Применение поверхностно-активных веществ при вскрытии продуктивного пласта

16.11.2020

При проникновении водного фильтрата промывочной жидкости в нефтенасыщенный пласт в поровых каналах возникает капиллярное давление, способствующее продвижению фильтрата в глубь породы и препятствующее фильтрации нефти к скважине. Величину капиллярного давления и, следовательно, эффект Жамена можно уменьшить, если найти средства для резкого снижения поверхностного натяжения на границе раздела фильтрат — углеводородная среда, увеличения эффективного радиуса поровых каналов за счет сокращения толщины адсорбционных оболочек и пленок на поверхности породы, гидрофобизации этой поверхности с таким расчетом, чтобы довести краевой угол смачивания до 0=90°. Таким средством является применение соответствующим образом подобранных поверхностно-активных веществ.

Поверхностно-активные вещества, вводимые в промывочную жидкость для вскрытия продуктивного пласта, должны удовлетворять следующим требованиям:

а) при малой концентрации значительно уменьшать поверхностное натяжение на границе раздела вода — углеводородная среда;

б) улучшать смачиваемость породы нефтью в присутствии водного фильтрата промывочной жидкости;

в) не образовывать нерастворимого осадка при контакте с пластовыми водами, содержащимися в них солями и с горными породами;

г) препятствовать диспергированию и набуханию глинистых частиц, содержащихся в пласте, в присутствии водного фильтрата;

д) в возможно меньшей степени адсорбироваться на поверхности породы, так как при адсорбции в значительном количестве резко увеличиваются расход ПАВ и стоимость обработки им;

е) препятствовать образованию эмульсии в пористой среде, а в тех случаях, когда образование эмульсии неизбежно, способствовать возможно более тонкому измельчению глобул дисперсной фазы в ней, препятствовать коалесценции этих глобул;

ж) препятствовать образованию на границе раздела фаз адсорбционных слоев гелеобразной структуры, так как такие слои создают большое гидравлическое сопротивление фильтрации пластовой жидкости к скважине.

Для обработки промывочной жидкости перед вскрытием продуктивного пласта могут быть использованы как водорастворимые, так и нефтерастворимые ПАВ. Водорастворимые ПАВ, которые сильно снижают поверхностное натяжение и краевой угол смачивания, способствуют увеличению относительных проницаемостей пористой среды для нефти и воды и суммарной проницаемости для них. Нефтерастворимые ПАВ сильно снижают относительную проницаемость пористой среды для воды, способствуют уменьшению водонасыщенности породы, уменьшению толщины гидратных оболочек, гидрофобизуют поверхность поровых каналов.

В последние 10—15 лет различные ПАВ довольно широко используют для обработки промывочных жидкостей при вскрытии продуктивных пластов. Применяют как неионогенные (ОП-7, ОП-10, УФЭ8, КАУФЭ14, дисолван и др.), так и ионогенные ПАВ: анионные (сульфонол, азолят, сульфонатриевые соли СНС) и катионные (катапин, выравниватель А и др.). Во многих случаях получен весьма существенный эффект от их применения: увеличились средние начальные дебиты, сократились сроки освоения скважин. В некоторых случаях, однако, эффекта не получено.

Наиболее подходящими для обработки промывочных жидкостей на водной основе являются неионогенные ПАВ, так как они, во-первых, мало адсорбируются на поверхности горных пород (поэтому эффект может быть достигнут при расходе небольшого количества ПАВ); во-вторых, весьма значительно снижают поверхностное натяжение на границе вода — нефть при малой концентрации. Такие представители этой группы, как оксиэтилиро-ванные фенолы ОП-7, ОП-10, полностью растворимы в пресной и минерализованной пластовой водах, а оксиэтилированные спирты — в пресной воде. Некоторые из спиртов полностью растворяются также в пластовых водах. Уже при концентрации 0,25% ОП-10, например, величина поверхностного натяжения на границе водный раствор ПАВ — нефть снижается в среднем в 5 раз. Неионогенные ПАВ сохраняют высокую поверхностную активность в минерализованных средах; они являются также высокоэффективными деэмульгаторами.

Анионные ПАВ — «Новость», «Прогресс», сульфонат, сульфонол и другие полностью растворяются только в пресной воде, практически нерастворимы в керосине и дают хлопьевидные осадки в пластовой воде. Катионные ПАВ — арквады, катамин А, катапин А, выравниватель А полностью растворяются в пресной и пластовой водах. Ионогенные ПАВ, за некоторым исключением, адсорбируются на поверхности горных пород в большем количестве, чем неионогенные. Поэтому расход таких ПАВ на обработку для получения эффекта в снижении поверхностного натяжения на границе раздела вода — нефть в условиях приствольной зоны продуктивного пласта существенно выше, чем неионогенных. Это важный фактор, если учесть, что стоимость ПАВ достаточно высока.

По данным БашНИПИнефть, на Арланском нефтяном месторождении при вскрытии продуктивного пласта с промывкой водой, обработанной неиногенным ПАВ ОП-10, средняя продуктивность в начальный период эксплуатации возросла более чем в 1,5 раза, тогда как при обработке анионным ПАВ сульфонолом уменьшилась более чем на 40% по сравнению со средней продуктивностью при промывке глинистым раствором. Такой характер влияния ПАВ на эффективность вскрытия пласта, видимо, объясняется тем, что ОП-10 полностью растворяется в минерализованной пластовой воде, не образует нерастворимых осадков при взаимодействии с солями пластовой воды и практически полностью сохраняет в этих условиях поверхностную активность. Коэффициент восстановления нефтепроницаемости возрастает в 2—2,5 раза по сравнению с промывкой водой без ПАВ и достигает 0,8—1,0 при градиентах давления 5—10 МПа/м. Bo-донасыщенность породы при вытеснении водного раствора ПАВ нефтью значительно уменьшается, что обусловлено в основном вытеснением пленочной и капиллярно-удерживаемой воды.

Анионный же сульфонол при контакте, например, с минерализованной пластовой водой угленосного горизонта в значительной мере утрачивает поверхностную активность (с увеличением концентрации этой воды на контакте с раствором ПАВ поверхностное натяжение возрастает) и образует обильные хлопьевидные осадки, которые частично закрывают поровые каналы и дополнительно уменьшают проницаемость приствольной зоны.

Из этого примера не следует, однако, делать вывод вообще о непригодности сульфонола и других ионогенных ПАВ для обработки промывочных жидкостей с целью улучшения качества вскрытия продуктивных пластов. Положительные результаты получены при использовании анионного сульфонола, катионного алкамона ОС-2 и других ионогенных ПАВ в ряде областей (Азербайджан, Татария, Саратовская, Пермская области, Чечено-Ингушетия и др.). При отсутствии неионогенных ПАВ во многих случаях можно воспользоваться ионогенными ПАВ, но конкретный вид ПАВ и рецептуру обработки всегда нужно выбирать с учетом степени минерализации (и солевого состава) пластовой воды и водной основы промывочной жидкости, температуры во вскрываемом пласте и степени адсорбции ПАВ на поверхности горной породы. Концентрация ПАВ в фильтрате после адсорбции части его на поверхности породы должна быть достаточной для эффективного снижения поверхностного натяжения на границе раздела вода — углеводородная среда.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна