Научная статья на тему 'Композиции на основе водорастворимых полимеров для применения в качестве агентов вытеснения нефти'

Композиции на основе водорастворимых полимеров для применения в качестве агентов вытеснения нефти Текст научной статьи по специальности «Геология»

CC BY
151
49
Поделиться
Журнал
НефтеГазоХимия
ВАК
Область наук
Ключевые слова
полиакриламид / поверхностно-активные вещества / нефть / коэффициент извлечения нефти / пластовые флюиды

Аннотация научной статьи по геологии, автор научной работы — Э.Р. Бабаев, П.Ш. Мамедова, З.Г. Солтанова

Изучены возможности применения разработанных композиционных смесей водорастворимых полимеров и различных ПАВ в качестве эффективных агентов вытеснения трудноизвлекаемых запасов нефти. В процессе лабораторных экспериментов определены коэффициенты извлечения нефти для ряда разработанных композиций применительно к конкретному месторождению с учетом химической совместимости агента вытеснения нефти с пластовыми флюидами.

Похожие темы научных работ по геологии , автор научной работы — Э.Р. Бабаев, П.Ш. Мамедова, З.Г. Солтанова,

COMPOSITIONS BASED ON WATER-SOLUBLE POLYMERS FOR USE AS AGENTS OF OIL DISPLACEMENT

The possibilities of application of developed composite mixtures of water-soluble polymers and different surfactants as effective agents of displacement of stranded oil were studied. During laboratory experiments, the oil recovery factor was determined for a number of compositions designed for a particular deposit based on the chemical compatibility of oil displacement agent with the formation fluids.

Текст научной работы на тему «Композиции на основе водорастворимых полимеров для применения в качестве агентов вытеснения нефти»

НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ

£

УДК 622.276.72

КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИМЕРОВ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ АГЕНТОВ ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ

Э.Р. БАБАЕВ, к.х.н., н.с.

П.Ш. МАМЕДОВА, д.х.н., проф., зав. лаб.

З.Г. СОЛТАНОВА, к.х.н., с.н.с.

Институт химии присадок им. акад. А.М. Кулиева НАН Азербайджана (Азербайджанская Республика, AZ 1029, г. Баку, Беюкшорское шоссе, квартал 2062). E-mail: elbeibabyev@yahoo.de

Изучены возможности применения разработанных композиционных смесей водорастворимых полимеров и различных ПАВ в качестве эффективных агентов вытеснения труд-ноизвлекаемых запасов нефти. В процессе лабораторных экспериментов определены коэффициенты извлечения нефти для ряда разработанных композиций применительно к конкретному месторождению с учетом химической совместимости агента вытеснения нефти с пластовыми флюидами.

Ключевые слова: полиакриламид, поверхностно-активные вещества, нефть, коэффициент извлечения нефти, пластовые флюиды.

Наращивание объемов нефтедобычи наряду с открытием новых месторождений происходит за счет внедрения технологий, позволяющих повысить нефтеотдачу действующих скважин. Характерной особенностью этой отрасли является увеличение доли трудноизвлекае-мых запасов, к которым относятся тяжелые и высоковязкие нефти [1]. Эффективность извлечения нефти из нефтяных пластов зависит от многих факторов, один из которых -вязкость закачиваемого в нагнетательную скважину реагента.

Применение методов повышения нефтеотдачи пластов (ПНП) способствует более полной разработке нефтяной залежи, а также поддержанию и стабилизации объемов добычи нефти на месторождениях. Для применения тех или иных композиций реагентов в технологиях нефтедобычи целесообразным является использование комплексных подходов, повышающих эффективность мероприятий [2]. Одним из таких подходов является химический метод, основанный на заводнении нагнетательных скважин поверхностно-активными веществами (ПАВ) и полимерами [3]. В качестве вытесняющих средств часто используют различные эмульсии и полимерные составы [4, 5].

Применение растворов ПАВ совместно с низкоконцентрированными растворами полимера дает возможность одновременно снизить межфазное натяжение на границе раздела фаз, увеличить подвижность нефти и улучшить вытеснение ее водой, повысить вязкость водного раствора вытесняющего агента, снизить его подвижность [6]. Применение реагентов индивидуального действия не всегда оказывается эффективным, так как реагенты могут быть несовместимы в одном технологическом процессе с другими реагентами.

