РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
УДК 622.276.6
© А.А. Байда, С.Г. Агаев, 2015
Вытеснение нефти мицеллярными системами на вертикальной модели пласта
А.А. Байда, С.Г. Агаев, д.т.н.
(Тюменский гос. нефтегазовый университет)
Адрес для связи: bayda@tsogu.ru
Ключевые слова: мицеллярный раствор, микроэмульсия, вытеснение нефти.
Oil displacement by micella systems on the vertical model of reservoir
A.A. Bayda, S.G. Agayev (Tyumen State Oil and Gas University, RF, Tyumen)
E-mail: bayda@tsogu.ru
Key words: micellar solution, microemulsion, oil displacement.
Experimental data on oil displacement by water, a solution of oxyethylated alkylphenol OP-10 and micellar systems on the basis of polyethyl-enepolyamine salts of oleic acid are given. It is shown that in comparable conditions the oil displacement efficiency of micellar systems is 1.3-3.6 times higher than the efficiency of 0P-10 solution. Micellar systems, modified by sodium carbonate, can be recommended as formulations for waterflooding with use of ASP
Вытеснение нефти мицеллярными системами применяется в сочетании с вытеснением водой и полимерным заводнением [1, 2]. Промышленному внедрению методов увеличения нефтеотдачи (МУН) пластов обычно предшествуют лабораторные исследования, которые позволяют оценить эффективность ми-целлярных систем и рекомендовать их для опытно-промысловых испытаний [3, 4]. Такая последовательность проведения исследований дает возможность отработать технологию приготовления и закачки в пласт мицеллярных систем и снизить риск возможных экономических потерь.
В статье приведены экспериментальные данные о вытеснении нефти водой, раствором ОП-10 (оксиэтилиро-ванный алкилфенол; ТУ 2417-005-51764779-2007) и ми-целлярными системами.
В работе использовалась нефть Шаимского месторождения плотностью 842,7 кг/м3 при температуре 20 °С. Выход светлых фракций до температуры 350 °С составлял 58 % (по массе), массовая доля парафина - 4,1 %. Давление насыщенных паров было равно 40,8 кПа. Нефть соответствовала ГОСТ Р 51858-2002. Использование раствора 0П-10 представляло интерес с точки зрения сопоставления эффективности этого реагента и разработанных мицеллярных систем.
Мицеллярные системы были получены на основе поли-этиленполиаминных солей олеиновой кислоты [5]. Выбрано несколько мицеллярных систем: МС-07/1, представляющая собой концентрат мицеллярного раствора без воды; МС-07/1-90, полученная из МС-07/1 и содержащая 90 % воды; МС-07/1-90с того же состава, что и МС-07/1-90, но содержащая 0,5 % карбоната натрия №2С03. При выборе МС-07/1-90 исходили из того, что мицеллярная система с высоким содержанием воды и внешней водной фазой характеризуются достаточно высокими поверхностно-активными свойствами [6], сохраняя высокую проницаемость в породах пласта. При этом мицеллярные системы с высоким
содержанием воды отличаются от их концентрата низкой стоимостью и благоприятной вязкостью. При выборе МС-07/1-90с исходили из литературных данных о физико-химических и нефтевытесняющих свойствах солесодержащих мицеллярных систем [2]. Введение солей некоторых одновалентных металлов улучшает вязкостно-температурные свойства и стабильность таких систем. Выбор конкретной соли для МС-07/1-90с по литературным данным был затруднен, поскольку влияние неорганических солей на свойства мицеллярных систем изучено на основе синтетических и нефтяных сульфонатов. Авторы воспользовались собственными экспериментальными данными [7].
Для оценки нефтевытесняющей способности мицел-лярных систем за основу выбрана установка, представляющая собой вертикальную модель пласта (рис. 1) [8]. В модели использовался кварцевый песок фракции 0,20-0,63 мм (ТУ 571726-002-45588031-01). Для предотвращения его просыпания в приемник 6 нижняя часть колонки снабжена поперечной перфорированной стеклянной перегородкой с отверстиями диаметром 0,1 мм. Высота колонки составляла 910 мм, диаметр - 15 мм.
