Применение ПАВ для увеличения нефтеотдачи | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 4 января, печатный экземпляр отправим 8 января.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Геология

Опубликовано в Молодой учёный №19 (414) май 2022 г.

Дата публикации: 11.05.2022

Статья просмотрена: 3357 раз

Библиографическое описание:

Симонов, И. О. Применение ПАВ для увеличения нефтеотдачи / И. О. Симонов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 19 (414). — С. 358-360. — URL: https://moluch.ru/archive/414/91376/ (дата обращения: 22.12.2024).



Под поверхностно-активными веществами понимают химические соединения, способные за счет положительной адсорбции изменять фазовые и энергетические реакции на различных границах раздела воздух-жидкость, твердое тело, жидкость, масло и вода. Поверхностная активность, которую многие органические соединения могут проявлять при определенных условиях, обусловлена как химическим составом, в частности амфипатическим (полярным и полярным) его молекул, так и внешними условиями: характером среды и фаз контакта, концентрация ПАВ и температура.

Ключевые слова: ПАВ, заводнение, раствор.

В настоящее время не вызывает сомнений, что использование поверхностно-активных веществ в различных технологиях для увеличения нефтеотдачи является наиболее желательным с точки зрения сохранения коллекторских свойств продуктивного пласта и влияния на процесс добычи нефти. Это определяется различными механизмами действия ПАВ [1]:

– Добавление поверхностно-активных веществ в воду может снизить межфазное натяжение границы раздела вода / нефть. При низком межфазном натяжении капли нефти могут легко проходить через деформацию и фильтрацию пор, тем самым увеличивая скорость капель нефти в пласте. Кроме того, когда концентрация поверхностно-активного вещества выше, чем CMC (критическая концентрация мицелл), низкое межфазное натяжение раствор- нефть будет способствовать растворению капли нефти в растворе поверхностно-активного вещества.

– Добавление поверхностно-активных веществ в воду за счет уменьшения поверхностного натяжения может уменьшить контактный угол смачивания, то есть увеличивает смачиваемость породы и воды. Комбинация гидрофилизации и снижения межфазного натяжения приводит к значительному ослаблению адгезии нефти к поверхности породы.

Водные растворы ПАВ проявляют детергентный эффект по отношению к нефти, покрывающей поверхность породы тонкой пленкой, способствующей разрыву нефтяной пленки. Поверхностно-активные вещества, адсорбированные на границе раздела вода- нефть и вытесняющие активные компоненты нефти, которые создают адсорбционные слои с высокой прочностью на границе раздела, способствуют деформации менисков в порах — капиллярах пласта [2].

Все это увеличивает глубину и скорость капиллярного поглощения воды в нефтенасыщенных породах. Под действием поверхностно-активных веществ дисперсия нефти в воде происходит более интенсивно, и поверхностно-активные вещества стабилизируют полученную дисперсию. Размер капель нефти уменьшается. Вероятность их слияния и прилипания к твердой поверхности уменьшается. Это приводит к значительному увеличению относительной фазовой проницаемости пористой среды для нефти и воды.

Наилучшее вытеснение нефти водосодержащими поверхностно-активными веществами также связано с сильным влиянием поверхностно-активных веществ на реологические свойства нефти [3].

Введение поверхностно-активных веществ в нефть приводит к выделению микрокристаллов парафина и разрушению образующейся ими пространственной структуры, а также к введению поверхностно-активных веществ в ассоциаты асфальто-смолистых веществ, что приводит к снижению степени агрегации. АСП (асфальто-смолистые вещества) в растворе низкомолекулярных углеводородов и снижение вязкости нефти.

Давно отмечалось, что способность вытеснения нефти собственной пластовой воды (по сравнению с поверхностными водами) повышается. Низкая нефтеотдача природных пластов объясняется не низким качеством воды, а неоднородностью структуры пласта, наличием многочисленных зон, не вымытых водой.

