Определение оптимальной концентрации раствора ПАВ при вытеснении нефти | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №22 (312) май 2020 г.

Дата публикации: 30.05.2020

Статья просмотрена: 11 раз

Библиографическое описание:

Татаркин, А. Н. Определение оптимальной концентрации раствора ПАВ при вытеснении нефти / А. Н. Татаркин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 22 (312). — С. 158-161. — URL: https://moluch.ru/archive/312/70883/ (дата обращения: 10.07.2020).



В статье рассмотрен метод определения оптимальной концентрации для растворов ПАВ, приведена зависимость изменения межфазного натяжения на границе с керосином от концентрации ПАВ.

Ключевые слова: поверхностно-активные вещества, ПАВ, критическая концентрация мицеллообразования, мицеллы, межфазное натяжение, коэффициент извлечения нефти.

Вытеснение нефти с использованием поверхностно-активных веществ (ПАВ) — один из распространенных методов увеличения нефтеотдачи на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами. В результате применения ПАВ снижается межфазное натяжение на границе нефть-вода, благодаря этому в разработку вовлекается пленочная нефть, происходит увеличение коэффициента вытеснения и, как следствие, коэффициента извлечения нефти (КИН).

Молекулам ПАВ характерно дифильное строение: они содержат гидрофильную часть (водорастворимую), состоящую из полярных групп (−NH2, -SO2OH, -COOH, -OH и др.) и гидрофобную часть (малорастворимую), представленную неполярными группами, зачастую имеющими углеводородную структуру. Схематическое изображение молекулы ПАВ приведено на рисунке 1.

я28.JPG

Рис. 1. Схематическое изображение молекулы ПАВ

На сегодняшний день существует несколько видов классификации поверхностно-активных веществ:

  1. По молекулярной массе (низкомолекулярные, высокомолекулярные).
  2. По физическому состоянию (жидкость, твердое тело).
  3. По характеру воздействия на границу раздела фаз.
  4. По заряду гидрофильной части.

Наибольшее распространение получил последний вид классификации, согласно которому выделяют катионные (КПАВ), анионные (АПАВ), неионогенные (НПАВ) и амфолитные ПАВ. В нефтяной промышленности чаще применяются неионогенные ПАВ, которые не вступают в реакцию с щелочно-земельными металлами и обладают минимальными показателями адсорбции на породе.

На эффективность заводнения с применением поверхностно-активных веществ влияют: концентрация ПАВ, минеральный состав пластовых вод, давление, температура, тип породы коллектора и его химический состав, величина гидрофильно-липофильного баланса и др.

Одной из главных задач при подборе ПАВ для конкретных геолого-физических условий является выбор оптимальной концентрацию оторочки ПАВ, при которой будет достигнуто минимальное межфазное натяжение. Для каждого типа ПАВ существует определенная концентрация, называемая критической концентрацией мицеллообразования (ККМ), при достижении которой образуются мицеллы — агрегаты, состоящие из молекул ПАВ (рисунок 2).

й55.JPG

Рис. 2. Мицеллы коллоидных ПАВ: сферические (а), дискообразные (б), цилиндрические (в)

Величина ККМ зависит от длины цепи ПАВ, температуры, наличия электролитов, характера полярной группы. Критическую концентрацию мицеллообразования находят в лабораторных условиях на основе изучения зависимостей параметров ПАВ от его концентрации, которые изображены на графике (рисунок 3). Характерная точка излома кривой зависимости соответствует ККМ.

й57.JPG

Рис. 3. Схематическое изображение зависимостей физических свойств растворов ПАВ от их концентрации

В ходе исследовательских работ было определено межфазное натяжения растворов ПАВ на границе с керосином [2]. Результаты определения поверхностных свойств ПАВ приведены на рисунке 4 и в таблице 1. Согласно полученным результатам следует, что с увеличением концентрации ПАВ выше значения ККМ, межфазное натяжение изменяется незначительно.

