CC BY
24
УДК 553.98
А. А. Адебайо, С. В. Крупин
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВ С РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНЬЮ МИНЕРАЛИЗАЦИИ
Ключевые слова: интерполимерный комплекс, лигносульфонаты натрия, ограничение водопритоков.
Представлен метод снижения обводненности скважин. Экспериментальные данные потдверждают гипотезу формирования гидрофобного интерполимерного комплекса при взаймоденйствии лигносульфонатов натрия с поли-N, N-диметил-3 4-диметиленпирролидиновым хлоридом. Полученные результаты показывают эффективность использования данного метода для пластов различных минерализаций.
Keywords: inter-polymer complex, Sodium lignosulphonates, method for water control.
A novel method for water control in oil wells in presented. Experimental data is provided to support theoretical basis for the formation of hydrophobic inter-polymer complex between Sodium lignosulphonates and poly-N, N-dimethyl-3 4-dimethyl pyrrolidinium chloride. Obtained results show the effectiveness of the use of this method in brines of different salinities.
Одной из важнейших задач 21 века на уровне стран является собственное энергообеспечение. Сегодня, как никогда прежде, каждая страна ищет способы увеличить свою энергетическую независимость, будь это Соединенные Штаты, путем разработок в сфере сланцевого газа или Венесуэла, путем добычи и переработки нефтяных песков. Согласно публикациям Р.Х. Муслимова [1], И.А. Ларочкиной [2] и др. дальнейшее наращивание объемов добычи нефти с целью реализации на внутреннем и внешнем рынках требует не только освоения новых месторождений, но и повышения нефтеизвлечения эксплуатируемых горизонтов. Если мы продолжим использовать текущие технологии и методы разработки, в итоге по всему миру останутся незатронутыми около 2,0 х 1012 и 5,0 х 1012 баррелей нефти традиционных и нетрадиционных запасов соответственно [3]. Однако, большая часть этих запасов может быть извлечена при помощи методов повышения нефтеотдачи пластов (ПНП). Выбор метода, а соответственно, и уровень добычи зависят от многих факторов, как экономических, так и технологических. Многие нефтяные компании, в том числе и российские, озадачены решением вопросов интенсификации нефтедобычи. В связи с этим, растет интерес к реагентам повышения нефтеотдачи пластов. Количество нефти, добываемой с помощью методов увеличения нефтеотдачи в России составляет 1,5 млн т/год. Из них, порядка 20% составляют потокотклоняющие технологии [4]. Это обусловлено тем, что при интенсивном режиме эксплуатации нефтяных месторождений, находящихся на поздней стадии разработки, резко возрастает обводненность скважин, что вынуждает решать задачу сокращения водопритоков из продуктивных пластов. Для условий месторождений России разработан ряд тампонажных материалов и водоизолирующих реагентов, представленные в работах [5]. В данной статье описан метод повышения нефтеотдачи пластов на основе химического заводнения с использованием лигносульфонатов. Полимеры и ПАВ широко используются в заводнении, но у этих методов имеются существенные ограничения, включающие потерю полимера в пористой среде, его разрушение,
поверхностную адсорбцию ПАВ и реакции с минералами породами.
Таким образом, целью нашей работы является решение некоторых проблем, связанных с использованием полимеров в ПНП, путем изучения коллоидных свойств используемых систем и исследования полимер-полимерных комплексов подходящих для повышения нефтеотдачи пластов.
Полиэлектролиты представляют собой полимеры, в состав молекул которых входят группы, способные к ионизации в растворе. Известно, что полиэлектролиты в зависимости от природы функциональных групп диссоцируются по разным схемам. В зависимости от рода диссоциации, полиэлектролиты подразделяются на поликатионы (при диссоциации которых основная макромолекула приобретает положительный заряд), полианионы (заряд ионизированной полимерной молекулы отрицательный) и полиамфолиты (макромолекулы содержат как положительные, так и отрицательные заряды). В результате реакций между противоположно заряженными полиэлектролитами, образуются полиэлектролитные комплексы.
Одним из отходов целлюлозно-бумажной промышленности являются лигносульфонаты натрия. Лигносульфонаты натрия представляют собой природные водорастворимые
сульфопроизводные лигнина (аннионые полиэлектролиты). Лигносульфонат натрия при взаймодействие с поли-Ы, Ы-диметил-3 4-диметиленпирролидиний хлоридом образует гидрофобирующий гель. Этот гель может быть использован для ограничения водопритоков нефтяных скважин. Данный способ осуществляется путем циклической
последовательной закачки в пласт, общим объемом не менее порового водных растворов лигносульфоната натрия и поли-Ы, Ы-диметил-3 4-диметиленпирролидиний хлорида, при этом содержание лигносульфоната натрия и поли-Ы, N диметил-3 4-диметиленпирролидиний хлорида в
водных растворах составляет от 0,8 до 1,2 и от 0,35 до 0,40, соответсвенно, на 8,6 до 8,9 мас. ч. воды.
Зависимость эффективности изоляции от количества порций закачки при различных
соотношениях компонентов состава и степени минерализации вод предствлены в табл. 1, 2.
