Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка реагента для вытеснения нефти из высокотемпературных пластов

Сведения об участнике
ФИО
Шарипов Рустем Райнурович
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Химия и химические технологии
Раздел области наук
Коллоидная химия и поверхностные явления
Тема
Разработка реагента для вытеснения нефти из высокотемпературных пластов
Резюме
Данный проект направлен на разработку и внедрение вязкоупругих водных растворов цвиттер-ионных ПАВ в качестве реагентов для увеличения нефтеотдачи из высокотемпературных пластов. Были проведены исследования поверхностно-активных свойств, реологических свойств и нефтевытесняющей эффективности на насыпных моделях. В результате проведенных испытаний установлено, что исследуемые цвиттер-ионные ПАВ обладают высокой поверхностной активностью, повышенной стойкостью к высокой минерализации с высокой температурой пластовой воды и образуют вязкоупругие водные растворы.
Ключевые слова
ЦВИТТЕР-ИОННЫЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ВЯЗКОСТЬ, ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ, АДСОРБЦИЯ, НЕФТЕВЫТЕСНЕНИЕ
Цели и задачи
Цель работы – создание высокоэффективных водных растворов на основе цвиттер-ионных ПАВ, для увеличения нефтеотдачи из высокоминерализованных, высокотемпературных пластов, а также в условиях неоднородных по проницаемости пластов. Задачами проекта является исследование следующих свойств водных растворов ПАВ: поверхностно-активных, реологических, нефтевытесняющей и адсорбционной способности.
Введение

C каждым годом в России уменьшается количество открываемых месторождений. Как показывает отечественный и мировой опыт, эффективная разработка трудно извлекаемых запасов невозможна без массового использования методов воздействия на пласты, когда, начиная со стадии прогрессирующего обводнения продукции, основную роль играют технологии с применением ПАВ. Существуют ряд месторождений с высокой пластовой температурой превышающей 90 °С, для которых применение многих методов увеличения нефтеотдачи приводит только к отрицательным результатам. Применение цвиттер-ионных ПАВ могут решить данную проблему.

Методы и материалы

Были проведены исследования поверхностно-активных свойств, адсорбционной способности, динамической вязкости и нефтевытесняющей способности на модели нефтяных пластов при температурах 25° С и 90° С. В качестве реагентов были исследованы промышленно применяемый  реагент для вытеснения нефти КС-6,  цвиттер-ионные ПАВ,катионный ПАВ, неионогенный ПАВ, полимер торговой марки Aspiro.

Исследования поверхностно-активных свойств проводились на тензиометре К9 (KRUSS, Германия), который определяет поверхностное натяжение или натяжение на границе раздела фаз с помощью подвешенного к точным весам оптимально смачиваемого измерительного кольца.

Для иссследования адсорбционной способности определяли количество ПАВ, адсорбированного на поверхности молотого кварцевого песка.

Определение динамической вязкости проводилось на ротационном вискозиметре Brookfield DV-II+ Pro, который предназначен для измерения вязкости жидкости при заданных скоростях сдвига.

Оценка нефтевытесняющей способности проводили на горизонтальной модели пласта под давлением, принцип работы которой заключается в вытеснении нефти из модели пласта жидкостью (водой, раствором ПАВ), заливаемой в модель пласта.

Описание и обсуждение результатов

В связи с тенденцией увеличения минерализации пластовых вод возникает необходимость разрабатывать все новые составы, которые будут совместимы с высокоминерализованными пластовыми водами.  Анализ научно-технической литературы показал, что такими свойствами обладает ПАВ из группы цвиттер-ионных ПАВ. В качестве объектов исследования были выбраны цвиттер-ионный ПАВ-1 (ЦПАВ-1), цвиттер-ионный ПАВ-2 (ЦПАВ-2), цвиттер-ионный ПАВ-3 (ЦПАВ-3).

