Посмотрите также другие разделы нашего сайта!!!

Литература
много книг по нефти и газу

Программы нефтегазового комплекса

Медиафайлы про нефть

Анекдоты про нефтяников

Знакомства для буровиков

Всё про нефть и газ / Литература(каталог книг)

ВНИМАНИЕ

В текстах книг представленных на сайте в интернет формате очень много ошибок, не читаются рисунки, графики разбиты, это связанно с некачественной перекодировкой конвекторов из PDF формата и HTML.

Если Вам необходимы качественный текст с рисунками и графиками - то скачиваите книги с нашего сайта в формате PDF.

ссылка для скачивания книги или главы в формате PDF находится внизу страницы.

анекдоты

программы

истории

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несмотря на то, что заводнение нефтяных месторождений с небольшими добавками разнообразных химических реагентов и их композиций с целью увеличения коэффициента вытеснения нефти и охвата заводнением нефтеносного пласта реализуется на практике с конца 60-х годов прошлого века, до сих пор не сделаны окончательные выводы о целесообразности применения такого вида воздействия на продуктивный коллектор. Более того, невелик видимый прогресс в изучении физико-химических основ применения таких реагентов для повышения нефтеотдачи пластов. Возможность реализации в природном коллекторе нефти основных принципов, заложенных в существующие технологии повышения нефтеотдачи пластов с использованием химических реагентов, - возможно большее снижение межфазного натяжения на границе раздела нефти с водой и увеличение соотношения подвижностей нефти и воды, научно строго не обоснована и часто не подтверждается практикой разработки нефтяных месторождений с применением больших оторочек водных растворов реагентов ФХ-методов и их композиций.

В результате проведенных исследований методами диэлектрической спектроскопии, спинового зонда, квантовой статистики и теории поля извлекаемых нефтей; изовискозных моделей пластовых нефтей; искусственной нефти (растворитель № 1); ряда свободных жидкостей (в том числе и пластовых вод); разнообразных моделей остаточной нефти, являющихся продуктами гидродинамического моделирования на образцах пород по ОСТ 39-195-86 процесса вытеснения из них нефти как водой, так и с применением реагентов, а также изучения свойств смесей вода - нефть в поре, была создана и обоснована близкая к реальной схема механизма нефтеотдачи пластов (его физико-химического фактора) при вытеснении нефти из песчаниковых коллекторов большими оторочками водных растворов реагентов ФХ-методов и их композиций.

Для идентификации различных видов тонкодисперсных коллоидных частиц, составляющих извлекаемые, пластовые и остаточные нефти, был экспериментально разработан каталог

297

спектров комплексной диэлектрической проницаемости модельных дисперсных систем в диапазоне частот электромагнитного поля от 2-10 до 3-10 Гц. В качестве таких систем использовали НПАВ-ОП-10 и АФ9-12 и их водные растворы с массовой долей неонола от 1 до 100 %. Ранее, с помощью других физических методов в подобных системах были установлены фазы коллоидных частиц типа фрагментов пространственных сеток, мицелл различных видов, жидкокристаллических (мезофаза), гелей и твердокристаллических. С использованием температурных зависимостей структурных и динамического параметров, характеризующих выявленные в спектрах релаксации, обусловленные различными видами коллоидных частиц, был проведен анализ соответственно термодинамической и агрега-тивной устойчивости этих частиц в интервале температур от 293 до 353 К. Для модельных дисперсных систем выявлены следующие основные закономерности: фазовый переход при температурах выше температуры плавления НПАВ фаз некоторых видов коллоидных частиц в фазы других видов коллоидных частиц; самая неустойчивая из фаз коллоидных частиц -мезофаза; фазовые переходы типа "жидкость - жидкость” (склонность к расслоению фазы на две фазы или его начало) вблизи температур плавления неонолов ОП-10 и АФ9-12.

