- •Передмова
- •1 Нафтогазова механіка як наука, її розвиток та зв'язок з іншими дисциплінами
- •Контрольні запитання
- •2 Стан розвитку нафтогазової галузі та проблеми нафтогазовидобутку
- •2.1 Короткі відомості про земну кору
- •Контрольні запитання
- •3 Природні колектори нафти і газу та їх основні властивості
- •3.1 Гранулометричний склад порід-колекторів
- •Контрольні запитання
- •3.2 Пористість
- •3.2.1 Залежність пористості від кладки зерен, тиску та температури
- •3.3 Неоднорідність колекторських властивостей пласта
- •3.4 Фізико-механічні властивості гірських порід
- •3.5 Теплові властивості гірських порід
- •3.6 Акустичні властивості гірських порід
- •Контрольні запитання
- •3.7 Проникність
- •3.7.1 Абсолютна проникність
- •3.7.2 Проникність тріщинуватих порід
- •3.7.3 Залежність проникності від пористості та розміру пор
- •3.7.4 Фазова (ефективна) проникність
- •3.7.5 Відносна проникність
- •3.8 Питома поверхня гірських порід
- •Контрольні запитання
- •4 Пластові вуглеводні
- •4.1 Склад та фізичні властивості нафт
- •4.1.1 Густина пластової нафти
- •4.1.2 В’язкість пластової нафти
- •4.1.3 Структурно-механічні властивості аномально-в’язких нафт
- •4.1.4 Фотоколориметрія нафти
- •Контрольні запитання
- •4.2 Природний газ. Склад та властивості природного газу
- •4.2.1 Склад та класифікація природних газів
- •4.2.2 Фізико-хімічні властивості вуглеводневих газів
- •4.2.3 Стан та параметри газових сумішей
- •4.2.4 Вміст важких вуглеводнів у суміші
- •Контрольні запитання
- •5 Фазові перетворення вуглеводневих систем
- •5.1 Склад та характеристика рідкої суміші
- •5.2 Газовий конденсат
- •5.3 Газогідрати
- •Контрольні запитання
- •6 Склад та фізико-хімічні властивості пластових вод
- •6.1 Залишкова вода
- •6.2 Підземні води
- •6.3 Основні властивості пластових вод та параметри, що їх характеризують
- •Контрольні запитання
- •7 Молекулярно-поверхневі явища та капілярні процеси
- •Контрольні запитання
- •8 Режими роботи нафтових і газових покладів
- •8.1 Коефіцієнт нафтовилучення та чинники, що на нього впливають
- •8.2 Визначення нафтовилучення промисловими методами
- •8.3 Визначення нафтовилучення за допомогою лабораторних досліджень
- •Контрольні запитання
- •9 Призначення, напрямки розвитку і класифікація методів підвищення нафтовилучення пластів
- •9.1 Фізико-гідродинамічні методи підвищення нафтовилучення
- •9.1.1 Методи збільшення нафтовилучення, пов'язані з системою розробки нафтового покладу
- •9.1.2 Циклічна дія на пласт під час заводнення
- •9.1.3 Зміна напрямків фільтраційних потоків
- •9.1.4 Встановлення оптимальних величин репресії і депресії на пласт
- •9.1.5 Часткове зниження тиску нижче тиску насичення нафти
- •9.2 Фізико-хімічні методи підвищення нафтовилучення пластів
- •9.2.1 Методи для покращення заводнення
- •9.2.1.1 Застосування поверхнево-активних речовин
- •9.2.1.2 Застосування полімерів
- •9.2.1.3 Застосування лугів, кислот, пін, емульсій
- •9.2.2 Методи підвищення нафтовилучення
- •9.2.2.1 Застосування міцелярних розчинів
- •9.2.2.2 Застосування двоокису вуглецю
- •9.3 Газові методи збільшення нафтовилучення пластів
- •9.3.1 Застосування сухого вуглеводневого газу
- •9.3.2 Застосування збагаченого і зрідженого газу
- •9.3.3 Застосування газу високого тиску
- •9.3.4 Застосування інших газів і сумішей
- •9.3.5 Газоводяна дія на пласти
- •9.4 Теплові методи підвищення нафтовилучення пластів
- •9.4.1 Застосування нагрітої води
- •9.4.2 Застосування пари
- •9.4.3 Застосування внутрішньопластового горіння
- •9.5 Критерії застосування методів підвищення нафтовилучення
- •9.6 Ефективність застосування методів підвищення нафтовилучення пластів
- •9.6.1 Оцінка технологічного ефекту
- •9.6.2 Оцінка економічної ефективності впровадження методів підвищення нафтовилучення пластів
- •Контрольні запитання
- •Перелік використаних джерел
9.2.2 Методи підвищення нафтовилучення
Після заводнення нафтових родовищ за звичайною технологією або з її покращенням у надрах залишаються невилученими до 30-70 % початкових запасів нафти. Залишкову нафту здатні витіснити лише ті робочі агенти, які змішуються з нафтою та водою, або мають дуже низький міжфазний натяг на контакті. Такі умови виникають під час витіснення нафти міцелярними розчинами та двоокисом вуглецю. Ці методи відносяться до найбільш високопотенційних і перспективних, які здатні значно знижувати залишкову нафтонасиченість.
