6.2. Технология повышения кин для низкопроницаемых пластов с учетом наноявлений

Исходя из физико-химических особенностей движения низкоконцентрированных рас­творов в тонких капиллярах за счет наноявлений зарядовых взаимодействий, было предложено использовать для повышения охвата в НПК низкоконцентрированные растворы по­лимеров с невысокой молекулярной массой .

В традиционных полимерных технологиях концентрация поли­мера составляет 0,03-0,05%. Вследствие этого полимерный раствор закачивается в виде оторочки объемом 0,2-0,4 поровых объема, про­талкиваемой водой. Применение же низкоконцентрированных растворов полимеров с концентрацией 0,001-0,01% позволяет зака­чать то же количество сухого полимера уже в объеме 1 порового объ­ема, т.е. закачивать такой раствор постоянно, а не оторочкой.

Лабораторные эксперименты и теоретические расчеты по выбо­ру концентрации полимерного раствора для увеличения добычи неф­ти на месторождениях с НПК, показали, что эффективность полимер­ного воздействия сильно зависит от проницаемости коллектора, при­водя при неправильном выборе технологии либо к отсутствию ре­зультата, либо к полной или зональной остановке течения. Действи­тельно, ограничения на проницаемость применения полимерных рас­творов были связаны с тем, что высокомолекулярные полимеры заби­вали пористую среду, препятствуя даже движению воды. Применение нтакоконцентрированных растворов низкомолекулярных полимеров с учетом их особенностей течения именно в низкопроницаемых кол­лекторах не забивали поры, а наоборот, обеспечивали прирост КИН.

Сравнительные исследования проведены на насыпных моделях с проницаемостями 0,03 мкм² и 0,3 мкм² с пористой средой из кварце­вого песка различных фракций и глинистых минералов. Глиносодержание моделировалось через коэффициент активной глинистости. Для экспериментов был отобран по специально разработанной мето­дике полимерный реагент из более 20 типов полимерных систем Рос­сии, США, Норвегии, Японии.

С ростом проницаемости от 0,03 мкм до 0,3 мкм² коэффициент вытеснения при заводнении существенно уве­личивается от 35% до 62%. Что же касается прироста коэффициента вытеснения при применении полимерных растворов, то для хорошо-проницаемых пластов более эффективны технологии с концентраци­ей 0,03-0,05%, что, собственно, давно известно. Применение низко­концентрированных (0,001-0,01%) растворов полимеров имеет свои особенности - прирост нефтеотдачи уменьшается с ростом прони­цаемости от 20-25% (для низкопроницаемых пластов с проницаемо­стью порядка 0,03 мкм²) до 2-3% (для высокопроницаемых пластов с проницаемостью порядка 0,3 мкм²).

Учет наноявлений зарядовых взаимодействий при течении раствора низкой концентрации в порах малого радиуса, позволил обосновать технологию повышения КИН для низкопрони­цаемых пластов и снять ограничение на диапазон применимости по­лимерных технологий по проницаемости пластов.

6.3. Особенности гистерезисных эффектов в нефтегазовых пластах

При движении нефти, воды и газа в пористой среде капиллярно-гистерезисные эффекты играют весьма существенную роль, задержи­вая или ускоряя перемещение фронта, разделяющего две фазы. Гис­терезис в этих системах связан с резким изменением характерных па­раметров пористого тела, а его величина зависит от амплитуды их изменения и сложным образом - от величины краевого угла.

Гистерезис при смачивании и капиллярном течении в пористых средах зависят от многих факторов - химической природы жидкости, пористого тела и вытесняемого вещества, скорости течения, геомет­рической структуры пористого пространства, шероховатости твердой поверхности и других. Вид функций капиллярного давления зависит от того, какая из фаз, более смачивающая или менее смачивающая, является вытесняющей. Их различие - капиллярный гистерезис на уровне элементарного физического объема (э.ф.о.)

Капиллярные силы влияют на процессы диспергирования и коалесценции нефти и воды в пористой среде. По­этому различие в значениях нефтеотдачи породы в процессе вытеснения одной и той же нефти водами различного состава с большим диапазоном скоростей продвижения водонефтяного контакта по ре­зультатам многочисленных лабораторных исследований может дос­тичь 10-15%.

Для изменения силы связей между частицами и управления структурой пористого тела используются различные добавки к дис­персионной среде, изменяющие заряд. Такими добавками могут служить соли, кислоты и щелочи, ПАВ и полиэлектролиты, растворимые полимеры.

Причины гистерезиса смачивания и капиллярного гистерезиса:

1) Сопротивление на линии трехфазного контакта (ЛТК);

2) Шерохо­ватость твердой поверхности;

3) Химическая неоднородность твердой поверхности;

4) Другие формы гистерезиса смачивания.

Последняя проявляется в том, что стенка капилляра оказывает определенное структурирующее действие на прилегающие к ней слои жидкости и приводит к образованию упорядоченных слоев углеводо­родной жидкости или воды. Иногда при движении между двумя твер­дыми поверхностями первоначально однородной смеси наблюдается ее самопроизвольное разбиение на систему слоев.

Гистерезисные эффекты в пористых средах имеют место также при выпадении и растворении компонентов в нефтегазо­вых смесях, и в функциях фазовых проницаемостей при из­менении направлении фильтрации.