я29.JPG

Рис. 4. Зависимость межфазного натяжения растворов ПАВ от концентрации на границе с керосином

Таблица 1

Межфазное натяжение растворов ПАВ на границе скеросином

п/п

Название ПАВ

Межфазное натяжение раствора, мН/м, при концентрации ПАВ врастворе,%масс.

0

0,1

0,5

1

2

5

1

Сульфанол

31,4

4,2

1,8

1,4

1,1

1,0

2

Неонол АФ9–6

31,4

13,4

9,9

9,1

8,5

7,9

3

ОП-10

31,4

5,7

3,7

3,5

3,25

2,9

4

Нефтенол МЛ

31,4

6,4

2,3

1,9

1,7

1,7

Таким образом, оптимальной концентрацией ПАВ является значение вблизи ККМ. Для каждого ПАВ данный параметр индивидуален, поэтому для определения концентрации вытесняющего агента на основе поверхностно-активных веществ, следует проводить лабораторные эксперименты по определению критической концентрации мицеллообразования.

Литература:

  1. Зимон А. Д., Лещенко Н. Ф. Коллоидная химия. — М.:Химия, 1995.- С.28–40.
  2. Королев М. И. Обоснование технологии извлечения остаточной нефти из неоднородных терригенных коллекторов с использованием микроэмульсионных составов: дис.... канд. технич. наук. Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, 2018.
  3. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии /Под ред. Ю. Г. Фролова, А. С. Гродского. М.; Химия, 1986, 216 с.
  4. Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии. Л.: Химия, 1984.
  5. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. — М.: Химия, 1988.
Основные термины (генерируются автоматически): межфазное натяжение, критическая концентрация, концентрация ПАВ, ПАВА, коэффициент извлечения нефти, COOH, схематическое изображение молекулы ПАВ, межфазное натяжение растворов ПАВ, гидрофильная часть, молекула ПАВ.


Ключевые слова

коэффициент извлечения нефти, ПАВ, поверхностно-активные вещества, критическая концентрация мицеллообразования, мицеллы, межфазное натяжение

Похожие статьи

Вытеснения нефти водными растворами неионогенных...

Увеличение коэффициента извлечения высоковязкой нефти в условиях неоднородных по проницаемости пластов должно обеспечиваться за

Ниже в таблице 2 и Рисунок 1показаны годовая потребность и суточный расход неионогенных ПАВ для закачки в нагнетательные...

Влияние физико-химических свойств нефти на межфазное...

В статье рассмотрено влияние основных свойств нефти на снижение межфазного натяжения при взаимодействии с щелочью, входящую в состав раствора ASP. Ключевые слова: ASP-раствор, щелочь, кислотное число, активность нефти, щелочной коэффициент...

Применение ПАВ при хранении нефти и нефтепродуктов

ПАВ характеризуются ярко выраженной способностью адсорбироваться на поверхностях и на межфазных границах. Применение комплексных присадок для снижения испаряемости нефти позволит: сохранить ту часть нефти, которая ранее терялась безвозвратно в связи с...

Разработка месторождений с применением ПАВ-полимерного...

Разработка месторождений с применением ПАВ-полимерного заводнения. Автор: Щербакова Ангелина Сергеевна.

Разработка месторождений с труднодобываемыми запасами нефти осуществляется низкими темпами и, как показывает опыт, конечная нефтедобыча в таких...

Изучение иогенных поверхностно активных веществ (ПАВ)...

Вработе исследовались ионогенные ПАВ на примере натрия олеата. В качестве метода исследования был выбран термический анализ. Определена точка Крафта. Показана возможность применения термического анализа для изучения мицеллообразования ионных...

Исследование воздействия электрическими разрядами высокого...

Добавление к воде ПАВ, щелочи, полимера и их комбинаций (ASP-заводнения) в небольших дозах увеличивает нефтевытесняющие свойства нагнетаемой воды. Механизм процесса вытеснения нефти из пластов водными мало-концентрированными растворами ПАВ...