9.2.2.1 Застосування міцелярних розчинів
Залишкова нафта у заводнених пластах утримується в нерухомому стані поверхнево-молекулярними, капілярними силами в масштабі окремих пор і малопроникних включень, а також в’язкісними силами в масштабі слабопроникних різновидів і верств пласта. Змусити рухатись залишкову нафту у заводнених пластах можна, тільки повністю позбувшись дії капілярних сил або знизивши їх настільки, щоб вони стали меншими від гідродинамічних сил, що створюються перепадом тиску, і вирівнявши рухливість в різних верствах.
Міцелярно-полімерне заводнення якраз і спрямоване на усунення капілярних сил у заводнених пластах та витіснення залишкової нафти.
Міцелярні розчини (МР) становлять колоїдні системи з вуглеводневої рідини і води, які стабілізовані сумішшю ПАР. Ці колоїдні системи високодисперсні, оптично майже прозорі. До складу міцелярних розчинів входять основні ПАР (частіше всього нафтові сульфонати), допоміжні ПАР (аліфатичні спирти), вуглеводнева рідина і водна фаза. Приготований таким чином розчин – це мікроемульсія, яка складається з агрегатів (міцел) молекул, всередині яких молекули нафти і води можуть взаємно розчинятися (явище солюбілізації).
Як витісняючий агент у пласт нагнітають міцелярний розчин об’ємом близько 10 % порового простору покладу, вузьку облямівку якого просувають ширшою облямівкою буферної рідини – розчину полімеру, а останню – технічною водою.
Завдяки низькому міжфазному натягу між міцелярним розчином і пластовими рідинами, усувається дія капілярних сил і розчин витісняє нафту та воду. Перед фронтом витіснення міцелярним розчином окремі глобули нафти зливаються в нерозривну фазу, накопичується вал нафти (зона підвищеної нафтонасиченості), а за ним – зона підвищеної водонасиченості. Для проштовхування цих зон через поровий простір після міцелярного розчину нагнітають полімерний розчин, а після цього воду. Звідси і назва – міцелярно-полімерне заводнення (МПЗ)
У результаті в пласті отримуємо:
- зону початкової (вихідної) нафтонасиченості;
- нафтовий вал;
- облямівку міцелярного розчину;
- облямівку полімерного розчину (буферна облямівка, буфер рухливості);
- зону технічної води.
Під час здійснення процесу спочатку з пористого середовища вилучається тільки вода, а за нею видобувається рідина, доля нафти в якій може сягати 25-60%, а часом і більше. Після нафтового валу обводненість продукції різко зростає.
Так виглядає процес в однорідному середовищі. В неоднорідних пластах механізм витіснення залишкової нафти міцелярним розчином більш складний.
Залишкова нафтонасиченість пласта технологічно не обмежує застосування методу, але економічно доцільно, щоб вона була понад 25-30 % у зв’язку з високою вартістю робіт для створення облямівки.
Рекомендована в’язкість пластової нафти 3-20 мПа·с, оскільки за більш високої потрібна така сама в’язкість розчину і буферної рідини, що спричиняє технологічні труднощі під час нагнітання робочих агентів. Бажано, щоб середня проникність пластів була понад 0,1 мкм2.
Складність практичного застосування міцелярних розчинів для вилучення нафти з заводнених пластів полягає в доборі для кожного пласта чи ділянки рецептів стійких міцелярних розчинів, які нечутливі до солей лужно-земельних елементів, і забезпеченні бажаних механізму та ефективності витіснення залишкової нафти. Температура пластів не повинна перевищувати 80оС.
У залежності від величини облямівки міцелярного розчину і концентрації в ній відповідних ПАР можна добитись практично повного витіснення нафти з однорідного пласта. Високої ефективності витіснення нафти досягають також застосуванням поверхнево-активних сполук, що вміщують полімери, тобто так званих ПАПС-ів (поверхнево-активні полімерні системи).