Богославець Володимир Васильович, аспірант
Долик Руслан Миколайович, студент
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу
ВПЛИВ ПОВЕРХНЕВО-АКТИВНИХ РЕЧОВИН НА ХАРАКТЕР ЗМІНИ МІЖФАЗНОГО НАТЯГУ НА ГРАНИЦІ РОЗДІЛУ ФАЗ «НАФТА-ФІЛЬТРАТ KCL/БІОПОЛІМЕРНОГО БУРОВОГО РОЗЧИНУ»
Збільшення кількості нафти, що видобувається з продуктивних горизонтів, є одним з найбільш важливих завдань розробки нафтових родовищ. В Україні, де більшість родовищ нафти знаходиться на пізній стадії розробки і видобуток постійно падає, завдання збільшення ступеня видобування нафти з надр стає усе більш сьогоденним.
В даний час відомий ряд методів збільшення нафтовилучення, таких як фізико-гідродинамічні, теплові, фізико-хімічні й ін. Однак жоден з розроблених, і тим більше випробуваних у промислових умовах методів, не є універсальним і може бути застосований у якихось певних фізико-геологічних і промислових умовах. Одними з них є фізико-хімічні методи впливу на продуктивні пласти.
Застосування поверхнево-активних речовин (ПАР) з метою підвищення ступеня видобутку нафти з надр є найбільш доступним (особливо при використанні їх розчинів з низьким вмістом). Метод не вимагає великих додаткових капіталовкладень і унікального чи дефіцитного устаткування, виробництво ПАР налагоджено в досить широких масштабах.
Під час проникнення водяного фільтрату промивальної рідини в нафтонасичений пласт у порових каналах виникає капілярний тиск, який сприяє переміщенню цього фільтрату вглиб пласта і чинить перепону рухові нафти до свердловини. Величину капілярного тиску можна зменшити, якщо знайти засоби зниження поверхневого натягу на поверхні розділу фаз “фільтрат – вуглеводневе середовище”. Це дозволить збільшити ефективний радіус порових каналів за рахунок зменшення товщини адсорбційних оболонок і плівок на поверхні пор гірської породи та гідрофобізації цієї поверхні, а крайовий кут змочування буде знаходитись в межах 900. Такими засобами служать ПАР, які не можуть вибиратись довільно, а тільки за результатами детальних досліджень. До ПАР ставлять такі вимоги:
- при малих концентраціях значно зменшувати крайовий кут змочування на межі розділу фаз “вуглеводневе середовище – фільтрат промивальної рідини”;
- покращувати змочуванння поверхні пор гірської породи нафтою в присутності водяного фільтрату промивальної рідини;
- не утворювати нерозчинних осадів при контакті з пластовими флюїдами;
- чинити перепону набуханню глинистого матеріалу гірських порід в присутності водяного фільтрату промивальної рідини;
- по можливості у меншому степені адсорбуватись на поверхні пор гірських порід, щоб не збільшувалась витрата ПАР при обробленні промивальних рідин;
- чинити перепону утворенню у порах порід-колекторів емульсій та гелеподібних структур.
Після проведення ряду лабораторних досліджень та при застосуванні програми “Experimenter” ми отримали оптимальну рецептуру KCl/біополімерного бурового розчину з такими параметрами таблиця 1.
Таблиця 1 – Компонентний склад та параметри оптимальної рецептури KCl/біополімерного бурового розчину
Тип бурового розчину |
Компонентний склад хімреагентів |
Склад хімреагентів, % |
Параметри бурового розчину |
Біополімерний |
Duo-vis |
0,36 |
Густина – 1050 кг/м3 Умовна в’язкість –47с Показник фільтрації – 5,4 см3/30 хв СНЗ1/10 – 13/16 дПа Кірка – плівка рН – 9,49 τ0 – 5,28 дПа Міра консистенції – k = 0,311 Па·сn n = 0,500 |
Pac UL |
0,469 |
||
Декстрин |
1,149 |
||
Praesol-2530 |
0,15 |
||
KCl |
7,2 |
||
KOH |
0,1 |
||
MI-SIDE |
0,1 |
||
CБР |
0,1 |
||
Вода |
решта |
Після цього обробка базової рецептури виконувалась з допомогою найбільш поширених поверхнево-активних речовин (ПАР): жиріноксу, савенолу, сульфонолу, стінолу, сольпену. Вимірювання коефіцієнту міжфазного натягу здійснювали з допомогою сталагмометричного методу та методу обертової краплі [2,3]. В таблиці 2 показано вплив концентрацій реагентів на величину коефіцієнту міжфазного натягу [2], на основі чого можна діагностувати критичну концентрацію ПАР перевищення якої не понижує величину міжфазного натягу, а сприяє міцеллоутворенню.
