II. Применение двухфазных пен

Двухфазную пену получают из пенообразующего раствора, содержащего пенообразователь, стабилизатор, газовую фазу и пресную воду. Сосав двухфазной пены приведен в табл.1.

Таблица 1 – Состав и концентрация реагентов, входящих в двухфазную пену

Компоненты	Содержание, % масс.
1. Пенообразователь (нефтерастворимый ПАВ)	1,5 – 3,0
2. Стабилизатор пены (КМЦ-600, ММЦ)	1,0 – 1,5
3. Пресная вода	Остальное
4. Газовая фаза (у.в. газ, азот и т.д.)	-

III. Многокомпонентные пены

Состав многокомпонентных пен:

1. Пенообразователь.

2. Стабилизатор пены.

3. Пресная вода.

4. Газовая фаза.

5. Углеводородная жидкость (как правило, дегазированная нефть).

6. Силикат натрия (Na₂SiO₃).

7. Хлористый кальций (CaCl₂).

Дегазированная нефть – оказывает благоприятное действие на устойчивость пены, так как нефть, в отличие от ПАВ, не имеет гидрофильных групп (молекулы нефти имеют только аполярную гидрофобную часть). Повышение устойчивости пены объяснятся тем, что молекулы нефти вклиниваются в молекулы ПАВ, образующих адсорбционные слои пены, и гидрофобизируют их.

Хлористый кальций – катионы многовалентных металлов (Ca⁺²; Al⁺³; Mg⁺²; Fe⁺³) являются основным источником (сырьем) для образования коллоидно-дисперсных соединений.

Силикат натрия – при гидролизе силиката натрия в присутствии катионов многовалентных металлов образуется вторичная пленка на границе пены (газ – жидкость) из коллоидно-дисперсных частиц, обладающая структурно-механическими свойствами и препятствующая утончению первого слоя из ПАВ и нефти.

При использовании многокомпонентных пен их устойчивость увеличивается в 15 – 60 раз.

Проектирование процесса нагнетания пены в ПЗП:

I. Выбор скважины:

1. Низкое пластовое давление.

2. Высокая обводненность (до 99%).

3. Четко выраженная неоднородность пластов (повышение эффективности за счет декальмотации поровых каналов пеной).

4. Наличие глинистой корки на стенках скважины после бурения.

II. Выбор технологии закачки:

1. Подача пены в ПЗП по НКТ (когда требуется установка пакера из-за ожидаемого высокого давления в процессе нагнетания пены).

2. Подача пены в ПЗП по кольцевому пространству (забой скважины не засорен и перфорационная часть пласта не изолирована).

III. Технология приготовления пенной системы

1. Двухфазная пена:

Пресная вода → Стабилизатор пены (набухание, время выдержки 1сутки, перемешивание) → Пенообразователь (температура 40-45⁰С, перемешивание) → К скважине → Аэратор → Компрессор →Насос → Скважина.

2. Многокомпонентная пена:

Пресная вода → Стабилизатор пены (набухание, время выдержки 1сутки, перемешивание) → Пенообразователь (температура 40-45⁰С, перемешивание) → Нефть (перемешивание) → (70% смешивается с жидким стеклом, а 30% смешивается с хлористым кальцием) → К скважине → Аэратор → Компрессор →Насос → Скважина.

IV. Технология закачки пенной системы:

1. Проверка состояния забоя скважины.

2. Спуск НКТ до середины интервала или нижних перфорационных отверстий.

3. Закачка 2,0 – 2,5 объемов НКТ водного раствора ПАВ при открытом кольцевом пространстве на устье.

4. Закачка 2,0 – 3,0 м³ пенообразующего раствора (нижняя буферная жидкость) из которого получают пену.

5. Закачка пены, приготовленной на устье с использованием аэратора:

а) 50 – 100 м³ – двухфазная пены;

б) 20 – 60 м³ – многокомпонентная пена.

6. После вытеснения пеной 50% объема нижней буферной жидкости из НКТ в затрубное пространство, задвижку в затруб закрывают и продавливают пену в пласт.

7. Закачка 2,0 – 3,0 м³ пенообразующего раствора (верхняя буферная жидкость) того же состава, что и нижняя.

8. Закачка водного раствора ПАВ концентрацией 1% объемом 1,5 – 2,0 объема НКТ для продавливания пены вглубь пласта.

Расчет аэратора:

1. Определяют число отверстий в аэраторе:

,

где n – число отверстий; Q – количество нагнетаемого газа, м³/сут; q – пропускная способность одного отверстия, м³/сут (при d = 1,8 мм q = 0,122 м³/сут); Р – давление, развиваемое компрессором, МПа.

2. Максимальная пропускная способность отверстия:

Q_мах = 104r²,

где r – радиус отверстия.

3. Размер пузырька в пене:

,

где К – коэффициент пропорцианальности (К = 6); σ_ж-г – поверхностное натяжение на границе «жидкость – газ», мН/м.

4. Примерное количество отверстий (при подаче компрессора Q_г = 8 м³/мин)

Рк, МПа	n	Рк, МПа	n
1	9600	7	1350
2	4800	8	1200
3	3200	10	1000
4	2900	15	900
5	1900	20	850
6	1600	25	830

5. Степень аэрации:

,

где Q⁰_г – расход газа при атмосферных условиях; Q_ж расход жидкости; Р₀ – атмосферное давление; Р – пластовое давление.

Наилучшие результаты получают при степени аэрации 1,5 – 2,0 в пластовых условиях.