Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0068

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0068
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет"
Название доклада
Разработка технологических решений по комплексной интенсификации добычи трудноизвлекаемого углеродсодержащего сырья
Докладчик
Яновский Вячеслав Александрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
1) Разработка методов и научно-технических решений по созданию способов добычи трудноизвлекаемых углеводородов, для обеспечения их рентабельной добычи.
2) Создание технологий разработки месторождений с низкопроницаемым коллектором и способом дренирования трудноизвлекаемых запасов углеводородов.
3) Разработка новых синтетических реагентов для интенсификации добычи углеводородсодержащего сырья.
4) Совершенствование существующих технологий с использованием технологических растворов на основе новых синтетических реагентов.
Актуальность и новизна исследования
Извлечение остаточных запасов нефти из обводненных пластов после заводнения представляет собой одну из наиболее актуальных задач повышения эффективности разработки нефтяных месторождений. В решении этой задачи немаловажное значение имеют физико-химические методы воздействия на продуктивные пласты. Неоднородность продуктивного пласта приводит к неравномерному продвижению нефтевытесняющего агента и образованию промытых зон с низким фильтрационным сопротивлением, что неизбежно приводит к обводнению добывающих скважин, при этом менее проницаемые (низкопроницаемые) пропластки разрабатываются более медленными темпами или вовсе оказываются не вовлеченными в разработку.
Одним из перспективных способов повышения охвата нефтенасыщенных пластов заводнением является блокирование промытых водой высокопроницаемых зон коллектора инвертными (гидрофобными) эмульсиями. Благодаря регулируемой вязкости инвертная эмульсия проникает в высокопроницаемые, промытые зоны, перераспределяя закачиваемую с целью поддержания пластового давления воду в зоны с меньшей проницаемостью, обеспечивая более полное извлечение нефти из неохваченных воздействием низкопроницаемых пропластков.
В настоящее время интерес к инвертным эмульсионным составам неуклонно растет. Полученный опыт применения инвертных эмульсий в технологиях увеличения нефтеотдачи уже подтвердил их высокую эффективность и перспективность. Таким образом, дальнейшее совершенствование данных технологий по пути создания новых реагентов и эмульсионных систем с повышенными эксплуатационными характеристиками является актуальной научно-технической задачей.
Описание исследования

1. Проведен анализ научно-технической и патентной литературы по проблемам увеличения нефтеотдачи. Произведен выбор и обоснование направления исследований.

2. Создана лабораторная установка для изучения фильтрационно-емкостных свойств образцов керна в условиях имитирующих пластовые при стационарной и нестационарной фильтрации.

3. Исследованы характеристики нефти Южно-Майского месторождения Томской области. Определены: плотность, кинематическая вязкость при различных температурах; фракционный состав; содержание серы, поверхностное натяжение на границе нефть-вода; коэффициент диффузии воды в нефти при различных температурах.

4. Исследованы свойства образцов керна Южно-Майского месторождения. Определены морфологические характеристики, характер поверхности и пористости, проницаемость по воздуху, элементный состав фаз керна.

5. Проведен синтез ряда новых неионогенных эмульгаторов, относящихся к классам амидов жирных кислот и 2-алкилимидазолинам. Этаноламиды получали прямым амидированием жирных кислот таллового масла в отсутствии катализатора и растворителя. С целью оптимизации состава и свойств эмульгатора изучены кинетические закономерности процесса амидирования жирных кислот этаноламинами. Реакцией жирных кислот с этилендиамином получены образцы имидазолинов, содержащих углеводородный радикал во 2-ом положении. Показано, что полученные соединения являются эффективными эмульгаторами инвертных эмульсий.

6. Методами мицеллярной сополимеризации синтезированы образцы гидрофобно-модифицированных (ГМ) полимеров на основе акриламида и алкилакрилатов, содержащих заместители с различной длиной углеводородной цепи, в количестве от 0,5 до 6 мол. долей. Впервые методом «мягкого» гидролиза полученных сополимеров акриламида и алкилакрилатов под действием нитрита натрия в кислой среде синтезированы гидрофобно-модифицированные полиакриловые кислоты, а также их натриевые соли. Также разработан метод синтеза и получен новый класс гидрофобномодиицированных полимеров, представляющих собой частично этерифицированные карбоксиметилцеллюлозы, содержащие алкильные заместители с различной длиной углеводородной цепи.

7. Золь-гель методом осуществлен синтез нанопорошков диоксидов кремния и титана. Для полученных образцов определены средние размеры частиц и удельная поверхность.

8. Разработаны новые нефтевытесняющие составы на основе инвертных эмульсий, получаемые с использованием эмульгаторов, водорастворимых модифицированных полимеров и нанопорошков, синтезированных в рамках выполнения проекта. Определены основные характеристики технологических жидкостей: агрегативная устойчивость при различных температурах, электростабильность, средний размер капель, степень полидисперсности, реологические показатели. Полученные экспериментальные данные позволили произвести подбор композиций, обеспечивающих максимальный технологический эффект.

9. Проведены эксперименты, по исследованию фильтрационных и нефтевытесняющих свойств разработанных композиций на созданной установке в условиях имитирующих реальные условия пласта. Эксперименты проводились на натуральных образцах керна, а также на насыпных моделях.

10. Исследованы процессы, протекающие при закачке нефтевытесняющих композиций в пласт при их контакте с пластовыми флюидами: нефтью и пластовой водой. Изучено влияние процесса старения эмульсионных нефтевытесняющих составов на их реологические свойства в условиях, приближенных к реальным пластовым. Изучено влияние разбавления нефтевытесняющих композиций нефтью и модельной пластовой водой на их реологические свойства и стабильность.