На основании имеющейся информации в зарубежной и отечественной литературе было установлено, что наиболее часто используемым типом МУН на аналогичных месторождениях являются тепловые методы, в частности, инжекция пара. Однако, как показывает международный опыт, эффективность химических МУН выше, чем тепловых.

Наиболее эффективным методом химического МУН на аналогичных месторождениях является полимерное заводнение [4].

Основной задачей полимерного заводнения является снижение коэффициента подвижности закачиваемой воды до подвижности нефти. Снижение подвижности закачиваемой воды при добавлении к ней полимера происходит по двум причинам. Во-первых, вязкость раствора полимера выше, чем вязкость воды, и увеличивается с увеличением концентрации полимера.

Во-вторых, после прохождения раствора полимера через породу проницаемость породы для воды уменьшается из-за адсорбции полимера на поверхности породы. В этом случае вязкоупругие свойства полимера определяют его селективность при закачке в неоднородные пласты проницаемости. В более проницаемых прослойках полимер проникает на большую глубину и в больший объем, чем в слои с низкой проницаемостью [5].

Благодаря этому поток закачиваемой воды перераспределяется, а фронт вытеснения нефти выравнивается водой.

Заводнение с использованием ASP — более продвинутая технология извлечения нефти, чем обычное заводнение. Снижение межфазного натяжения (щелочи и поверхностно-активного вещества), увеличение подвижности нефти (полимера) достигаются за счет закачки необходимых компонентов в пласт через сеть нагнетательных скважин.

Механизм процесса вытеснения нефти из пластов водным раствором низкоконцентрированных поверхностно-активных веществ основан на том факте, что поверхностное натяжение между нефтью и водой уменьшается с 35–45 до 7– 8,5 мН / м, а угол контакта кварцевая пластина увеличивается с 18 до 27 г.

Исследования показывают, что такое решение с межфазным натяжением при контакте нефть-вода 7–8 мН / м не может значительно снизить остаточную нефтенасыщенность после нормального заводнения водой, поскольку капиллярные силы, хотя и уменьшенные, все еще достаточно велики, чтобы удерживать нефть [6].

Вытеснение нефти водным раствором поверхностно-активного вещества с низкой концентрацией при начальной нефтенасыщенности и снижении межфазного натяжения приводит к незначительному уменьшению объема нефти, заблокированной водой в больших порах заводнённой части пласта.

Технология ПДС (полимерных дисперсных систем) была разработана для месторождений с использованием заводнения. Это классическая технология перенаправления потока, направленная на увеличение охвата пластов за счет влияния площади и разреза.

Применение данной технологии особенно актуально на месторождениях с высокой зональной и вертикальной неоднородностью структуры продуктивных горизонтов и на месторождениях с трещиноватыми пластами. Суть данной технологии заключается в последовательном чередовании закачки полимерных растворов и дисперсной суспензии с образованием в пластовых условиях полимерных дисперсных комплексов, которые блокируют промытые водонасыщенные прослойки и каналы с низким гидравлическим сопротивлением, тем самым вовлекая менее проницаемые трудноизвлекаемые запасы в разработку.

Механизм образования полимердисперсных комплексов в пластовых условиях очень сложен; он включает процессы абсорбции полимера, коагуляции дисперсных частиц, флокуляции и совместной фильтрации [7].

Для определения скорости фронта поверхностно-активного вещества и распределения его концентрации в пласте используется уравнение материального баланса водного раствора поверхностно-активного вещества в исходном водонасыщенном пласте:

(1)

Преимущества неионных поверхностно-активных веществ заключаются в том, что по сравнению с ионными поверхностно-активными веществами они обладают хорошей совместимостью с водой с высокой соленостью и значительно снижают их адсорбционную способность. Их получают добавлением окиси этилена к органическим кислотам, спиртам и аминам [8].

