Механизм действия щелочи на нефть и выбор условий щелочного заводнения нефтяного месторождения

• Автор: Усманова, Флюра Минулловна
• Шифр специальности: 05.15.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕХАНИЗМЕ ДЕЙСТВИЯ

ЩЕЛОЧИ НА НЕФТЬ. ЮЛЬ ЭТОГО МЕХАНИЗМА В УВЕЛИЧЕНИИ НЕФТЕОТДАЧИ

1.1. Снижение мекфазного натяжения на границе раздела нефть щелочной раствор

1.1.1. Влияние на снижение межфазного натяжения физикохимических свойств нефти

1.1.2. Влияние солевого состава вод на активность взаимодействия нефти и щелочи

1.2. Внутрипластовое эмульгирование при щелочном воздействии на нефтяное месторождение .

1.3. Влияние щелочи на прочность пленок на границе раздела нефть вода .

1.4. Поставка задач исследования

1.5. Общие вопросы.

1.5.1. Закономерности адсорбции ПАВ на границе раздела нефть вода .
1.5.2. Мицеллообразование
1.5.3. Влияние на строение мицелл и их ККМ химической природы ПАВ и растворителя, присутствиясолюбилизируемого вещества, температуры системы
1.5.4. Солюбилизация .
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА СНИЖЕНИЯ МЕЖФАЗНОГО НАТЯЖЕНИЯ И ПРОЧНОСТЬ АДСОРБЦИОННОЙ ПЛЕНКИ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА НЕФТЬ ЩЕЛОЧНОЙ РАСТВОР
2.1. Исследование аномального снижения межфазного натяжения на границе раздела нефть щелочной раствор
2.2. О межфазных пленках на границе раздела
нефть вода .
2.3. Исследование влияния щелочи на прочность пленок
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ НЕФШ И ЩЕЛОЧНОГО РАСТВОРА ПОСЛЕ ИХ ДЛИТЕЛЫЮ
КОНТАКТИРОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР И ДАВЛЕНИЙ
3.1. Активность взаимодействия нефти и щелочного раствора после их длительного контактирования при высокой температуре и давлении, характер ПАВ, образующихся при этом
3.2. Исследование расхода щелочи на взаимодействие
с нефтью
3.3. Исследование химических характеристик нефти до
и после термощелочной обработки .
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЭМУЛЬСИЙ, ОБРАЗУХЩИХСЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ НЕФТИ И ЩЕЛОЧНОГО РАСТВОРА
4.1. Физикохимический механизм процесса эмульгирования .
4.2. Экспериментальные исследования реологических характеристик эмульсий, образующихся при взаимодействии нефти и щелочного раствора .
4.3. Исследование влияния на эмульсию соотношения объемов перемешиваемых нефти и щелочного раствора
4.4. Влияние температуры на реологические свойства эмульсий в зависимости от их типа .
4.5. Причины возникновения эмульсий в пористой
среде при щелочном действии на нефтенасыщенный коллектор самоэмульгирование
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Методы определения межфазного натякения на границе раздела нефть вода .
2. Исследование дисперсности водонефтяной эмульсии
методом спектроскопии оптического смешения
3. Некоторые технологические особенности осуществления процесса термощелочного заводнения .
ЛИТЕРАТУПЕА ПО
ВВЕЩЕНИЕ
Для повышения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти при заводнении в последние десятилетия широко развернулся поиск достаточно дешевых и доступных химических реагентов, придающих воде улучшенные яефтевытесияющие свойства.
Метод вытеснения растворами щелочей выгодно отличается простотой применения в промысловых условиях. Щелочи являются химически стойкими веществами, они дешевле ПАВ и меньше расходуются в процессе фильтрации на различные виды взаимодействия с пластами.
Применение щелочей для увеличения нефтеотдачи основано на их взаимодействии с кислотными компонентами нефти с образованием поверхностноактивных веществ. Эти ПАВ адсорбируются на поверхности раздела нефти с водой и на поверхности коллектора, вызывая соответственно уменьшение поверхностного натяжения и изменение смачиваемости.
Снижение начального значения межфазного натяжения яри химическом взаимодействии активной нефти и щелочного раствора до величин 0, мНм и ниже способствует внутрилластовому эмульгированию нефти.
В зависимости от концентрации щелочных растворов и температуры
происходит изменение физикохимических свойств пластовой системы в широком диапазоне.
Многие исследователи отмечают, что уменьшение межфазного натяжения на границе раздела нефть щелочной раствор и гидрофилизация породы приводят к улучшению моющих свойств воды 8,9, а также интенсификации процесса противоточной капиллярной пропитки 5, что приводит к увеличению коэффициента нефтевытеснения.
Считают также, что большую роль в повышении нефтеотдачи играет высокодисперсная эмульсия повышенной вязкости, возникающая при контактировании активной нефти и щелочного раствора. Она способствует
выравниванию профиля фильтрационных потоков и увеличению коэффициентов охвата и нефтевытеснения изза улучшения соотношения подвижностей вытесняющего и вытесняемого агентов, селективного уменьшения проницаемости наиболее проницаемых прошгастков нефтяного коллектора.
Перечисленные выше факторы позволяют увеличить коэффициент нефтеотдачи при щелочном заводнении на по сравнению с обычным 8,
Введение