11. Проведены экспериментальные исследования наличия синергетического эффекта при использовании нанодисперсных композиций совместно с новыми синтетическими реагентами.

12. Проведено обобщение и оценка полученных результатов. Разработаны рекомендации по использованию результатов проведенных научных исследований в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках.

Результаты исследования

Изучены кинетические закономерности процесса синтеза эмульгаторов путем амидирования жирных кислот этаноламинами. Показано, что реакция образования этаноламидов подчиняется кинетическому уравнению второго порядка. Построена математическая модель процесса амидирования жирных кислот, учитывающая вклад прямой и обратной реакции, а также побочной реакции межмолекулярной циклизации образующихся диэтаноламидов. Определены константы скоростей и константы равновесий реакций при различных температурах, получены значения энергий активации основной и побочных реакций.

Показано, что разработанные эмульсионные нефтевытесняющие составы обладают повышенной термостабильностью, которая достигает 10 и более суток при температуре 85 °С. Использование наночастиц в качестве дополнительных стабилизаторов является весьма перспективным, т. к. оказывает положительное влияние на технологические свойства инвертных эмульсий: увеличивает их стабильность и реологические характеристики. Показано, что дополнительное введение в эмульсии наряду с основным эмульгатором наночастиц сопровождается синергетическим эффектом в плане повышения их стабильности против коалесценции. Кроме этого, присутствие нанокомпонентов даже в небольших количествах (0,5-1,0 %) способствует снижению фильтрации в высокопроницаемых пористых средах в 2-3 раза.

Фильтрационные и нефтевытесняющие испытания эмульсионных составов показали, что разработанные композиции обеспечивают прирост коэффициента вытеснения нефти в диапазоне 0,19–0,23 дол. ед. и коэффициент изоляции от 1,8 до 4,4 дол. ед. На основании полученных результатов сделан вывод о том, что наиболее оптимальными системами с точки зрения коэффициента довытеснения остаточной нефти, снижения подвижности (повышения градиента давления) при закачке эмульсии и степени снижения подвижности фильтрующихся жидкостей являются составы на основе инвертных эмульсий, содержащие эмульгаторы группы диэтаноламидов жирных кислот в количестве 5 %, а также эмульсии, содержащие гидрофобномодифицированные полимеры. Данные составы обеспечивают прирост коэффициента вытеснения нефти около 0,23 дол. ед. и коэффициент изоляции 3-4,3 дол. ед.

Показано, что при старении эмульсионного состава в пластовых условиях в течение первых 7 суток после закачки происходит увеличение его эффективной вязкости в 1,5–1,8 раз. В дальнейшем существенного прироста вязкости не наблюдается.

Экспериментально показано, что разработанные эмульсионные нефтевытесняющие составы выдерживают 12-17 кратное разбавление пластовой водой, сопровождающееся скачкообразным изменением их эффективной вязкости и других реологических показателей. Увеличение эффективной вязкости, рост предела текучести инвертных эмульсий при поглощении ими пластовой воды, а также снижение индекса течения при увеличении температуры, являются положительными технологическими факторами с точки зрения применения данных составов в качестве нефтевытесняющих агентов. Такие изменения реологических свойств эмульсий обеспечивают эффективную блокировку высокообводненных участков пласта, способствуют выравниванию профиля приемистости нагнетательных скважин, снижают риски прорывов рабочих жидкостей к добывающим скважинам, что в конечном итоге приводит к снижению обводненности добываемой продукции и увеличению КИН.

Практическая значимость исследования
Практическая значимость исследования заключается в создании новых реагентов и составов, которые могут использоваться для интенсификации добычи нефти на месторождениях, находящихся на поздней стадии разработки, при реализации технологических процессов повышения охвата пластов заводнением. Разработанные реагенты и составы позволяют расширить арсенал доступных и эффективных методов повышения нефтеотдачи неоднородных и обводненных пластов.
Полученные нами в рамках выполнения настоящего проекта результаты наряду с результатами других исследователей позволяют говорить об инвертных эмульсиях как об эффективных нефтевытесняющих агентах, эффективность которых связана со следующими факторами:
1. Инвертная эмульсия не растворима в воде, при увеличении концентрации воды в эмульсии (вода – дисперсная фаза) вязкость ее резко возрастает. Попадая в промытые высокопроницаемые части пласта, инвертная эмульсия, принимая воду, набирает вязкость и структурируется, тем самым снижая фазовую проницаемость по воде.
2. Являются типичными нелинейно-вязкопластическими жидкостями, имеющими высокие показатели нелинейности зависимости вязкости от скорости сдвига, а также достаточно высокие значения предельных напряжений сдвига.
3. Вязкость инвертных эмульсий легко регулируется различными способами, самым простым из которых является изменение соотношения водная фаза: углеводородная фаза. Кроме этого их вязкость можно регулировать типом применяемого эмульгатора, его концентрацией и т. д.
4. Тиксотропные свойства инвертных эмульсий приводят к дополнительному загущению после закачки в пласт (через 15-20 часов ее вязкость может увеличиться в 5-10 раз).
5. Инвертные эмульсии, по сравнению с ближайшими аналогами – водными растворами полимеров, могут применяться на месторождениях с повышенной пластовой температурой (до 180 °С и выше).
6. В отличие от растворов полимеров инвертные эмульсии абсолютно не восприимчивы к повышенной минерализации пластовых вод.
7. Характеризуются высокой стойкостью к сероводородной и абсолютной стойкостью к CO2-агрессии.
8. Для приготовления инвертных эмульсий используются реагенты, не загрязняющие пласт и добываемую нефть. Также важно отсутствие каких-либо специальных требований к воде, используемой для приготовления эмульсий.
Постер

Poster_template_RP.ppt