Технология кислотной обработки призабойных зон скважин на...

– низкое межфазное натяжение на границе с нефтью и водой, что обеспечивает вытеснение в зоне обработки остаточной нефти и воды и получение высоких коэффициентов стимуляции как по нефти, так и по воде; – улучшение фильтрационных характеристик призабойной зоны...

Успешное применение технологии ASP заводнения для...

– производство отечественного ПАВ, создание технологии подбора ASP реагентов для различных месторождений позволят уменьшить стоимость барреля нефти, добытого при использовании данной технологии. Литература: Алексеев А. Максимальная отдача...

Увеличение нефтеотдачи нефтяных пластов ультразвуковым...

Вытеснение нефти водными растворами ПАВ. Заводнение водными растворами поверхностно-активных веществ (ПАВ) направлено на снижение поверхностного натяжения на границе «нефть — вода», увеличение подвижности нефти и улучшение вытеснения ее водой.

Похожие статьи

Вытеснения нефти водными растворами неионогенных...

Увеличение коэффициента извлечения высоковязкой нефти в условиях неоднородных по проницаемости пластов должно обеспечиваться за

Ниже в таблице 2 и Рисунок 1показаны годовая потребность и суточный расход неионогенных ПАВ для закачки в нагнетательные...

Влияние физико-химических свойств нефти на межфазное...

В статье рассмотрено влияние основных свойств нефти на снижение межфазного натяжения при взаимодействии с щелочью, входящую в состав раствора ASP. Ключевые слова: ASP-раствор, щелочь, кислотное число, активность нефти, щелочной коэффициент...

Применение ПАВ при хранении нефти и нефтепродуктов

ПАВ характеризуются ярко выраженной способностью адсорбироваться на поверхностях и на межфазных границах. Применение комплексных присадок для снижения испаряемости нефти позволит: сохранить ту часть нефти, которая ранее терялась безвозвратно в связи с...

Разработка месторождений с применением ПАВ-полимерного...

Разработка месторождений с применением ПАВ-полимерного заводнения. Автор: Щербакова Ангелина Сергеевна.

Разработка месторождений с труднодобываемыми запасами нефти осуществляется низкими темпами и, как показывает опыт, конечная нефтедобыча в таких...

Изучение иогенных поверхностно активных веществ (ПАВ)...

Вработе исследовались ионогенные ПАВ на примере натрия олеата. В качестве метода исследования был выбран термический анализ. Определена точка Крафта. Показана возможность применения термического анализа для изучения мицеллообразования ионных...

Исследование воздействия электрическими разрядами высокого...

Добавление к воде ПАВ, щелочи, полимера и их комбинаций (ASP-заводнения) в небольших дозах увеличивает нефтевытесняющие свойства нагнетаемой воды. Механизм процесса вытеснения нефти из пластов водными мало-концентрированными растворами ПАВ...

Технология кислотной обработки призабойных зон скважин на...

– низкое межфазное натяжение на границе с нефтью и водой, что обеспечивает вытеснение в зоне обработки остаточной нефти и воды и получение высоких коэффициентов стимуляции как по нефти, так и по воде; – улучшение фильтрационных характеристик призабойной зоны...

Успешное применение технологии ASP заводнения для...

– производство отечественного ПАВ, создание технологии подбора ASP реагентов для различных месторождений позволят уменьшить стоимость барреля нефти, добытого при использовании данной технологии. Литература: Алексеев А. Максимальная отдача...

Увеличение нефтеотдачи нефтяных пластов ультразвуковым...

Вытеснение нефти водными растворами ПАВ. Заводнение водными растворами поверхностно-активных веществ (ПАВ) направлено на снижение поверхностного натяжения на границе «нефть — вода», увеличение подвижности нефти и улучшение вытеснения ее водой.

Задать вопрос