Таблиця 2 - Вплив концентрацій ПАР на величину коефіцієнту міжфазного натягу
Фільтрат бурового розчину |
Концентрація ПАР, % |
Коефіцієнт міжфазного натягу, мН/м |
Фільтрат KCl/біополімерного бурового розчину |
0 |
9,81 |
Фільтрат KCl/біополімерного бурового розчину, який вміщує жирінокс |
0,05 0,25 0,5 1 5 |
9,49 6,90 6,24 5,43 4,62 |
Фільтрат KCl/біополімерного бурового розчину, який вміщує савенол |
0,05 0,25 0,5 1 5 |
6,67 5.88 4,88 2.12 1,53 |
Фільтрат KCl/біополімерного бурового розчину, який вміщує сульфанол |
0,05 0,25 0,5 1 5 |
8,03 6,6 6,56 5,29 4,08 |
Фільтрат KCl/біополімерного бурового розчину, який вміщує стінол |
0,05 0,25 0,5 1 5 |
3,98 3,97 3,46 1,47 0,96 |
Фільтрат KCl/біополімерного бурового розчину, який вміщує сольпен |
0,05 0,25 0,5 1 5 |
7,86 7,36 6,63 7,04 1,94 |
Як видно з таблиці 2 міжфазниий натяг фільтрату КСІ/біополімерного розчину має найбільше значення, тому у разі проникнення фільтрату промивальної рідини в нафтоносний пласт зменшуються показники природної проникності привибійної зони. Капілярні тиски сприяють проникненню фільтрату вглиб пласта. Щоб не допустити цього потрібно зменшувати міжфазний натяг. Проникаючи у привибійну зону, фільтрат KCl/біополімерного розчину відтискує нафту від вибою свердловини. Під час зворотнього витиснення фільтрату нафтою значна його частина може затримуватися в поровому просторі і чинити опір рухові нафти до свердловини. Після додавання відповідних ПАР, різко знижується міжфазний натяг на межі фільтрату з нафтою, а також зменшують сили міжмолекулярної взаємодії фільтрату з твердою поверхнею у поровому просторі, що облегшує приплив нафти до привибійної зони.
Отже, додаток ПАР до бурової промивальної рідини впливає на параметри зони проникнення: змінює електричну і фізико-хімічну характеристику флюїдів зони проникнення, змінює характер розподілу нафти і води у поровому просторі колектора.
Література:
- Михайлюк В.Д., Рудий М.І. Використання поверхнево-активних речовин в процесах нафтовидобутку на родовищах ВАТ “Укрнафта”/ під заг. ред В.Д. Михайлюка, М.І. Рудого. – Івано-Франківськ, 2009 – 400с.
- Боднар Р.Т., Кисіль І.С. Тези доповідей науково-технічної конференції «Підвищення ефективності буріння свердловин та інтенсифікації нафтогазовидобутку на родовищах України» 16–18 листопада 2010 р., м. Івано-Франківськ. – Івано-Франківськ, 2010. – 224 с.
- Кісіль І.С., Михайлюк В.Д., Білі щук В.Б., Хемій І.Ю Вимірювання динамічного міжфазного натягу розчинів поверхнево-активних речовин методикою фіксованої обертової краплі // Нафтова і газова промисловість. –2010. – № 6. – с. 33-36.