Литература:

  1. Альмяшева О. В. Поверхностные явления: учеб. пособие / О. В. Альмяшева, В. В. Гусаров, О. А. Лебедев. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2004. 28с
  2. Засовская М. А. Поверхностное натяжение. Поверхностно-активные вещества. Адсорбция / М. А. Засовская, Р. П. Цивилев. Ухта: УГТУ, 2013. 20 с.
  3. Семихина Л. П. Влияние температуры на способность водных растворов отмывать нефть с поверхности твердого тела / Л. П. Семихина, С. В. Штыков, Е. А. Карелин, А. М. Пашнина // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2015. Том 1. № 3(3). С. 39–51.
  4. Богданова Ю. Г. Влияние химической природы компонентов на смачивающее действие растворов смесей поверхностно-активных веществ / Ю. Г. Богданова // Вестник Московского Университетата. Серия 2. Химия. 2004. Том 45. № 3.
  5. Геология и разработка нефтяных месторождений: В 2 т. / под ред. Р. Х. Муслимова. Казань: Фэн. Том 1. 2007. 315 с.: ил.; Том 2. 2008. 523 с.
  6. Волков В. А. Коллоидная химия. Поверхностные явления и дисперсные системы / В. А. Волков. М.: Лань, 2015. 672 с.
  7. Зотиков В. И. Геологические основы рациональной разработки нефтяных и газовых месторождений: Учебное пособие, Пермь, 2016–169 с.
  8. Ганиев P. P. Технология повышения нефтеотдачи пластов на основе ПАВ // Нефтепромысловое дело. — 1994. — №. 5. — С. 8–10.
  9. https://elibrary.ru/item.asp?id=30526522
  10. https://moluch.ru/archive/170/45563/
  11. https://moluch.ru/archive/412/90974/
Основные термины (генерируются автоматически): поверхностно-активное вещество, вещество, межфазное натяжение, вод, водный раствор, закачиваемая вода, поверхность породы, ASP, поверхностное натяжение, полимерное заводнение.


Ключевые слова

раствор, ПАВ, заводнение

Похожие статьи

Математическая модель синтеза газогидрата в пористой среде при инжекции газа

Решена задача об образовании газогидрата в природном пласте, насыщенном газом и водой, в результате нагнетания газа. Получены численные решения плоскоодномерной задачи, описывающие распределения основных параметров в пласте. Исследовано влияние прони...

Кинетика и механизм электрохимического восстановления йода из водных растворов на угольных электродах

Представлены результаты исследований кинетики и механизма электрохимического восстановления молекулярного йода из водных растворов на угольных электродах. Показано, что кинетические параметры электрохимической реакции (начальный потенциал восстановле...

Динамика изменения свойств горных пород при ультразвуковом контроле

В статье анализируется влияние ультразвуковых воздействий на состояние и свойства горных пород. Отмечается, что при длительных ультразвуковых измерениях наблюдается рост скорости продольных волн с течением времени после начала проведения эксперименто...

Применение поверхностно-активных веществ для повышения нефтеотдачи пластов

Одним из перспективных направлений является использование поверхностно активных веществ (ПАВ) для увеличения нефтеотдачи за счёт более полного доизвлечения смолисто-асфальтеновых фракций (САФ) нефти, адсорбированой пористой средой.

Исследование влияния гуминовых кислот и их модификаций на процесс электровосстановления кислорода

Разработан способ химического модифицирования гуминовых кислот (ГК) с известными биоактивными веществами. Приведены экспериментальные исследования влияния модифицированных ГК на процесс электровосстановления кислорода (ЭВК) методом катодной вольтампе...

Влияние наличия бора на фазовое состояние и на свойства наплавочных материалов

В статье авторы исследования пытаются найти закономерность влияния наличия бора на механические и эксплуатационные свойства наплавочного материала системы C-Cr-Fe.

