УДК 622.276.7

М.Досжанов, М.Муликова, А.Дабысов.

(Кызылординский государственный университет им. Коркыт Ата).

Сравнение некоторых видов действия электрического тока на повышение нефтеотдачи пласта.

Сегодня Казахстан является одной из крупных нефтегазодобывающих стран мира и располагает значительными прогнозными ресурсами. Проблема повышения нефтеотдачи пластов (ПНП) и интенсификация выработки остаточных запасов в поздней стадии разработки углеводородных залежей с каждым годом приобретает все большую значимость на месторождениях нефтегазодобывающего комплекса Казахстана.

Существенное влияние на дальнейшее развитие нефтегазодобывающей отрасли Казахстана оказывает закономерное негативное изменение структуры разрабатываемых запасов нефти. Опыт показывает, что широкое применение традиционной технологии заводнения (основной метод разработки месторождений углеводородов в Казахстане) не обеспечивает эффективной выработки остаточных запасов из низкопроницаемых и высокообводненных пластов.Поэтому, повышение степени извлечения нефти из недр разрабатываемых месторождений с применением эффективных методов воздействия на водонефтенасыщенные пласты является важной научно-технической задачей, стоящей перед нефтяниками республики.

Современный этап отечественной нефтедобычи указывает на необходимость все более решительного опытно-промышленного внедрения на нефтяных месторождениях современных технологий и технических средств по повышению нефтеотдачи пласта и интенсификации добычи нефти (ПНП и ИДН).

Рассмотрим один из таких технологий: Химическое действие тока (электролиз) в нефтяных пластах происходит внутри пористой водонасыщенной системы, имеющей громадный объём и протяженность, находящиеся под действием высокого давления и температуры. Электролизу подвергается горная порода (твердый электролит) и насыщающие её жидкости (вода и углеводороды). Химические процессы сопровождаются как первичными, так и вторичными реакциями, причем роль последних сравнительно велика [4].

Если в электролит внести твердые проводящие электроды и подать на них напряжение, ионы электролита приходят в движение и возникает электрический ток. Положительно заряженные ионы (катионы) двигаются к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы (анионы) двигаются к положительному электроду (аноду). Достигнув, соответствующего электрода, ионы отдают ему избыточные или получают недостающие электроны и превращаются в нейтральные атомы или молекулы.

В зависимости от химической природы электролита и электродов, нейтрализовавшиеся ионы либо выделяются на электродах, либо вступают в реакцию с электродами или растворителем. Химические реакции, в которые вступают нейтрализовавшиеся ионы, образуют вторичные реакции.

Продукты вторичных реакций выделяются на электродах или переходят в раствор.

Таким образом, прохождение тока через электролит сопровождается выделением на электродах составных частей электролита [2], в системе электроды-электролит происходит типичная окислительно-восстановительная реакция. На катоде происходит процесс восстановления -передачи электронов катиона из раствора, а на аноде происходит процесс окисления - отдача электронов анионами. Поэтому катод является восстановителем, анод - окислителем.

Как известно, минерализованные воды нефтяных месторождений относятся к типичным электролитам - водным растворам солей и по составу относятся к хлоркальциевым, хлормагниевым, гидрокарбонатнонатриевым и др. водам.

Нефть, состоящая, в основном, из смеси различных углеводородов, является диэлектриком. Однако, электропроводность пластовой нефти несколько отличается от электропроводности той же нефти на поверхности. В пластовых условиях нефть находится в равновесии с погребенной водой, частично насыщена влагой и газом.

Нефть-вода-газ в порах находятся в динамическом равновесии. Нефть ввиду большого сопротивления, не поддается электролизу.

При электрообработке пластов происходит преобразование электрической энергии в тепло, которое сопровождается температурными изменениями, испарением и конденсацией влаги, химическими реакциями (электролиз), электроосмосом, электрофорезом и механическими деформациями скелета породы.

Законы преобразования электромагнитной энергии в тепловую и механическую описываются уравнением Умова-Пойтинга [3]:

(1)

где t - продолжительность процесса электрообработки пласта; Е - напряженность электрической составляющей электромагнитного поля; H - напряженность магнитной составляющей; e - диэлектрическая проницаемость среды; h - магнитная проницаемость среды; d - электропроводность среды.

Уравнение Умова-Пойтинга интерпретируется так: поток электромагнитной энергии , введенный в пласт, расходуется на деформацию породы и на нагревание породы . Горная порода является своего рода преобразователем электромагнитной энергии в тепловую и механическую.

Джоулево тепло, выделяемое при обработке пласта с постоянным током, определяется по формуле [1]:

Q = dE²Vt. (2)

Практически, если электропроводность породы выше 10^-4Ом×м, преобладает джоулево тепло, и диэлектрическими потерями можно пренебречь. При меньшей электропроводности преобладают диэлектрические потери и джоулевым теплом, входящим в эти потери можно пренебречь.

При электрообработке пласта вокруг проводников с током возникает магнитное поле, которое действует на заряженные частицы и оказывает силовое воздействие на соседние проводники с током.

Частицы жидкости, находящиеся в низкопроницаемых прослоях, будут испытывать, кроме сил давления, действие электрических и магнитных сил. Электрический ток возбуждает магнитное поле, т.е. обладает намагничивающей силой, численно равной самой силе тока.

Магнитное поле действует на магнитные вещества, растворенные в жидком и твердом диэлектрике; последние намагничиваясь, усиливают магнитное поле.

Особенно усиливается поле, когда содержатся ферромагнитные вещества и дополнительные механические силы.

Таким образом, возникающие при электрообработке пластов магнитные и электрические силы позволяют эффективно дренировать неоднородные пласты и извлечь остаточную нефть из неработающих прослоев.

Список ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Аванесов В.Г. О роли начальной водонасыщенности в механизме нефтеотдачи коллекторов // Тр. АзНИИ, ДН, вып.II. Вопросы бурения АзНефтеиздат, 1955.

2. Грановский М.Г., Лавров И.С., Смирнов О.В. Электрообработка жидкостей. – Л.: Химия, 1976. – 216 с.

3. Магнитная защита от парафиноотложений на месторождениях нефти Пермской области / З.Р. Борсуцкий, Т.Г. Михневич, С.И. Кузьмин и др. // Нефтяное хозяйство. – 2002. - № 12. – с. 72-75.

4.Пархоменко Э.И. Электрические свойства горных пород. - М.: Наука, 1965. – 315с.