С помощью каталога диэлектрических спектров модельных дисперсных систем расшифрованы спектры извлекаемых неф-тей (в том числе и нефтей с повышенной вязкостью), изовис-козных моделей пластовых нефтей, растворителя № 1 и идентифицированы виды коллоидных частиц, входящих в них. Вопреки имеющейся информации о наличии мезофазы в нефтях с повышенной вязкостью, в спектрах названных систем отсутствует отражающая ее релаксация. Анализ термодинамической и агрегативной устойчивости выявленных в исследованных нефтях и моделях нефтей коллоидных частиц показал, что вблизи пластовой температуры фазы коллоидных частиц склонны к расслоению на две фазы, а в области температуры 353 К - к выделению твердой фазы. Растворитель № 1 сходен с нефтями Терригенного Девона не только по поверхностным свойствам и взаимной растворимости составляющих его компонентов, но и по диэлектрическим свойствам, и является одним из наиболее эффективных реагентов смешивающегося вытеснения.

Спектры комплексной диэлектрической проницаемости простейших (сухие и насыщенные бензином БР-2 песчаники), простых (сухие песчаники, насыщенные водой, водными растворами НПАВ, смесью глицерин - вода, извлекаемыми нефтя-

298

ми и моделями нефтей) и сложных (водо- и нефтенасыщенные песчаники после вытеснения из них нефти как водой, так и с использованием реагентов или композиций реагентов) моделей остаточной нефти содержат от двух и более перекрывающихся релаксаций, подчиняющихся известным экспериментально найденным соотношениям Максвелла - Вагнера; Дебая; Коула - Дэвидсона и правилу m-й степени. По этим релаксациям, в данных системах с использованием каталога спектров модельных дисперсных систем установлены следующие виды коллоидных частиц нефти: фрагменты пространственных сеток (ФПС); твердокристаллические или набор твердокристалличе-ских и гелеобразных частиц (ТКГ) на поверхности пор; жидкокристаллические и мицеллообразные. С помощью известных диэлектрических спектров воды, взаимодействующей с поверхностью пористых сред, идентифицированы виды коллоидных частиц связанной воды в моделях остаточной нефти - наиболее крупные молекулярные агрегаты (НКМА) граничного с поверхностью пор слоя воды; тонкая прослойка воды на поверхности остаточной нефти; вода, адсорбированная на различных минералах поверхности горной породы; фрагменты мономолекулярного слоя воды (МСВ) на поверхности пор.

По температурным зависимостям диэлектрических параметров, характеризующих выявленные релаксации в спектрах данных систем, проведен анализ термодинамической, агрега-тивной устойчивости и изменений числа коллоидных частиц остаточной нефти и связанной воды, отражаемых этими релаксациями. Большинство выявленных по результатам анализа явлений наблюдаются в модельных дисперсных системах, извлекаемых нефтях и моделях нефтей. Установлены следующие явления:

фазовые переходы в фазах коллоидных частиц остаточной нефти и связанной воды вблизи пластовой температуры типа “жидкость - жидкость”;

фазовые переходы в фазах коллоидных частиц пластовых флюидов моделей остаточной нефти при температурах, превышающих температуру начала перехода граничного слоя воды в свободную воду (343 К), типа выделения из фаз пластовой (остаточной) нефти твердой фазы или склонность к этому и фазы свободной воды из фаз связанной воды;

фазовые переходы фаз одних видов коллоидных частиц нефти в фазы других видов этих частиц при температурах выше пластовой;

возможность идентификации на качественном уровне адсорбции НПАВ на поверхности пор по аномальным изменени-

299

ям термодинамической, агрегативной устойчивости и числа твердокристаллических или ТКГ-частиц нефти в области пластовой температуры и высаживания неонолов из водных растворов в объеме пор - по резким изменениям этих характеристик для других видов коллоидных частиц при температурах выше пластовой;

в простейших моделях остаточной нефти обнаружены в незначительных количествах фазы коллоидных частиц нефти, за исключением фазы ФПС; при температурах выше пластовой мезофаза полностью переходит в фазу мицеллообразных коллоидных частиц;

в некоторых сложных моделях остаточной нефти при пластовых температурах отсутствует мезофаза;

фаза ФПС и мезофаза самые неустойчивые из фаз пластовой нефти; из горных пород с естественной водо- и нефтена-сыщенностью преимущественно вытесняется фаза ФПС, - теоретически, из реального пласта можно полностью извлечь только нефть, представленную данной фазой;