Для решения задачи увеличения коэффициента извлечения нефти (КИН) из заводненных нефтеносных пластов необходимым является подбор совместимой смеси полимера и ПАВ для заводнения скважины с оптимальной вязкостью состава. В качестве полимера может применяться полиакриламид (ПАА), обладающий способностью даже при малых концентрациях повышать вязкость воды, снижать ее подвижность. Полимерные растворы, обладая повышенной вязкостью, лучше вытесняют не только нефть, но и связанную пластовую воду из пористой среды.

Целью данной работы является создание новых многофункциональных композиций на основе полиакриламида и ПАВ для вытеснения трудноизвлекаемых запасов нефти.

Объекты и методы исследования

В качестве исследуемой нефти использовали нефть месторождения Бинагади Апшеронского полуострова. Данная нефть относится к нефтям нафтенового типа, характеризуется низким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ (САВ), является типичной для нефтей Апшерон-ского полуострова. Были взяты образцы нефти плотностью 922,2 кг/м3.

В настоящей работе при составлении композиций использовались различные ПАВ: керосино-щелочные отходы, представляющие соли Ыа нефтяных кислот, разработанная эмульсионная жидкость под лабораторным названием «Дг-5» с содержанием ингибирующих компонентов и 40%-й водный раствор сульфанола.

Для повышения эффективности вытеснения нефти исследовали синтетический полимер полиакриламид (ПАА). Рабочий раствор полимера готовили из концентрированного раствора (40%) разбавлением до необходимой концентрации.

Модельная установка для определения нефтевытесня-ющей способности разработанных композиций представляет собой стеклянные трубки длиной 70 см и диаметром 30 мм, заполненные песком из скважины исследуемого месторождения. На нижнем конце модели пласта устанавливали фильтр из одно-двух слоев металлической сетки. После подготовки модели их устанавливали вертикально. Далее пропитывали модель пласта отобранной из скважины пластовой водой. Для пропитки песка водой установку подключали к системе вакуумирования и через модель

3 • 2016

НефтеГазоХимия 17

-о1

(ИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ

пласта пропускали воду. Поры пласта заполняли водой, а излишек собирали и измеряли в цилиндре.

Затем производили насыщение приготовленной модели нефтью. Определенный объем подготовленной нефти пропускали через модель пласта (система работает под вакуумом).

Нефть частично вытесняет воду из пор пласта, часть пор заполняется нефтью. В результате модель пласта имеет определенную нефте- и водонасыщенность. В мензурках, где собирается вытесненная жидкость (вода и нефть), замеряли объем вытесненной воды и нефти, рассчитывали исходную нефтенасыщенность пласта как разницу между поданной в пласт нефтью и замеренной в мензурках.

Остаточную водонасыщенность модели пласта рассчитывали как разницу между поровым и водным объемами в мензурке.

Вытеснение нефти водой осуществляли до максимально возможного нефтевытеснения (извлечения нефти) - до 100 %-ой обводненности жидкого потока, собираемого в мензурках. Объем вытесненной в мензурку нефти замеряли и определяли коэффициент извлечения нефти (КИН), %.

КИН

100%,

нефть

Таблица 1

Коэффициенты извлечения нефти, определенные в зависимости от состава разработанных композиций реагентов

где V - количество вытесненной нефти; Унефть - количество поданной нефти, мл.

Результаты и их обсуждение

Современный этап развития нефтяной промышленности характеризуется осложнением условий разработки нефтяных месторождений увеличением доли трудноизвлекаемых запасов. Определенная часть месторождений находится на поздней стадии разработки, и некоторые запасы нефти относятся к трудноизвлекаемым (низкопроницаемые пласты, высоковязкие нефти и т.д.).

С учетом сказанного, значительно возросло внимание ученых и производственников к методам повышения нефтеотдачи пластов, особенно расширению физико-химических методов воздействия на пласт с применением композиций химических реагентов. В настоящее время для повышения нефтеотдачи пластов имеется большое количество разработанных и внедренных химических реагентов и композиций на их основе.

