градиенту скоростей движения одних слоев жидкости относительно других. Зависимость скорости фильтрации (от градиента давления (grad P) таких жидкостей имеет форму прямой линии, проходящей через начало координат (рис 9, линия 1). Такие жидкости называются нъютоновскими.

Для нъютоновской жидкости (нефти) основным параметром, характеризующим ее течение, служит коэффициент динамической вязкости-коэффициент пропорциональности в законе вязкого трения Нъютона:

, (3)

Где - касательное напряжение сдвига; - градиент скорости в направлении, перпендикулярном к направлению течения x.

^.

Рис. 9.

Однако не редко, когда на нефтяных месторождениях при их разработке нарушается прямолинейный закон трения Нъютона. В этих случаях зависимость скорости фильтрации от градиента давления имеет вид кривой, проходящей через начало координат выпуклостью к оси градиента ( рис. 9, линия 2). Такие жидкости обладают структурно- механическими свойствами и называются ненъютоновскими ( вязкопластичными). Основным показателем ненъютоновских свойств при фильтрации нефти (жидкости) в пористой среде является предельный (начальный) градиент давления (рис. 9. Крив 3), после превышения которого начинается движение нефти ( жидкости) в горной породе.

Фильтрация ненъютоновской жидкости в пористой среде описывается формулой

, (4)

Где -структурная вязкость, аналогичная вязкости обычной нефти,

-градиент лавления,

G-начальный, предельный градиент давления.

Ненъютоновские свойства жидкостей обладают структурно- механическими свойствами, когда структурная вязкость нефти (жидкости) изменяется.

При небольших градиентах давления пластовая нефть, обладая структурно-механическими свойствами, как в капиллярах, так ив пористой среде, имеет при движении неразрушенную структуру. Но с увеличением градиента давления структура начинает разрушаться, и при достижении определенной величины структура разрушается полностью и жидкость начинает движение как нъютоновская жидкость.

Установлено, что особенности фильтрации ненъютоновских свойств проявляются в основном при малых скоростях, т.е. на удалении от скважины. Ненъютоновские свойства нефти в пласте проявляются при высоком содержании в ней асфальтосмолопарафинистых веществ; при физико-химическом взаимодействиипластовой нефти и материала пористой среды с жидкостями, проникающими в пласт. Разработка месторождений с ненъютоновскими (вязкопластичными) жидкостями связана со многими осложнениями при проведении геолого- технических мероприятий, исследовании скважин, подготовке и транспортировке нефти и так далее. Свойства ненъютоновских нефтей исчезают при их нагреве и увилечении скоростей фильтрации.