Все исследуемые ПАВ образуют мицеллы в солевых растворах и за счет чего обладают высокими вязкостными характеристиками. Повышение вязкости в солевых растворах это – результат «высаливания» из раствора свободных мономеров ПАВ в червеобразные мицеллы. С увеличением концентрации ПАВ происходит рост червеобразных мицелл. Увеличение размера мицелл и их переплетение приводит к улучшению вязкостных характеристик. Мицеллярная запутанность придает раствору упругие свойства.

Для оценки нефтевытесняющей способности были проведены испытания по определению эффективности вытеснения нефти на минерализованных моделях пласта при разных температурах. В качестве реагентов были выбраны разные классы веществ:

1. Цвиттер-ионные ПАВ (ЦПАВ-1, ЦПАВ-2, ЭА ЦПАВ-3)

2. Катионный ПАВ ОТМАХ

3. Неионогенные ПАВ (АФ 9-12, КС-6 )

4. Полимер торговой марки Aspiro

Проведенные исследования показали (рис. 1), что водный раствор состава на основе КС-6 обладает хорошими нефтевытесняющими свойствами, причем суммарный КНО составляет 72% и 94% при 25°С через низко и высокопроницаемые пласты соответственно. Однако, этот реагент не эффективен при высоких температурных режимах.

Среди цвиттер-ионных ПАВ с повышением температуры пласта только у ЦПАВ-3 увеличивается показатель КНО, у остальных реагентов эти значения снижаются. Данный результат КНО можно объяснить устойчивой вязкостью раствора ЦПАВ-3 при увеличении температуры.

а)

Рисунок 1 – КНО общий  через низко- и высокопроницаемые пласты :

а) 25° С б) 90° С 

КНО алкил фенола, широкоприменяемый в нефтедобыче, снижается при повышении температуры и в низко и высоко проницаемые пласты.

Показатели КНО реагента ОТМАХ не сильно изменяются при различных условиях пласта, единственной отрицательной характеристикой является не большие значения нефтевытеснения.

На сегодняшний день очень распространены технологии на основе низкоконцентрированных растворов полимеров, которые направлены на повышение охвата пласта. Для сравнения нами был использован полимер на основе полиакриламида торговой маркой Aspiro (производства BASF), который несколько лет успешно применяется на нефтепромыслах России.

Исследования нефтевытесняющей способности водного раствора полимера  показали абсолютную неэффективность их при вытеснении нефти. Недостатками их являются отсутствие нефтеотмывающих свойств и чувствительность вязкости системы к высоким температурам (80-120° С). 

Используемые источники
1. Willhite, D., Green, W., and Paul, G.:“Enhanced oil Recovery,” Henry L. Doherty Memorial Fund of AIME, Society of Petroleum Engineers, (2013).-p. 47.
2. Поддубный Ю.А. Повышение нефтеотдачи: несбывающиеся надежды. Территория действий. // Нефть. Газ. Новации.– 2011.– №7. с. 24–35.
3. Bataweel, M. A., Yadhalli Shivaprasad, A., & Nasr-El-Din, H. A. (2012, January 1). Low-Tension Polymer Flooding Using Amphoteric surfactant in High Salinity/High Hardness and High Temperature Conditions in Sandstone Cores. Society of Petroleum Engineers. doi:10.2118/155676-MS.
4. Кудинов, В. И. Новые технологии повышения добычи нефти / В. И. Кудинов, Б. М. Сучков. – Самара, 1998. – 368 с.
5. Сургучев, М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов / М.Л. Сургучев. – М.: Недра, 1985. – 308 с.
Information about the project
Surname Name
Sharipov Rustem
Project title
Development of reagent for the displacement of oil from high tempereture reservoir
Summary of the project
This project aims to development and implementation of viscoelastic aqueous solution of zwitterionic surfactants as reagents for enhanced oil recovery from high-temperature reservoirs. Studies have been conducted surface-active properties, rheological properties and oil-displacing efficiency in the bulk models. As a result of tests it is established that the investigated zwitterionic-surfactants have high surface activity, high resistance to high salinity, high temperature formation water and form viscoelastic aqueous solutions.
Keywords
Zwitterionic surfactant, viscosity, surface tension, adsorption, oil displacement