Вытеснение нефти проводили при двух температурах 25 и 70 °С. При выборе температуры 70 °С исходили из пластовых условий нефтяных месторождений Западной Сибири [9]. В соответствии с методикой [8] последовательно определяли поровый объем модели Упор, начальную нефтенасыщенность пласта 5н, обводненность вытесненной жидкости В, коэффициент вытеснения нефти водой Квыт и остаточную нефтенасыщенность 5ост1. Кроме того, при обработке модели раствором 0П-10 и мицеллярными системами дополнительно определяли прирост коэффициента вытеснения нефти Квпр за счет воздействия реагента, суммарный коэффициент вытеснения нефти Кв сумм, коэффициент вытеснения нефти реагентом Квреагент и остаточную нефтенасыщенность после воздействия реагентом 5ост2. Результаты приведены в таблице и на рис. 2.
Рис. 1. Схема лабораторной установки для оценки нефтевытес-няющей способности реагентов:
потоки: I - теплоноситель (вода); II - вытесняющий реагент; III - вакуум; IV - атмосферный воздух; V - водопроводная вода; 1 - блок управления термостата; 2 - баня термостата; 3 - лабораторный стол; 4 - модель пласта; 5 - термостатируемая колонка из молибденового стекла; 6 - приемник; 7, 11 - штативы; 8, 10, 13 - держатели; 9 - маностат, обеспечивающий постоянный вакуум (500 мм вод. ст.); 12 - водоструйный насос
Для определения эффективности раствора ОП-10 и мицеллярных систем сначала оценивали эффективность вытеснения нефти водой. Это позволяло определить оптимальное количество прокачиваемой воды по отношению к поровому объему модели пласта, при котором достигаются максимальный коэффициент вытеснения нефти и предельная обводненность. Полученные результаты (см. рис. 2) показывают, что увеличение объема прокачиваемой воды повышает коэффициент вытеснения нефти и обводненность вытесненной жидкости. Рост температуры обработки пласта приводит к некоторому увеличению коэффициента вытеснения нефти. Коэффициент вытеснения нефти водой достигает 80 %, предельная обводненность - 98 %, остаточная нефтена-сыщенность - 13-15 %.
Рис. 2. Зависимость обводненности В (1, 2) и коэффициента вытеснения нефти водой Квыт (3, 4) от объема прокачанной воды Ув/^пор при температуре 70 (1, 3) и 25 (2, 4) °С
Обработку модели пласта раствором ОП-10 проводили в сочетании с простым заводнением. После предварительной прокачки воды в объеме ^/У = 2 модель пласта обрабатывали 0,1%-ным водным раствором ОП-10 при ^П_10^пор 0,5-2 через каждые 0,5 объема. Увеличение объема прокачки раствора 0П-10 и температуры увеличивает суммарный коэффициент вытеснения нефти (см. таблицу). Максимальный прирост объема вытесненной нефти составляет 9,3 %. Низкая эффективность 0П-10 при температуре 70 °С по сравнению с температурой 25 °С связана с более высокой скоростью фильтрации флюидов и, следовательно, более низкой нефтеотмывающей способностью водного раствора 0П-10. Коэффициент вытеснения нефти ^в(ОП-1о) при остаточной нефтенасыщенности достигает 25,9 %. Оптимальный объем прокачки раствора 0П-10 равен 1,5.
Обработку модели пласта мицеллярными системами выполняли в сочетании с простым заводнением после прокачки двух поровых объемов воды. Объем оторочки Vмc-07/l/VпOр варьировал от 0,05 до 1. Мицеллярные системы заданного объема вытеснялись оторочкой водного раствора ПАА серии АК-631 марки А-155В объемом ^АА/^ор = 0,2. Массовое содержание ПАА в воде подбиралось экспериментально и составляло 0,005 %.
