Физико-химические методы ПНП, основанные на улучшении нефтевытесняющих свойств воды

Физико-химические методы обеспечивают увеличение коэффициентов увеличения вытеснения и охвата одновременно или одного из них. Среди них выделяют две подгруппы: методы, улучшающие заводнение, которые основанные на снижении межфазного поверхностного натяжения и изменении соотношения подвижностей фаз и обеспечивают увеличение коэффициентов вытеснения и охвата; методы извлечения остаточной нефти из заводненных пластов, основанные на полной или частичной смесимости рабочих агентов с нефтью и водой.

Методы, улучшающие заводнение, к ним относятся методы, использующие в качестве рабочих агентов поверхностно-активные вещества (ПАВ), полимеры, щелочи и серную кислоту.

Применение ПАВ при оптимальном массовом содержании 0,05 – 0,1% обеспечивает снижение поверхностного натяжения на контакте нефть – вода и сделать поверхность зерен горных пород-коллекторов более смачиваемой водой, т.е. увеличить ее гидрофильность. Кроме того, если какая-то часть остаточной нефти в заводненной области пласта находится в виде глобул, застрявших в сужениях пористой среды, и под действием градиентов давления не может двигаться, то со снижением поверхностного натяжения эти глобулы будут легче деформировать свою поверхность и продвигаться через сужения пор. Однако такие растворы способны обеспечить повышение нефтеотдачи не более чем на 2 – 5 %. Вытеснение нефти водными растворами ПАВ сопутствует явление адсорбции поверхностно-активных добавок к воде на зернах породы. Это оказывает решающее влияние на процесс извлечения нефти из пластов и экономику физико-химических методов разработки нефтяных месторождений.

Объемы закачиваемых растворов ПАВ должны быть очень большими (не менее 2 – 3 объемов пор). Фронт ПАВ движется по пласту в 10 – 20 раз медленнее, чем фронт вытеснения. Технология закачки раствора ПАВ весьма простая, для дозированной подачи растворов ПАВ разработана установка УДПВ – 5. Будущее метода связывают в основном с обработкой призабойных зон нагнетательных скважин для повышения их приемистости, для освоения плотных глинистых коллекторов и снижения давления нагнетания, а также с созданием композиций ПАВ, обеспечивающих уменьшение межфазного натяжения до 0,01 – 0,05 мН/м.

При вытеснении из пластов нефтей различной вязкости обычной водой текущая и конечная нефтеотдача снижается с увеличением отношения вязкостей нефти и воды. Метод полимерного заводнения основан на способности раствора полимера в воде, уменьшать соотношение подвижностей (загущение воды) нефти и воды (текущий фактор сопротивления) и уменьшать подвижность воды, закачиваемой за раствором полимера (остаточный фактор сопротивления), что повышает охват пластов заводнением. В качестве полимера закачиваемого в нефтяные пласты, чаще всего применяют полиакриламид (ПАА). Рекомендуется оторочка размером 0,1 – 0,5 от объема пор с концентрацией 0,01 – 0,1%. Считается, водный раствор ПАА целесообразно использовать для вытеснения нефти из пластов при ее вязкости 10 – 30 мПа*с. Гель полиакриламид (ПАА) не технологичен в применении (требует больших затрат ручного труда, больших транспортных расходов, замерзает при минусовой температуре). Метод относится к дорогим, поэтому перспективы его применения зависят от цены на нефть, объемов производства дешевых полимеров и эффективного сочетания с другими методами повышения нефтеотдачи.

Метод щелочного заводнения основан на взаимодействии щелочей с активными компонентами (органическими кислотами) нефти и породой. При этом образуются ПАВ, изменяется смачиваемость породы, набухают глины, образуются устойчивые эмульсии и выделяются осадки. Для приготовления щелочных растворов могут использоваться с различными показателями щелочности едкий натр (каустическая сода) NaOH, углекислый натрий (кальцинированная сода) Na₂CO₃, гидроксид аммония (аммиак) NH₄OH, силикат натрия (растворимое стекло) Na₂SiO₃. Наиболее активные из них первый и последний (силикатно-щелочное заводнение). Щелочные растворы закачивают в виде оторочек размером 0,1 – 0,25 объема пор с концентрацией 0,05 – 0,5%. При значительной адсорбции щелочи возможна ступенчатая оторочка раствора с убывающей концентрацией. Будущее метода связывают с сочетанием его с тепловыми методами (термощелочные растворы) и с осадкообразованием в пласте.

Механизм повышения нефтеотдачи при вытеснении нефти серной кислотой (сернокислотное заводнение) заключается в образовании кислого гудрона (вязкой смолистой массы) в наиболее промытой водой зоне (наиболее значимый фактор) и поверхностно-активных водорастворимых сульфокислот. В результате снижается водопроницаемость промытых зон, повышается охват пласта заводнением и снижается межфазное натяжение (до 3 – 4 мН/м). Применяют либо техническую серную кислоту концентрацией до 96%, либо так называемую алкилированную серную кислоту (АСК) концентрацией 80 – 85%. Технология метода заключается в закачке в пласт небольшой (порядка 0,15% порового объема пласта) оторочки серной кислоты, продвигаемой по пласту водой. Для этого у нагнетательной скважины размещают емкости (500 – 2000 м³) с АСК, которую насосами закачивают в пласт. После этого скважина подключается к общей системе заводнения для закачки воды. Применение метода сопровождается сильной коррозией используемого оборудования и эксплуатационной колонны скважины.

Дата добавления: 2015-07-13