наблюдается подобие на качественном уровне термодинамической и агрегативной устойчивости коллоидных частиц остаточной нефти и связанной воды в моделях пласта с естественной и искусственной водо- и нефтенасыщенностью, при отсутствии полного подобия;

появление при пластовой температуре в модели пласта воды, адсорбированной на различных минералах поверхности порового пространства, после вытеснения из нее нефти с использованием реагентов, при отсутствии ее после вытеснения нефти из данной модели водой;

пластовая температура для фаз флюидов, насыщающих продуктивный коллектор, отражает критическую точку растворения.

Из диэлектрических параметров, характеризующих выявленные релаксации в спектрах сложных моделей остаточной нефти, проведено физическое обоснование измеренного при пластовой температуре максимума тангенса угла диэлектрических потерь для решения следующих задач:

оценка относительной нефтевытесняющей способности реагента (композиции реагентов);

идентификация сопутствующих вытеснению нефти из моделей пласта физико-химических процессов и фазовых переходов.

На основе этого параметра выведены соотношения для определения параметров вытеснения из модели пласта различных видов коллоидных частиц пластовой нефти. Получены числен-

300

ные критерии оценки нефтевытесняющей способности реагента и выявления ФХ-процессов и фазовых переходов.

Тестирование реагентов по разработанным методикам дало следующие результаты:

реагенты ФХ-методов и их композиции являются неэффективными нефтевытесняющими агентами, более того, большинство из них обладают отрицательной нефтевытесняющей способностью (меньшей, чем у воды);

отрицательная нефтевытесняющая способность этих реагентов обусловлена ФХ-процессами и фазовыми переходами, происходящими в пределах призабойной зоны пласта (ПЗП);

водорастворимые НПАВ и полимеры типа гипана и поли-акриламидов, а также их композиции не адсорбируются на поверхности пор песчаниковых коллекторов, или их адсорбция не имеет практического значения;

некоторые из НПАВ характеризуются хемосорбцией на ФПС остаточной нефти, имеющей практическое значение;

реагенты ФХ-методов и их композиции не способны вызывать внутрипластовое эмульгирование нефти и улучшать избирательное смачивание нефтеносных пород водой в песчаниковых коллекторах;

установлены фазовые переходы - гелеобразование в ПЗП водорастворимых полимеров типа полиакриламидов и гипана, вследствие слабых химических взаимодействий типа водородных связей их водных растворов с ФПС пластовой нефти; появление в связанной воде новой фазы типа воды, адсорбированной на различных минералах поверхности порового пространства; частичный переход других фаз пластовой нефти в мезофазу и фазу из мицелообразных коллоидных частиц остаточной нефти; переход вытесняющего водного раствора реагента из состояния свободной жидкости в состояние, характеризующееся резким увеличением степени ее структурирования;

ФХ-процессы и фазовые переходы происходят в пределах ПЗП и сопровождаются значительным снижением нефтевытесняющей способности реагентов или их композиций;

в пластовых условиях поверхностная активность реагентов резко снижается, особенно в межскважинном пространстве пласта;

в пределах ПЗП вытесняющий водный раствор реагента ведет себя еще как свободная жидкость, что является основной причиной получения положительных результатов от обработок ПЗП реального коллектора нефти с применением по различным технологиям реагентов ФХ-методов;

определяемая методами действующего комплекса лаборатор-

301

ных испытаний нефтевытесняющих реагентов адсорбция реагента подменяет реальные явления - хемосорбцию НПАВ коллоидными частицами остаточной нефти типа ФПС, гелеобразо-вание (студнеобразование) водорастворимых полимеров в ПЗП и необратимое поглощение реагентов составляющими связанной воды;

хемосорбция и гелеобразование реагентов в ПЗП - это значительная составляющая их непроизводительных потерь при вытеснении нефти из пласта большими оторочками их водных растворов, поскольку поступающий из ПЗП в межскважинное пространство пласта сильно обедненный реагентом раствор не способен активно вытеснять из него нефть, а положительный эффект повышения охвата ПЗП заводнением компенсируется в данном случае отрицательной нефтевытесняющей способностью реагента;

целесообразность применения сшитых полимерных составов для ограничения притока воды в добывающие скважины не бесспорна, поскольку и без сшивок полиакриламиды при взаимодействии с ФПС пластовой нефти дают устойчивые гелеоб-разные структуры, обеспечивающие водоизоляционный эффект.