При использовании химических реагентов и композиций для повышения коэффициента вытеснения нефти необходимо учитывать свойства используемых при этом рабочих растворов, которые зависят от химических процессов, протекающих в составах под влиянием различных внешних факторов.

В соответствии с целью настоящей работы нами разработаны составы новых композиций на основе растворов различных ПАВ и нефтевытесняющего водорастворимого полимера - полиакриламида (ПАА), а также проведены модельные эксперименты для изучения повышения нефтеиз-влечения остаточных запасов нефти. Составы композиций приведены в табл. 1.

На установленной в лабораторных условиях модели пласта определяли нефтевытесняющую способность используемых реагентов и их композиций. В табл. 1 приведены составы исследуемых композиций, объем вытесненной из модели нефти. Принцип работы установки заключается в вытеснении нефти из модели пласта жидкостями (водой, растворами различных ПАВ и ПАА).

В качестве водорастворимых полимеров были исследованы нефтевытесняющие свойства растворов полиа-криламида различной концентрации, в качестве ПАВ ис-

№ Состав композиций Коэффициент извлечения нефти (КИН), %

1 Нефть (10 мл) + Н2О (100 мл) 26,6

II Нефть (10 мл) + КЩО (100 мл) 15

III Нефть (10 мл) + Az-5 (100 мл) 5%-й раствор эмульсионной жидкости Az-5 17

IV Нефть (10 мл) + 0,1% ПАА + 95 мл Н2О 32

V Нефть (10 мл) + 0,1%ПАА + 0,5 г сульфанола + 98,3 мл Н2О 37

VI Нефть (10 мл) + 5 мл Az-5 + 0,5 г сульфанола + 94,5 мл Н2О 50

VII Нефть (10 мл) + 0,5 г сульфанола + 0,1% ПАА + 50 мл Н2О +48,3 мл КЩО 68,18

VIII Нефть (10 мл) + 0,1%ПАА + 0,5 г сульфанола + 48,3 мл Az-5 + 50 мл Н2О 77,3

пользованы: разбавленные растворы керосино-щелочных отходов (КЩО), эмульсионной композиции присадок (Дг-5) и сульфанол.

Определение коэффициента извлечения нефти (КИН) в зависимости от состава водных растворов разработанных композиций показало, что коэффициент нефтеизвлече-ния сырой нефти месторождения Бинагади, выделенной в обычных условиях из модельной установки, невысок (26%), КИН с использованием индивидуальных реагентов ПАВ -КЩО и эмульсионной жидкости (Дг-5) характеризуется практически одинаковыми низкими значениями (15-17%) (см. табл. 1). Низкие нефтевытесняющие свойства этих растворов обусловлены, очевидно, химической несовместимостью агентов нефтевытеснения с пластовыми жидкостями. Так, при прохождении КЩО через песок, смоченный пластовой водой образуется осадок, осложняющей его фильтрацию.

Снижение фильтрационных характеристик образцов керна - коллектора происходит в результате частичной адсорбции и механического улавливания полимера пористой средой.

Зависимость коэффициента извлечения нефти от состава композиций, (%)

80 70 60 50 40 30 20 10 0

IV

VI VII VIII

Рис. 1

I

II

V

18 НефтеГазоХимия

3•2016

НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU

1ИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ -#

Из визуального анализа модельных образцов кернов после фильтрации через них растворов полимеров видно, что часть пор образца подвергалась физически необратимой закупорке и блокированию полимерными частицами. Это обусловлено адсорбцией полимера на поверхности пористой среды, что уменьшает размер и изменяет форму фильтрационных каналов. Добавление в состав (II) и (IV) по 0,5 г ПАВ-сульфонола способствует повышению значений коэффициентов извлечения нефти (37 и 50% соответственно) (рис. 1).

Самым высоким значением КИН (77,3%) характеризуются вытесняющие рабочие растворы композиции (VII).

Таким образом, при изучении возможности применения композиций водорастворимых полимеров с различными ПАВ в качестве агентов вытеснения нефти необходимо проведение исследований их нефтевытесняющей способности применительно к конкретному месторождению химической совместимости агента вытеснения нефти с флюидами и свойств породы - коллектора. НГХ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мустафина Э.А., Полетаева О.Ю., Мовсумзаде Э.М. Тяжелые металлоносные нефти и их деметаллизация // Нефтегазохимия. 2014. № 4. С. 15-18.