Введение в пласт тепла одновременно с раствором щелочи может привести к дальнейшему росту эффективности процесса разработки залежей высоковязких нефтей. При совмещении тепловых методов увеличения нефтеотдачи с щелочным заводнением прирост нефтеотдачи будет происходить не только за счет факторов, имеющих место при осуществлении отдельно теплового и щелочного воздействия на пласт, но и за счет факторов, возникающих в результате совмещения двух методов. Экспериментами, проведенными в МИНХ и ГП им. И,М. Однако известны лабораторные э и промысловые 8б исследования, свидетельствующие об отрицательном или нейтральном влиянии щелочи на нефтеотдачу. Широкое внедрение метода щелочного воздействия на нефтяное месторождение задерживается изза трудностей точного прогнозирования протекания процесса в пласте, что связано с недостаточной изученностью механизма происходящих при этом сложных физических и химических явлений. Настоящая работа посвящена экспериментальному исследованию физикохимических процессов, происходящих на границе раздела нефть щелочной раствор, и объяснению их с привлечением новых достижений в различных областях науки. Снижение межфазного натяжения на границе раздела нефть щелочной раствор. Эмульгирование нефти под влиянием щелочи. Уменьшение прочности межфазной пленки на границе раздела нефти и щелочного раствора. Результаты решенияэтих задач изложены в четырех разделах диссертационной работы и приложениях. В первой главе проводится анализ литературных. Во второй главе приведены результаты экспериментальных исследований, объясняющих поведение изотермы межфазного натяжения на границе раздела нефть щелочной раствор, влияние на нее температуры, времени контактирования фаз, различных активных компонентов нефти. Здесь же сделан анализ влияния концентрации АаОН на реологические свойства межфазной ллеыки на границе раздела нефть щелочной раствор. В третьей главе. В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований влияния концентрации щелочи на тип, водонасыщенность, вязкость и дисперсность эмульсий, возникающих при щелочном действии на нефть, условия самоэмульгироваяия последней, влияние температуры на реологические свойства этих эмульсий. В приложениях описана аппаратура и методика исследований дисперсности эмульсий способом спектроскопии оптического смешения, измерения межфазного натяжения методами лежащей и вращающейся капли, оценивается точность этих исследований, а также дается термодинамическое обоснование возможности приготовления парощелочной смеси в промысловых условиях непосредственно в паропроводе. Работа выполнена в процессе обучения в аспирантуре на кафедре разработки и эксплуатации нефтяных месторождений Московского института нефтехимической и газовой промышленности им. И.М. Губкина. Автор приносит глубокую благодарность научному руководителю д. Ш.К. Гиматудияову, а также заведующему кафедрой разработки и эксплуатации нефтяных месторождений МЩХ и ГП игл. И.М. Ю.П. Желтову, оказавших большую помощь при выполнении настоящей работы. Автор весьма признателен сотрудникам кафедр разработки и эксплуатации нефтяных месторождений, органической химии и химии нефти МЩХ и Ш им. И.М. ВНШнефти за содействие в выполнении работы. I . СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕХАНИЗМЕ ДЕЙСТВИЯ ЩЕЛОЧИ НА НЕФТЬ. Основным физикохимическим процессом цри щелочном воздействии на нефтяное месторождение является образование поверхностноактивных веществ ПАВ на межфазной границе,разделяющей нефть и воду в результате химической реакции взаимодействия кислых компонентов нефти со щелочью. Эти ПАВ вызывают снижение межфазного натяжения Г на границе раздела нефть щелочной раствор до величин, меньших 0, мНм. Многие исследователи 9,,,,, считают низкие значения 6 основным критерием применимости метода щелочного воздействия. Институтом ВНИИяефть предложена классификация нефтей по их активности, проявляемой на границе раздела с щелочным раствором к В зависимости от снижения межфазного натяжения нефти разделяются на три группы табл. Таблица 1. Малоактивная.