Результаты проведенного тестирования реагентов ФХ-мето-дов противоречат данным действующего комплекса лабораторных испытаний нефтевытесняющих реагентов, подтверждают положительные результаты от обработок ПЗП с использованием данных реагентов и низкие оценки эффективности применения больших оторочек водных растворов этих реагентов на некоторых нефтяных месторождениях России.

Для оценки изменений физико-механических свойств остаточной нефти и связанной воды в результате воздействия реагентом на модель пласта песчаниковых коллекторов нефти обоснован и использован динамический параметр - наивероят-нейшее время диэлектрической релаксации (время релаксации), характеризующий выявленные релаксации в измеренных при пластовой температуре спектрах названной модели после вытеснения из нее нефти водой и с применением реагента.

На основе этого параметра выведена формула для определения изменений степени агрегативной устойчивости коллоидных частиц остаточной нефти и связанной воды после воздействия на модель пласта реагентом. Даны численные критерии оценки изменения вязкости среды, окружающей различные виды коллоидных частиц указанных пластовых флюидов.

Испытанные нефтевытесняющие реагенты (в том числе и

302

реагенты ФХ-методов и их композиции) изменяют физико-механические свойства остаточной нефти и связанной воды, но в разной степени. Поскольку известны низкая нефтевытесняю-щая способность реагентов ФХ-методов и их композиций и фазовый переход водных растворов этих реагентов в ПЗП, приводящий к резкому увеличению их степени структурирования в межскважинном пространстве пласта,- можно представить схему механизма нефтеотдачи в этой области пласта.

При вытеснении нефти из межскважинного пространства пласта водными растворами названных реагентов они расходуются на изменение физико-механических свойств остаточной нефти и связанной воды, активно не участвуя в процессе вытеснения пластовой нефти по причине экранирования ее подвижной составляющей фазой коллоидных частиц неподвижной части связанной воды, имеющей конденсационно-кри-сталлизационную структуру (резко замедляется молекулярная диффузия реагента из вытесняющего раствора к поверхности нефти, аналогичное явление наблюдается и у поверхности горной породы).

Низкая эффективность применения в межскважинном пространстве продуктивного коллектора с целью увеличения нефтеотдачи пласта осадкообразующих реагентов, щелочей и сшитых полимерных составов определяется сильным замедлением химических реакций, вследствие высокой степени структурирования пластовых флюидов в этой части пласта.

При исследованиях методом спинового зонда свободных жидкостей, простых и сложных моделей остаточной нефти получена следующая информация:

определена локальная подвижность пластовой и технической воды; водных растворов осадкообразующих реагентов, коллоидного осадка, смеси хлористого кальция с N,N диметил-формамидом; глицерина и его смесей с водой; извлекаемых нефтей, их смесей и изовискозной модели пластовой нефти; керосина, углеводородного дистилата, раствора бутилкаучука-2045 в бензине, аналога растворителя № 1, смесей нефти с дистилатом и аналогом растворителя № 1; водной и нефтяной фаз в водонефтяных эмульсиях; подвижной составляющей связанной воды и пластовой нефти в простых моделях остаточной нефти; подвижной составляющей связанной воды и остаточной нефти в сложных моделях остаточной нефти;

установлена энергия активации спинового зонда в нефтяной и водной фазах простых и сложных моделей остаточной нефти, в извлекаемых нефтях и нефтяной фазе водонефтяной эмульсии;

303

идентифицированы фазовые переходы типа микрорасслоения системы в водной фазе водонефтяной эмульсии и смеси нефть - аналог растворителя № 1; в маловязкой жанажоль-ской нефти и смеси жанажольской и кенкиякской нефтей;

