CC BY
194
Как видно из табл. 1, в некоторых случаях различия в показателях минимальны и асфальт практически может быть использован в качестве товарного битума. В других случаях применение асфальта как сырья намного сокращает путь получения товарного битума.
Литература
1. Хустудинов И.Ш., Козин В.Г. // Проблемы комплексного освоения трудноизвлекаемых запасов нефти и природных битумов (добыча и переработка): Сб. тр. Международ. конф. Казань: ТГЖИ, 1995. С.1807-1816.
2. Хуснутдинов И.Ш., Козин В.Г., Копылов А.Ю. //Прикладная химия. 1998. Т.71. Вып.6. С. 1019-1023.
3. Khusnutdinov I.Sh.. Kozin V.G., Kopylov A.Yu. // Proceedings of 7th UNITAR International Conference on heavy crude and tar sands. Beijing, China. 1998. Р. 1513-1520.
4. ГОСТ 22245-90. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия.
5. ГОСТ 9812-74. Битумы нефтяные изоляционные. Технические условия.
И. Ш. Хуснутдинов - канд. техн. наук, доц. каф. технологии основного органического и нефте-
химического синтеза КГТУ; В. Г. Козин - д-р техн. наук.
УДК 622.276.7
|бГгГкозЙи], Н. Ю. Башкирцева, Р. Н. Гарипов
ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОФОБИЗИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫМИ КОМПОЗИЦИЯМИ
Разработаны композиционные составы кремнийорганических соединений, модифицированных полимерными композициями. Проведено сравнение коллоидно-химических свойств промышленно производимых и полученных композиционных составов. Модификация полимерными добавками позволяет регулировать гидрофобные свойства композиций. Рассмотрено влияние разработанных составов на относительную фазовую проницаемость моделей пласта и предложены направления их использования
Разработка нефтяных месторождений вступила в стадию, характеризующуюся массовым обводнением продукции добывающих скважин. Это, в свою очередь, привело к резкому увеличению капитальных вложений на обустройство месторождения, росту эксплуатационных затрат и, в конечном счете, к снижению технико-экономических показателей. В связи с этим большое внимание уделяется проблеме ограничения объемов добываемой совместно с нефтью воды.
Существует большое число методов и технологий ограничения водопритоков и выравнивания фронта вытеснения. С этой целью широко применяется закачка в пласт водных растворов полимеров, геле- и осадкообразующих композиций, цементных растворов, прямых и обратных водонефтяных эмульсий, стабилизированных ПАВ, но, несмотря на большое многообразие водоограничивающих материалов и технологий, проблема ограничения водопритоков требует дальнейшей разработки и применения новых материалов, характеризующихся высокой эффективностью, простотой и экологичностью, а также доступностью и низкой стоимостью.
Целью данной работы является разработка порошков с регулируемой гидрофоб-ностью. Способ получения гидрофобизаторов основан на модификации кремнийорганиче-ских соединений (Росил, Белая сажа (БС), Кварц) полимерными композициями.
Оценка гидрофобизирующих свойств проводилась по поднятию жидкостей в капиллярах, заполненных полученными порошками. Поднятие жидкости (воды, углеводорода) в капилляре характеризует собой способность порошков или моделей пласта, обработанных этим порошком, пропускать через свои поры или через поры обработанного им коллектора воду либо нефть (табл. 1).
Таблица 1 - Высота поднятия дистиллированной воды в капилляре, см
Время,
мин 10 20 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Вещества
БС 100% 5,3 7,7 10,6 12 14,8 15,8 17,6 17,8 18 18,2 18,4 18,6
БС 95% мас. + полимер 5% 4,9 6,8 9,6 11,8 14 16 17,4 18 18,4 18,8 19 19
БС 90% +полимер 10% 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
Росил 100% 5,7 8,5 11,4 13,8 16 17 18 19 19,6 19,8 20 20
Росил 95% + полимер 5% 4,9 6,5 9,2 11,2 14 16 17 18 19 19,4 19,8 20
Росил 90% + полимер 10% 4,5 6 8,4 10,4 12,6 14,6 16 17 18 18,6 19 19,4
Росил 80% + полимер 20% - 0,8 0,9 1 1 1,2 1,2 2 2,4 3,2 3,6 3,8
Росил 70% + полимер 30% 0,7 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,6 2,8 3 3 3 3
Росил 60% + полимер 40% 0 0 0 0 0,8 0,8 0,8 0,8 1 1 1 1
Росил 50% + полимер 50% 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Кварц 100% 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Кварц 90% + полимер 10% 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Из табл. 1 видно, что Белая сажа и Росил - 175 изначально являются гидрофильными порошками. Введение полимерной композиции в количестве 5% мас. к Белой саже приводит к снижению поднятия воды по порошку, а в количестве 10% мас. - к полной гидрофо-бизации порошка. Этот факт можно объяснить тем, что молекулы полимера, обволакивая частицы исходного порошка, блокируют все активные центры, выстраиваясь полярной частью к ним. Вследствие этого порошок приобретает гидрофобные свойства. Добавка полимерных композиций к Росилу - 175 не носит столь явного характера, но происходит существенное снижение поднятия воды при концентрации 20% мас. Кварц изначально является гидрофобным, и добавка в его состав полимерных добавок не приводит к инверсии смачивания, даже при увеличении их концентрации в составе порошка. Такую разную динамику изменения гидрофильных свойств порошков в гидрофобные можно объяснить различной их первоначальной дисперсностью и, следовательно, различной удельной поверхностью.
Еще одной методикой, изучающей смачивающую способность порошков, является определение краевого угла смачивания (КУС) по профилю капли (табл.2).
Таблица 2 - Краевой угол смачивания порошков с различным содержанием в них полимерной композиции (ПК), град.
Как видно из табл. 2, добавка в состав Белой сажи полимерных добавок приводит к увеличению КУС, что говорит о приобретении порошком гидрофобных свойств. Причем происходит это резко при концентрации полимерной композиции 20% мас. В случае Росила увеличение КУС происходит постепенно, с увеличением концентрации полимерных добавок в составе порошка. Кварц является гидрофобным порошком (КУС более 900). Добавление полимерной композиции в состав порошка не изменяет угол смачивания. Данные, полученные при определении краевого угла смачивания, хорошо согласуются с данными, полученными при капиллярной пропитке порошков дистиллированной водой.
БС и Росил изначально являются гидрофильными порошками, КУС приближается к нулю градусов. По мере увеличения концентрации полимерной композиции в их составе происходит инверсия смачиваемости порошков. Изменение смачиваемости наблюдается при концентрации полимерной композиции выше 10% мас. Это можно объяснить высокой дисперсностью данных порошков и развитой удельной поверхностью. До определенной концентрации полимерной композиции не происходит перекрывания гидрофильных центров порошка. Когда концентрация полимера становится достаточной для блокирования активных центров исходных порошков, начинается процесс изменения смачиваемости. Это приводит к тому, что порошки с изначально гидрофильными свойствами переходят в порошки с гидрофобными свойствами. Этот гидрофильно - гидрофобный баланс можно регулировать в диапазоне концентраций полимера 10 - 30% мас., то есть можно получать порошки с заданными свойствами. При концентрации полимера в составе порошка 30% мас. и более процесс изменения смачиваемости стабилизируется, происходит блокировка активных центров.
Еще одной характеристикой, определяющей смачивающую способность порошков является фазовая проницаемость по жидкостям (воде или углеводороду), которая характеризует фильтрацию жидкости в пласте и определяется гидрофильностью поверхности коллектора. Для определения фазовой проницаемости (рис. 1) использовались 5% растворы порошков в прямогонном бензине.
Рис. 1 - Изменение фазовой проницаемости при обработке моделей пласта гидрофо-бизирующими составами
Как видно из рис. 1, изменение фазовой проницаемости после обработки моделей пласта гидрофобизирующими составами подтверждает предыдущие данные. А именно, добавка в состав Кварца полимерной композиции при любой концентрации не изменяет смачивания, и пласт после обработки является гидрофобным, то есть не пропускает воду. Более наглядна добавка полимерной композиции в состав Белой сажи и в Росил. Как и в предыдущих экспериментах, увеличение гидрофобизирующего действия для Росила происходит постепенно, с увеличением концентрации, а для Белой сажи - резко после 10% мас.
В работе также определялась насыпная плотность порошков. Результаты исследования показаны на рис. 2. Как видно из рисунка, насыпная плотность увеличивается с увеличением концентрации полимерной композиции. Это объясняется присоединением к молекулам исходного порошка молекул полимера с высокой молекулярной массой.
В заключение можно отметить, что разработаны составы на основе Белой сажи и Росила, изучены их физико-химические свойства, которые не уступают свойствам промышленного продукта Кварца.
Концентрация полимерной композиции в порошке, % мас.
Рис. 2 - Зависимость насыпной плотности от концентрации полимерной композиции в составе порошка
Предложена концентрация полимерных композиций в составе Росила и Белой сажи с возможностью регулирования гидрофильно-гидрофобных свойств. Данные порошки могут применяться в нефтедобывающей промышленности на различных стадиях разработки месторождения: заканчивание скважин, обработка призабойной зоны пласта скважин, водоизоляционные и ремонтно-изоляционные работы.
При заканчивании скважин гидрофобизирующие порошки могут применяться для сохранения коллекторских свойств продуктивного пласта и для устранения преждевременной обводненности продукции скважин. При обработке призабойной зоны пласта: нагнетательных скважин для выравнивания профиля приемистости за счет тампонирования высокопроницаемых пропластков; добывающих скважин для увеличения фазовой проницаемости по нефти и снижению по воде. При водоизоляционных и ремонтных работах для отключения водонасыщенной части пласта и создания противодавления пластовому с целью предотвращения фонтанирования скважин.
© |В. Г. Козин |- д-р техн. наук, член-кор. РАН; Н. Ю. Башкирцева - канд. техн. наук, доц. каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ; Р. Н. Гарипов - асп. той же кафедры.
