Асистент Богославець В.В., студент Хівренко Є.В.

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна

Застосування поверхнево-активних речовин при обробці біополімерного бурового розчину

Застосування поверхнево-активних речовин (ПАР) з метою підвищення видобутку нафти відноситься до найбільш доступних методів інтенсифікації (особливо при використанні розчинів з низьким вмістом ПАР). Метод не вимагає великих додаткових капіталовкладень і унікального чи дефіцитного устаткування, виробництво ПАР в Україні налагоджено в досить широких масштабах.

ПАР служать засобами, які не можуть вибиратись довільно, а тільки за результатами детальних досліджень. До ПАР ставлять такі вимоги:

· при малих концентраціях значно зменшувати крайовий кут змочування на межі розділу фаз “вуглеводневе середовище – фільтрат промивальної рідини”;

· покращувати змочуванння поверхні пор гірської породи нафтою в присутності водяного фільтрату промивальної рідини;

· не утворювати нерозчинних осадів при контакті з пластовими флюїдами;

· чинити перепону набуханню глинистого матеріалу гірських порід в присутності водяного фільтрату промивальної рідини;

· по можливості у меншому степені адсорбуватись на поверхні пор гірських порід, щоб не збільшувалась витрата ПАР при обробленні промивальних рідин;

· чинити перепону утворенню у порах порід-колекторів емульсій та гелеподібних структур.

На основі запропонованих розробок [1 – 3] обґрунтовано склад і вибрано оптимальну рецептуру бурового розчину для розкриття продуктивних пластів.

Вміст компонентів підібрано для забезпечення заданих технологічних властивостей із умови мінімальної вартості одиниці об’єму бурового розчину та мінімізації показника фільтрації [2, 3]. Основними компонентами розчину являється Duo-vis, Pac UL, Декстрин, Praesol-2530, KCl, KOH, MI-SIDE, CБР, вода. Концентрація реагентів, мас.%: Duo-vis 0,36, Pac UL 0,469, Декстрин 1,149 , Praesol 0,15, KCl 7,2, KOH 0,1, MI-SIDE 0,1, CБР 0,1, вода решта. Параметри базової рецептури: густина – 1050 кг/м³, умовна в’язкість – 47с, показник фільтрації – 5,4 см³/30 хв, СНЗ_1/10 – 13/16 дПа, кірка – плівка, рН – 9,49, реологічна модель – модель Освальда, τ₀ – 5,28 дПа, міра консистенції – k = 0,311 Па·сⁿ, n = 0,500.

Після цього з метою мінімізації міжфазного натягу на границі розділу «фільтрат – нафта» обробка базової рецептури виконувалась з допомогою найбільш поширених поверхнево-активних речовин (ПАР): жиріноксу, савенолу, сульфонолу, стінолу, сольпену. Вимірювання коефіцієнту міжфазного натягу здійснювали з допомогою сталагмометричного методу та методу обертової краплі [4,5,6]. На рис. 1. (а,б,в,г,д) показано вплив концентрацій реагентів на величину коефіцієнту міжфазного натягу [2,3] на основі чого можна діагностувати критичну концентрацію міцелоутворення (ККМ) ПАР перевищення якої не понижує величину міжфазного натягу, а сприяє міцелоутворенню.

За визначенням ІЮПАК, ККМ – це концентрація ПАР, при якій в розчині виникає велике число міцел, що перебуває в термодинамічній рівновазі з молекулами, і різко змінюється ряд властивостей розчинів. Механізм міцелоутворення можна пояснити таким чином. При збільшенні концентрації зростає хімічний потенціал ПАР, тобто збільшується енергія системи, при малих концентраціях молекули ПАР виходять в поверхневий шар, зменшуючи тим самим енергію. Коли поверхневий шар стає насиченим, система виводить гідрофобні ланцюги з води в нову фазу – міцелу, виділяючи її від води гідрофільною оболонкою з полярних груп.

а б

в г

д

Рисунок 1 – Вплив ПАР на коефіцієнт міжфазного натягу на границі розділу фаз нафта – фільтрат біополімерного бурового розчину

Як бачимо з рисунку 1 можна для кожної ПАР виділити зону критичної концентрації міцелоутворення. Концентрація в точці злому відповідає критичній концентрації міцелоутворення, вище якої в розчині самочинно протікають процеси утворення міцел і справжній розчин переходить в ультрамікрогетерогенну систему.

Також слід відзначити, що такі ПАР, як савенол та стінол (рис.1 б, г) при концентрації 1,0 в три рази зменшують міжфазний натяг порівняно з фільтратом біополімерного розчину, який необроблений ПАР.

При додаванні до біополімерного розчину сольпену концентрацією більше 1,0 (рис.1 д) значно збільшується показник фільтрації, що в свою чергу, прискорює проникнення фільтрату в продуктивний пласт та негативно впливає на колекторські властивості продуктивних пластів та утруднює вилучення цільового продукту без проведення інтенсифікації.

Література

1. Васильченко А.О. До вибору системи бурового розчину / А.О. Васильченко, О.В. Кустурова, М.А. Мислюк // Нафт. і газова пром-сть. – 2008. – № 6. – С. 10 – 12.

2. Мислюк М.А. До вибору рецептури бурового розчину для розкриття продуктивних нафтонасичених пластів / М.А. Мислюк, Ю.М. Салижин, В.В. Богославець // Тези доповідей науково-технічної конференції «Підвищення ефективності буріння свердловин та інтенсифікації нафтогазовидобутку на родовищах України» 16 – 18 листопада 2010 р., м. Івано-Франківськ, 2010. – С. 44 – 48.

3. Мислюк М.А. Система вибору оптимальних рецептур обробки бурових розчинів / М.А. Мислюк, Ю.М. Салижин // Нафтова і газова промисловість. – 2007. – № 5. – С. 25 – 28.

4. Михайлюк В.Д. Використання поверхнево-активних речовин в процесах нафтовидобутку на родовищах ВАТ “Укрнафта”/ під заг. ред В.Д. Михайлюка, М.І. Рудого. – Івано-Франківськ – 2009. – 400с.

5. Боднар Р.Т. Контроль поверхневого натягу відбором з рухомих розчинів поверхнво-активних речовин/ Боднар Р.Т., Кисіль І.С. // Тези доповідей науково-технічної конференції «Підвищення ефективності буріння свердловин та інтенсифікації нафтогазовидобутку на родовищах України» 16 – 18 листопада 2010 р., м. Івано-Франківськ, 2010. – С. 44 – 48.

6. Кісіль І.С.. Вимірювання динамічного міжфазного натягу розчинів поверхнево-активних речовин методикою фіксованої обертової краплі / Кісіль І.С., Михайлюк В.Д., Біліщук В.Б., Хемій І.Ю // Нафтова і газова промисловість – 2010. – № 6. – с. 33-36.