Таблица 1 - Зависимость эффективности изоляции от количества порций закачки при различных соотношениях компонентов состава
№ Соотношение компонентов растворов Количество циклов закачки Эффективность гидроизоляции %
Лигносульфонаты натрия: Вода поли-Ы, Ы-диметил-3 4-диметиленпирролидиний хлорид : вода
1 1,2 : 8,9 0,35 : 8,9 1 58,5
2 1,2 : 8,9 0,35 : 8,9 2 82,3
3 1,2 : 8,9 0,35 : 8,9 3 95,1
4 1,2 : 8,9 0,35 : 8,9 4 97,2
5 1,2 : 8,9 0,35 : 8,9 5 98,7
6 1,0 : 8,8 0,37 : 8,8 1 62,5
7 1,0 : 8,8 0,37 : 8,8 2 84,7
8 1,0 : 8,8 0,37 : 8,8 3 96,9
9 1,0 : 8,8 0,37 : 8,8 4 98,7
10 1,0 : 8,8 0,37 : 8,8 5 99,7
11 0,8 : 8,6 0,40 : 8,6 1 59,7
12 0,8 : 8,6 0,40 : 8,6 2 84,0
13 0,8 : 8,6 0,40 : 8,6 3 96,8
14 0,8 : 8,6 0,40 : 8,6 4 98,3
15 0,8 : 8,6 0,40 : 8,6 5 99,0
Таблица 2 - Зависимость эффективности изоляции от степени минерализации пластовых вод ( по примеру 6-10 табл. 1)___
Пластовая вода Плотность, г/см3 Эффективность гидроизоляции, %
Количество циклов закачки
1 2 3 4 5
Хлоридно -кальциевая 1,18 58 79,3 91,6 93,5 99,5
Гидрокарбонат натриевая 1,06 60 81,7 92,3 95,8 99,6
Пресная 1,00 61,5 84,8 96,9 98,7 99,7
Испытания способа проводились на модели пласта, представляющем собой металлическую трубку с двумя ограничителями на концах, заполненную песком размерами частиц менее 0,315 мм. Вначале в модель закачивали лигносулфонаты натрия в объеме, равном поровому объему модели. Без выдержки во времени закачали поли-Ы, Ы-диметил-3 4-диметиленпирролидиний хлорид. Далее проверили модель на эффективность гидроизоляции в пресной воде, прокачивая через модель пресную воду. Затем цикл закачки повторяли и снова прверяли на эффективность гидроизоляции. Проверку
осуществляли 4-5 раз. При оценке эффективности гидроизоляции в солевых средах, пресная вода заменяется на минерализованную. Эффективность гидроизоляции была определена по изменению проницаемости модели
= ^ -К 100
где Ко - проницаемость до закачки реагентов в
модель, мкм2; К - проницаемость после закачки
2
реагентов, мкм .
После образования гидроизолирующего экрана, исследовалось влияние минерализации воды на устойчивость гидроизолирующего экрана. Через модель пласта пропускались воды различной степени минерализации (поровые объемы указаны в табл. 2). В результате чего, степень гидроизоляции экранов снижается по мере увеличения минерализации закачанной воды, но все же остается достаточно высокий эффект гидроизоляции даже в сильно минерализованной хлоридно-кальцевой воде.
Из табл. 1, можно предположить, что повторные закачки растворов приводит к
увеличению эффективности гидроизоляции. Также при малой концентрации используемых реагентов, эффект гидроизоляции достаточно высокий. Эффект формирования прочного гидрофобизирующего экрана связан с высвобождения низкомолекулярных ионов, ранее связанных с полиионом. Движущей силой процесса являются не энергетические изменения, а выигрыш в энтропии системы.
Представленные экспериментальные данные позволяют сделать вывод об эффективности применения способа для изоляции пластов, обводненых пресной и минерализованной водой. Таким образом, способ позволяет повысить эффективность гидроизоляции в пластах, обводненных минерализованными и пресными водами, в том числе с высокими перепадами давления. Кроме того, способ решает проблему утилизации лигносульфанатов натрия, являющихся многотоннажным отходом. Высокая эффективность составов на основе полиэлектролитов указывает что развитие технологий ограничения водопритоков
должно осуществляться в направлении развития применния методов и технологий, основанных на осадкообразующих составов.
Литература
1. Муслимов Р.Х. Современные методы управления разработкой нефтяных месторождений с применением заводнения / Р.Х. Муслимов. - Казань: Изд-во Казанск. гос. ун-та, 2002. - 596 с.
2. Ларочкина И.А. Тропой науки: от фундаментальной к прикладной / И.А. Ларочкина // Георесурсы. - 2012. -№ 2(44). - С. 3.
3. S. Thomas. Enhanced Oil Recovery - An overview Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP, Vol. 63 (2008), No. 1, pp. 9-19
4. Муслимов Р.Х. Современные методы повышения нефтеизвлечения: проектирование, оптимизация и оценка эффективности. - Казань: Издательство «Фэн», 2005. - С. 688.
5. Ахметов А.А. Капитальный ремонт скважин на Уренгойском месторождении. Уфа: Издательство УГНТУ, 2000. С. 219.
© А. А. Адебайо - магистр КНИТУ; С. В. Крупин - д-р техн. наук, проф. каф. физической и коллоидной химии КНИТУ, [email protected].
© A. Adebajo, Ms. student Kasan National Researsh Technological University; S. V. Krupin, Dr.Sci. (in Technical Sci.), Professor, Physical and Colloid Chemistry, Kasan National Researsh Technological University, [email protected].