Определение активности компонентов в биметаллическом расплаве

Большинство металлургических процессов протекающих в области высоких температур сопровождаются химическими взаимодействиями между компонентами. При изучении термодинамических свойств растворов протекающих в области высоких температур важной характери...

Зависимость вязкости нефти от температуры

В данной статье рассматривается зависимость вязкости нефти от температуры. При работе на месторождениях работники сталкиваются с различным технологическим оборудованием, которое реализует технологические процессы строительства скважин, добычи углевод...

О трехчленном законе фильтрации газа с учетом влияния начального градиента и инерционных сил

Приведенные исследования показывают, что наличие начального градиента имеет место не только на нефтяных, но и на газовых месторождениях. Кроме того, начальный градиент в основном не остается неизменным в процессе разработки, а часто меняется. Существ...

Исследование особенностей почв Выксунского района

Почва представляет собой самостоятельное природное тело и в тоже время средство для производства сельского и лесного хозяйства. Почвы в городах и других населенных пунктах и их окрестностях уже давно отличаются от природной, биологически ценной почвы...

Похожие статьи

Математическая модель синтеза газогидрата в пористой среде при инжекции газа

Решена задача об образовании газогидрата в природном пласте, насыщенном газом и водой, в результате нагнетания газа. Получены численные решения плоскоодномерной задачи, описывающие распределения основных параметров в пласте. Исследовано влияние прони...

Кинетика и механизм электрохимического восстановления йода из водных растворов на угольных электродах

Представлены результаты исследований кинетики и механизма электрохимического восстановления молекулярного йода из водных растворов на угольных электродах. Показано, что кинетические параметры электрохимической реакции (начальный потенциал восстановле...

Динамика изменения свойств горных пород при ультразвуковом контроле

В статье анализируется влияние ультразвуковых воздействий на состояние и свойства горных пород. Отмечается, что при длительных ультразвуковых измерениях наблюдается рост скорости продольных волн с течением времени после начала проведения эксперименто...

Применение поверхностно-активных веществ для повышения нефтеотдачи пластов

Одним из перспективных направлений является использование поверхностно активных веществ (ПАВ) для увеличения нефтеотдачи за счёт более полного доизвлечения смолисто-асфальтеновых фракций (САФ) нефти, адсорбированой пористой средой.

Исследование влияния гуминовых кислот и их модификаций на процесс электровосстановления кислорода

Разработан способ химического модифицирования гуминовых кислот (ГК) с известными биоактивными веществами. Приведены экспериментальные исследования влияния модифицированных ГК на процесс электровосстановления кислорода (ЭВК) методом катодной вольтампе...

Влияние наличия бора на фазовое состояние и на свойства наплавочных материалов

В статье авторы исследования пытаются найти закономерность влияния наличия бора на механические и эксплуатационные свойства наплавочного материала системы C-Cr-Fe.

Определение активности компонентов в биметаллическом расплаве

Большинство металлургических процессов протекающих в области высоких температур сопровождаются химическими взаимодействиями между компонентами. При изучении термодинамических свойств растворов протекающих в области высоких температур важной характери...

Зависимость вязкости нефти от температуры

В данной статье рассматривается зависимость вязкости нефти от температуры. При работе на месторождениях работники сталкиваются с различным технологическим оборудованием, которое реализует технологические процессы строительства скважин, добычи углевод...

О трехчленном законе фильтрации газа с учетом влияния начального градиента и инерционных сил

Приведенные исследования показывают, что наличие начального градиента имеет место не только на нефтяных, но и на газовых месторождениях. Кроме того, начальный градиент в основном не остается неизменным в процессе разработки, а часто меняется. Существ...

Исследование особенностей почв Выксунского района

Почва представляет собой самостоятельное природное тело и в тоже время средство для производства сельского и лесного хозяйства. Почвы в городах и других населенных пунктах и их окрестностях уже давно отличаются от природной, биологически ценной почвы...

Задать вопрос