Показатели
0,1%-ный водный раствор ОП-10
Мицеллярные системы при температуре 25 ° С
при температуре 25 °С при температуре 70 °С МС-07/1 МС-07/1-90 МС-07/1-90с
V„op, см3 36,1 35,9 36,6 35,9 38,5 36,1 36,0 38,2 36,6 36,7 35,9 36,6 35,9 36,4 36,9
SH, % 66,1 66,1 65,3 65,5 63,2 65,7 66,4 63,8 65,4 64,8 65,7 64,8 66,4 65,5 63,7
В, % - 80,6 82,1 - 82,9 82,7 82,3 82,2 82,7 82,6 82,2 83,0 82,0 83,1 83,6
К„ % 66,0 65,9 64,1 64,1 67,9 68,5 69,3 69,7 64,4 64,3 66,1 64,0 66,2 65,0 63,8
SOCT1, % 22,5 22,6 23,5 23,5 20,3 20,7 20,4 19,3 23,3 23,1 22,3 23,3 22,5 22,9 23,0
^реагент/Vnop 0,5 1,0 1,5 2,0 0,5 1,0 1,5 2,0 0,05 0,05 0,05 0,10 0,20 0,50 1,00
K,.„p, % 2,4 6,6 9,2 9,3 5,1 7,9 7,9 7,7 28,8 18,4 11,9 14,7 19,7 27,7 31,9
Кв.сумм, % 68,4 72,4 73,3 73,4 73,0 76,4 77,1 77,4 93,1 82,8 78,0 78,8 85,9 92,7 95,8
K % ^в.реагент' /0 7,1 19,3 25,5 25,9 16,0 25,1 25,6 25,5 80,7 51,6 35,1 41,0 58,2 79,0 88,3
Soct2, % 20,9 18,2 17,5 17,4 17,1 15,5 15,2 14,4 4,5 11,2 14,5 13,8 9,4 4,8 2,7
VnT /V v реагент' v пор 1,5 0,05 0,05 0,20
Кв(МС)/КвСОП-10).100, % - 3,2 2,0 1,4-3,4
/V
реагент' пор
относительный объем закачивае-
Примечание.1. После МС-07/1 и МС-07/1-90 закачивался раствор ПАА. 2. Ув/Упор = 2. 3. Ур( мого реагента, ^|р1етс,гвнТ/^пор - оптимальный объем закачиваемого реагента; ^0(М1С)/^о(ОП-Ю)' 100 - относительная эффективность вытеснения нефти мицеллярными системами относительно раствора ОП-10.
НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
06'2015 77
После ПАА повторно закачивалась вода в объеме 7в/7пор = 2 [10]. Результаты приведены в таблице.
Обработка модели раствором МС-07/1 объемом ^мс-07/1/^пор = 0,05 при температуре 25 °С дополнительно к заводнению водой позволяет увеличить прирост коэффициента вытеснения нефти до 28,8 %, суммарный коэффициент вытеснения нефти при этом равен 93,1 %. Коэффициент вытеснения нефти при остаточной нефте-насыщенности составляет 80,7 %. При температуре 25 °С и объеме оторочки более 0,1 фильтрации флюидов не происходит. Такой же эффект отмечается при температуре 70 °С, начиная с объема оторочки 0,05 и более. Затруднения при фильтрации связаны с термодеструкцией ПАА и высокой вязкостью оторочки мицеллярных систем.
Исследования эффективности МС-07/1-90 с учетом данных о закачке МС-07/1 проводили только при температуре 25 °С. Обработка модели раствором МС-07/1-90 объемом ^МС-07/1-90/Упор = 0,05 дополнительно к заводнению водой позволяет получить прирост коэффициента вытеснения нефти до 18,4 %. Суммарный коэффициент вытеснения нефти при этом составляет 82,8 %, коэффициент вытеснения нефти при остаточной нефтенасыщенности - 51,6 %. При объеме оторочки более 0,05 фильтрации флюидов не происходит, что связано с несовместимостью оторочек мицеллярн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.