2. Мурзакаев Ф.Г., Максимов Г.Г., Химизация нефтедобывающей промышленности и охрана окружающей среды. Уфа: Башкирское книжное издательство. 1989, 154 с.

3. Мартос В.Н. Применение полимеров в нефтедобывающей промышленности (обзор зарубежной литературы). Серия Добыча М.: ВНИИОЭНГ, 1974 . 96 с.

4. Небогина Н.А., Прозова И.В., Юдина Н.В. Влияние содержания воды в нефти на формирование и реологические свойства водонефтяных эмульсий //

Нефтяное хозяйство, 2008, № 12. С.90-92.

5. Усманова А.Р., Прочухан К.Ю, Прочухан Ю.А. Поверхностно-активные вещества для интенсификации процессов нефтедобычи // Матер. II межд. науч.-практ. конф. «Фундаментальная наука и технологии - перспективы разработки». Т. I, М., 2013. С. 196-200.

6. Идогова Я.В., Ващенко А.В., Прочухан К.Ю., Прочухан Ю.А. Влияние поверхностно-активного вещества на динамическую вязкость системы ПАВ - полимер // Башкирский химический журнал. 2014. Т. 21. № 4. С.48-51.

COMPOSITIONS BASED ON WATER-SOLUBLE POLYMERS

FOR USE AS AGENTS OF OIL DISPLACEMENT_

Babayev E.R., Cand. Sci. (Chem.), Senior Researcher Mamedova M. Sh., Dr. Sci. (Chem.), Prof., Head of Laboratory Soltanova Z.G., Cand. Sci. (Chem.) Senior Researcher

Institute of Chemistry of Additives after Academician A.M. Guliyev (Azerbaijan Republic, AZ1029, Baku, Beyukshor Highway, Block 2062 ). E-mail: elbeibabyev@yahoo.de

ABSTRACT

The possibilities of application of developed composite mixtures of water-soluble polymers and different surfactants as effective agents of displacement of stranded oil were studied. During laboratory experiments, the oil recovery factor was determined for a number of compositions designed for a particular deposit based on the chemical compatibility of oil displacement agent with the formation fluids.

Keywords: Polyacrylamide, surfactant, oil, oil recovery, formation fluids.

REFERENCES

1. Mustafina E.A., Poletayeva O.YU., Movsumzade E.M. Heavy metal-bearing oils and their demetallization. Neftegazokhimiya, 2014, no. 4, pp. 15-18 (In Russian).

2. Murzakayev F.G., Maksimov G.G., Khimizatsiya neftedobyvayushchey promyshlennosti i okhrana okruzhayushchey sredy [Chemisation of oil industry and environmental protection]. Ufa, Bashkirskoye knizhnoye izdatel'stvo Publ., 1989. 154 p.

3. Martos V.N. Primeneniye polimerov v neftedobyvayushchey promyshlennosti [The use of polymers in the oil industry]. Moscow, VNIIOENG Publ., 1974. 96 p.

4. Nebogina N.A., Prozova I.V., Yudina N.V. Influence of the water content of the oil on the formation and the rheological properties of oil-water emulsions.

Neftyanoye khozyaystvo, 2008, no. 12, pp. 90-92 (In Russian).

5. Usmanova A.R., Prochukhan K.YU, Prochukhan YU.A. Poverkhnostno-aktivnyye veshchestva dlya intensifikatsii protsessov neftedobychi [Surfactants for intensification of oil production processes]. Trudy II mezhd. nauch.-prak. konf. «Fundamental'naya nauka i tekhnologii - perspektivy razrabotki [Proc. 2-d Intl. scientific- prac. Conf. "Basic science and technology - Prospects of development]. Moscow, 2013, pp. 196-200.

6. Idogova YA.V., Vashchenko A.V., Prochukhan K.YU., Prochukhan YU.A. Effect of surfactant on the dynamic viscosity of the surfactant system - polymer. Bashkirskiy khimicheskiy zhurnal, 2014, vol. 21, no. 4, pp. 48-51 (In Russian).

3 • 2016

НефтеГазоХимия 19