Закачка в пласт воды с добавками ПАВ и загустителей

Молекулярная природа поверхности минеральных частиц, слага­ющих нефтяной пласт, бывает различной. Поверхность частиц горной породы может смачиваться водой избирательно лучше, чем нефтью; в этом случае порода будет гидрофильной. Если же порода смачивается нефтью избирательно лучше, чем водой, то она является гидрофобной. Наконец, порода может быть частично гидро­фильной и частично гидрофобной, как это встречается в большинстве случаев.

Вода в отсутствии нефти и нефть в отсутствии воды всегда смачи­вают поверхность породообразующих минералов в отличие, напри­мер, от ртути, которая их совершенно не смачивает.

В гидрофильной породе вода в виде тонкой пленки обволакивает зерна породы, в то время как нефть занимает центральную зону норового пространства. Когда жидкость движется через поры, межфазовые силы между водой и нефтью притягивают капельки нефти, которые остаются в порах пласта и не могут быть извлечены под естественным напором или под влиянием нагнетаемой воды* Межфазовые или капиллярные силы оказывают сопротивление де­формации пленки и препятствуют прохождению капель нефти через суженные участки норового канала. Чем больше поверхностное натяжение нефти, тем в большей степени капиллярные силы препят­ствуют извлечению нефти.

При небольших радиусах кривизны, что характерно для малых пор в слабопроницаемых коллекторах, капиллярные силы могут

достигать очень больших величин и оказывать сильное сопротивление извлечению нефти.

Таким образом, при вытеснении нефти из пор пласта водой, несмотря на то, что вода занимает место вытесненной нефти, внутри пор или на зернах породы под действием поверхностных сил все же остаются пленки или капельки нефти. Добиться максимального из­влечения оставшихся капель нефти можно путем снижения повер-ностного натяжения на границе между нефтью и водой. При сниже­нии межфазового натяжения до нуля вода почти полностью смеша­лась бы с нефтью, и всю нефть удалось бы вытеснить закачиваемой водой.

Гидрофобная порода удерживает часть нефти на\«*поверхности частиц, складывающих эту породу. Эту нефтяную пленку можно уда­лить водой, нагнетаемой в пласт, также при условии, если вода будет избирательно лучше смачивать породу, чем нефть.

Изменения поверхностно-молекулярных свойств полиминераль­ной среды в нефтяном коллекторе можно достигнуть обработкой вы­тесняющей воды поверхностно-активными веществами ^ПАВ).

Опыты с сульфонолом, проведенные во ВНИИ по добыче нефти, показали, что добавка его в количестве 0,1% к морской воде при ее нагнетании в пласт снижает поверхностное натяжение на границе нефти с водой с 14—23 до 3 мН/м; увеличение добавки сульфонола еще более снижает поверхностное натяжение. Снижение поверхно­стного натяжения до указанной величины устраняет быстрый прорыв воды, способствует более равномерному продвижению водонефтяного контакта и в соответствии с этим приводит к большей нефтеотдаче.

Однако сульфонол, как и другие ионогенные ПАВ, имеет тот недостаток, что он быстро адсорбируется на поверхности породы, и поверхностное натяжение воды вновь быстро повышается. Поэтому ионогенные ПАВ нельзя рекомендовать для обработки воды при заводнении пластов.

В лабораторных условиях установлено, что наилучшими реаген­тами для снижения поверхностного натяжения воды при ее закачке в пласт являются неионогенные ПАВ типа ОП.

Опыты, проведенные в АзНИИ по добыче нефти и в УфНИИ, по­казали, что применение неионогенных ПАВ в концентрации 0,05% повышает степень вытеснения нефти водой на 15—20%; при этом в несколько раз возрастает скорость вытеснения нефти и сильно уменьшается расход нагнетаемой воды.

Исследования последних лет показали, что нагнетание высоко­концентрированных растворов ПАВ при непродолжительной разо­вой закачке с последующей закачкой чистой воды дает лучшие ре­зультаты, чем продолжительное нагнетание растворов ПАВ слабых концентраций. Следовательно, для повышения эффективности дей­ствия ПАВ при заводнении пластов следует использовать метод •«оторочки», состоящий в создании вала облагороженной поверхност­но-активными веществами воды, проталкиваемого в глубь пласта обычной водой.

Применение ПАВ для повышения нефтевымывающих свойств закачиваемой в пласт воды имеет большие перспективы.

Другим направлением работ по повышению эффективности про­цессов искусственного заводнения нефтяных пластов- является за­гущение закачиваемой в пласт воды тем или иным загустителем с целью увеличения ее вязкости. При этом создаются условия для более равномерного продвижения водонефтяного контакта и повы­шается эффективность вытеснения нефти из пласта.

Для загущения воды используются различные водорастворимые полимеры. На нефтедобывающих предприятиях НГДУ для этих целей испытывается известковый полиакриламид.

В качестве рабочего агента повышенной вязкости могут быть использованы пены, приготовленные на аэрированной воде с добав­кой 0,2—1,0% пенообразующих веществ.

В качестве пенообразователя и стабилизатора пены применяют различные поверхностно-активные вещества. Такие пены имеют вяз­кость в 5—10 раз большую вязкости воды. При закачке пены, после создания оторочки из нее в призабойной зоне проталкивают ее в глубь пласта.

Лабораторные опыты показали высокую эффективность вытесне­ния нефти из пористой среды пенами.

Перспективным направлением является нагнетание в нефтяные пласты воды, насыщенной углекислым газом. Эффективность при­менения карбонизированной воды объясняется следующим образом.

При контакте нефти с карбонизированной водой углекислый газ, обладающий лучшей растворимостью в углеводородных жидкостях, чем в воде, частично переходит в нефть. В результате уменьшаются вязкость нефти и ее поверхностное натяжение на границе с водой, увеличиваются объем нефти и ее подвижность, улучшается отмыв пленочной нефти с твердой поверхности. Это позволяет увеличить нефтеотдачу, ускорить темп разработки залежи нефти.

Промышленные опыты по закачке в пласт воды, обогащенной ПАВ и различными загустителями и углекислым газом, проводятся во многих нефтяных районах Советского Союза.