4.25.14. Щелочное заводнение

Метод щелочного заводнения нефтяных пластов основан на взаимодействии щелочей с пластовыми нефтью и породой. Природные нефти содержат в своем составе активные компоненты – органические кислоты., но количество и состав их различны. При контакте щелочи с нефтью происходит ее взаимодействие с органическими кислотами, в результате чего образуются поверхностно-активные вещества, снижающие межфазное натяжение на границе раздела фаз нефть – раствор щелочи и увеличивающее смачиваемость породы водой. Лабораторные исследования показывают, что степень снижения межфазного натяжения возрастает с увеличением количества органических кислот в нефти.

При контакте щелочных растворов с нефтями образуются мелкодисперсные эмульсии типа «нефть в воде», а с малоактивными нефтями – типа «вода в нефти».

Свойства растворов щелочи в том, что с повышением массовой концентрации ее в воде более 0.04 % межфазное натяжение повышается независимо от активности нефти. Изменение смачиваемости породы щелочным раствором за счет адсорбции органических кислот на поверхность породы из нефти.

4.25.15.Технология и системы разработки

Для приготовления щелочных растворов можно использовать:

Едкий натр (каустическая сода) NaOH

Углекислый натрий (кальцинированная сода) Na2CO3

Гидрат окиси аммония (аммиак) NH4OH

Силикат натрия (растворимое стекло) N2Sio3

Наиболее активными считаются – едкий натр и силикат натрия. Щелочные растворы закачиваются в виде оторочек размером 10-25 % от объема пор пласта.

Vпор= FhэффKпор

В многорядных системах разработки размер оторочки больше, т.к. первые ряды скважин отбирают большую часть раствора. Концентрация едкого натра определяется в лабораторных условиях. Повышение концентрации щелочи не дает эффекта в вытеснении нефти. Но в гидрофобизированных коллекторах более высокая концентрация щелочи в растворе необходимы для изменения смачиваемости поверхности пористой среды. Размер оторочки и концентрация агента должны определяться расчетным способом. Процесс может быть эффективнее при попеременной закачке в пласт оторочек щелочно-силикатного раствора, пресной воды и хлористого кальция. При этом повышается охват пласта заводнением. Раствор силиката натрия и едкого натра с высоким значением кислотности реагируют с нефтью, в результате чего снижается межфазное натяжение, а раствор хлористого кальция смешивается с раствором щелочей и вступает с ним в химическую реакцию с образованием мелкодисперсного осадка, который снижает проводимость высокопроницаемых слоев пласта, поглощающих раствор и промытых участков. Вследствие этого вода начинает поступать в менее проницаемые зоны и участки пласта, не охваченные заводнением. Продвижение щелочной оторочки по пласту регулируется режимом работы нагнетательных и добывающих скважин (циклическое воздействие и изменение направления потоков жидкости). Система размещения скважин не отличается от применения ПАВ.

4.25.15. Недостатки метода

1. Учитывается какая нефть – активная или неподвижная.

2. Учитывается минерализация пластовой и закачиваемой воды, процент содержания глин в породе.

5. Реализация методов увеличения нефтеотдачи:

практика проектирования, заканчивания и

эксплуатации скважин

Химическое заводнение идентифицируется с процессом закачки в скважину химических реагентов. В наи­более распространенных процессах используются полимеры, ПАВ и щелочи, но химические реагенты неред­ко применяются комплексно. Напри­мер, перед оторочкой полимерного раствора обычно создастся оторочка раствора ПАВ или щелочи для повы­шения коэффициента охвата. С целью регулирования профиля приемистости и предотвращения или снижения до минимума преждев­ременного прорыва воды пли газа мо­жет потребоваться закачка материалов для закупоривания высокопроницаемых каналов. Ра­створы полимеров, структурированные или с поперечными связями, закачиваются в нагнетательные или добывающие скважины для изоляции воды или отдельных фильтрационных зон, а нередко для эффективного решения проблем течения воды в прискважинной зоне по наиболее проводящим каналам может осуществляться прокачка под давлением цементного раствора.

Проектирование метода увеличения нефтеотдачи путем закачки химичес­ких реагентов может оказаться гораздо 6oлее сложной задачей, чем про­ектирование заводнения. При завод­нении с использованием полимеров ПАВ и щелочей условия на забое скважин оказываются более суровы­ми, чем при добыче нефти первичными методами или при обычном заводнении. Проблема приемистости, свойственная заводнению, усложняется присутствием в закачиваемой воде химических реагентов. Следовательно, наряду с предосторожностями, принимаемыми при обычном за­воднении, необходимо учитывать взаимодействие химических реагентов, вызывающее снижение приемистости, образование вредных примесей в продукции, ускоренную коррозию и необходимость интенсифицирующих обработок для устранения понижен­ной приемистости.

Проектирование и реализация хи­мического заводнения. Специали­сты по физике пласта моделируют механизмы добычи нефти и выбирают процессы, имеющие наибольшие шансы на успех. Инженеры по обо­рудованию прорабатывают детальные конструкции и выбирают оборудова­ние для поверхностных устройств. Химики составляют рецептуры закачиваемых химических смесей и контролируют показатели закачки и добычи. Инженеры по добыче или эксплуатации совместно с промысловыми операторами, специалистами по физике пласта и инженерами по оборудованию проводят лабораторные исследования, задача которых состоит в следующем:

• обеспечить химическую совмести­мость закачиваемых и пластовых вод;

• подобрать химические реагенты, пригодные для условий в коллекторе (температура, минерализация пластовой воды, разбухание глин и адсорб­ционные потери)

• установить рабочие параметры, например повышенную вязкость которые вызывают снижение приемистости и ведут к потенциальному уменьшению пластового давления или объемного коэффициента вытеснения;

• выявить потенциальные проблемы (закупорка, коррозия, абразивный износ, образование эмульсий, деструкция полимеров и повышенные нагрузки на оборудование механизированной добычи);

• организовать регулярный контроль объемов и давлений закачки, содержания кислорода в закачиваемых жидкостях, контроль за использованием химических реагентов, а так же за качеством;

• обеспечить безопасное обращение с химическими реагентами, а также выполнение требований по безопасности и охране окружающей среды

• обеспечить закачку (поддержание давления на стенку скважины, при котором не превышается гради­ент давления разрыва пород, и обес­печение максимальных темпов нагнетания, если только не реализуется процесс гидроразрыва пласта).