вытеснение нефти из песчаников водными растворами реагентов ФХ-методов в отличие от воздействия водой или смесью глицерин - вода является сложным диффузионно-химическим процессом, что подтверждает явление экранирования подвижной части пластовой нефти неподвижной составляющей связанной воды по механизму замедления молекулярной диффузии реагента из вытесняющего раствора к поверхности нефти;

выведены соотношения для определения параметров изменения вязкости подвижных составляющих остаточной нефти и связанной воды и численные критерии оценки этих параметров, установлена взаимосвязь между этими параметрами и параметрами изменения степени агрегативной устойчивости коллоидных частиц остаточной нефти и связанной воды;

установлены виды коллоидных частиц, входящих в подвижную составляющую остаточной нефти и связанной воды, -ФПС и мицеллообразные в нефтяной, а НКМА и фрагменты МСВ в водной фазе; определены численные критерии оценки изменений вязкости этих составляющих пластовых флюидов по комбинации параметров изменения степени агрегативной устойчивости коллоидных частиц остаточной нефти и связанной воды;

непроизводительные потери реагентов ФХ-методов в меж-скважинном пространстве пласта в основном обусловлены их необратимым поглощением подвижной составляющей связанной воды.

На основе исследований методом спинового зонда обводненных моделей пласта после их изоляции разработаны и успешно прошли опытно-промышленные испытания технологии ограничения притока воды и газа в добывающие скважины карбонатных коллекторов с применением высокомолекулярных нефтерастворимых реагентов, газонепроницаемых небольших оторочек воды и поля низкочастотных упругих колебаний. Технологии являются альтернативными по отношению к широко применяемым технологиям изоляции притока воды в скважины песчаниковых коллекторов с использованием

водорастворимых осадкогелеобразующих реагентов. Лабораторными исследованиями установлено:

по сравнению с микровязкостью подвижной составляющей связанной воды в водо- и нефтенасыщенных песчаниках, мик-

304

ровязкость аналогичной составляющей этой воды в карбонатных породах в присутствии нефтяной фазы выше в 10— 14 раз;

низкочастотное поле упругих колебаний активно влияет на структуру пластовых флюидов, в частности, оно вызывает фазовый переход - выделение свободной воды из связанной.

Методами квантовой статистики и теории поля создана физическая теория, позволяющая исследовать свойства смеси вода - нефть в поре горной породы. Теория объясняет и подтверждает ряд важных явлений, установленных при изучении моделей остаточной нефти методами диэлектрической спектроскопии и спинового зонда.

Применение больших оторочек водных растворов реагентов ФХ-методов или их композиций для повышения нефтеотдачи пластов песчаниковых коллекторов не обеспечивает большего уровня добычи нефти, чем при обычном заводнении.

Не существует доступного химического реагента, с помощью водных растворов которого можно эффективно вытеснять нефть из межскважинного пространства пласта.

Представленная схема механизма нефтеотдачи пластов (его физико-химического фактора) с применением больших оторочек водных растворов реагентов ФХ-методов и их композиций, не подтверждает возможность реализации в природном нефтяном коллекторе основных принципов, на которых базируются современные технологии повышения нефтеотдачи пластов с использованием указанных реагентов, - возможно большее снижение межфазного натяжения на границе раздела нефти с водой и увеличение соотношения подвижностей нефти и воды.

Областью эффективного использования реагентов ФХ-методов и их композиций являются только лишь обработки ПЗП с их применением по различным технологиям.

Перспектива дальнейшего исследования научных проблем нефтеотдачи пластов заключается в уточнении физико-химического фактора механизма нефтеотдачи пластов с применением реагентов ФХ-методов для карбонатных коллекторов нефти; полномасштабном исследовании и обосновании механизма нефтеотдачи пластов с использованием полей упругих (вибросейсмических) колебаний, тепловых, электромагнитных и других в сочетании с гидродинамическими методами, а также с комплексными обработками ПЗП, в том числе физическими методами совместно с закачкой в пласты химических реагентов.

Скачать эту главу в формате PDF

Всё про нефть и газ / Литература(каталог книг)