1. коллекторские Свойства горных пород

Вязкость (абсолютная, динамическая) – сила трения (внутреннего сопротивления), возникающая между двумя смежными слоями внутри жидкости или газа на единицу поверхности при их взаимном перемещении (рис. 2.2).
Динамическая вязкость определяется по уравнению Ньютона:
, (2.22)
где А – площадь перемещающихся слоёв жидкости (газа) – см. рис. 2.2;
F – сила, требующаяся для поддержания разницы скоростей движения между слоями на величину dv;
dy – расстояние между движущимися слоями жидкости (газа);
dv – разность скоростей движущихся слоёв жидкости (газа).
μ – коэффициент пропорциональности, абсолютная, динамическая вязкость.

Рис. 2.2. Движение двух слоёв жидкости относительно друг друга.
Размерность динамической вязкости определяется из уравнения Ньютона:

• 
   система СИ – [Па×с, мПа×с];
  
• 
   система СГС – [пуаз (пз), сантипуз (спз)] = [г/(см×с)].
  

С возрастанием температуры вязкость сепарированных нефтей уменьшается, а с возрастанием давления возрастает. С увеличением молекулярного веса фракций, плотности, температурного интервала выкипания фракций величина вязкости возрастает
С вязкостью связан параметр – текучесть (j) – величина обратная вязкости:
. (2.23)
Кроме динамической вязкости для расчётов используют также параметр кинематическую вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой с учётом силы тяжести. . (2.24)
Единицы измерения кинематической вязкости:

• 
   система СИ – [м²/с, мм²/с];
  

– система СГС – [стокс (ст), сантистокс (сст)]; 1сст =1·10^-4 м²/с.
Вязкость пластовой нефти всегда значительно отличается от вязкости сепарированной нефти, вследствие большого количества растворённого газа, повышенного давления и температуры (рис. 2.3). Вязкость уменьшается с повышением

Рис. 2.3. Изменение вязкости пластовой нефти в зависимости от давления и температуры
количества углеводородного газа растворенного в нефти. При этом с увеличением молекулярной массы газового компонента (от СН₄ к С₄Н₁₀) вязкость нефтей будет уменьшаться, а с увеличением молекулярной массы жидкого компонента (от С₅Н₁₂ к высшим) вязкость нефтей будет возрастать. С увеличением количества азота растворенного в нефти вязкость пластовых нефтей будет возрастать. Повышение давления вызывает увеличение вязкости, а температуры - уменьшение. Вязкость "сырых" нефтей больше вязкости сепарированных. Вязкость смесей аренов больше вязкости смесей алканов. Чем больше в нефте содержится смол и асфальтенов (больше полярных компонентов), тем выше вязкость.
Вязкость нефти в пластовых условиях различных месторождений изменяется от сотен мПа×с до десятых долей мПа×с. В пластовых условиях вязкость нефти может быть в десятки раз меньше вязкости сепарированной нефти.
Вязкость влияет на реологические свойства нефтей. Реология – наука, изучающая механическое поведение твердо-жидкообразных тел, структурно-механические свойства нефтей. В уравнении (2.30) координату скорости (dv) можно представить как dx /dt, где x - длина пути в направлении скорости движения v, а t – время. Величина dx/dy характеризует сдвиг (γ) слоев, деформацию. Соотношение F/A - есть величина касательного напряжения (τ), развиваемое в движущихся слоях жидкости. Тогда, для ньютоновских жидкостей уравнение Ньютона можно записать:
d γ/dt = τ/μ. (2.25)
У ньютоновских жидкостей скорость сдвига пропорциональна касательному напряжению и обратно пропорциональна вязкости жидкости. Уравнение (2.25), описывающее связь между напряжением и скоростью сдвига, называется реологическим. Реологические характеристики нефтей в значительной степени определяются содержанием в них смол, асфальтенов и парафина.
Вязкопластичное течение жидкости описывается уравнением Бингама:
τ = τ_о + μ^* (d γ/dt), (2.26)
где τ_о – динамическое напряжение сдвига;
μ^* - кажущаяся вязкость пластичных жидкостей, равная угловому коэффициенту линейной части зависимости dγ/dt = ƒ(τ ).
Движение вязкопластичных нефтей аппроксимируется степенным законом зависимости касательного напряжения от модуля скорости деформации:
τ = К(d γ/dt)ⁿ, (2.27)
где К – мера консистенции жидкости, с увеличением вязкости возрастает;
n – показатель функции, при n =1, уравнение (2.27) описывает течение ньютоновских жидкостей.