А. Т. Горбунов, Д. П. Забродин

А. Т. ГОРБУНОВ, Д. П. ЗАБРОДИН,

В. В. СУРИНА, А. В. СТАРКОВСКИЙ (ВНИИнефть)

В. П. ЩИПАНОВ (Тюменский индустриальный ин-т)

Оторочка мицеллярного раствора эффек­тивно проталкивается буферной жидкостью - загущенной водой, за которой закачивается обычная вода. Вытесняемые нефть и вода движутся впереди оторочки мицеллярного раствора, образуя так называемый водонефтяной вал. Нефтенасыщенность в зоне его движения зависит от свойств коллектора и на­сыщающих жидкостей, свойств и размеров мицеллярной оторочки и не зависит от на­чальной нефтенасыщенности.

На рис.1 представлены схемы вытеснения насыщающих жидкостей оторочками мицел­лярных растворов соответственно в незаводненном (а) и заводненном (б) пластах. Сле­дует обратить внимание на полную аналогию схем в интервале между линией нагнетания и передним фронтом водонефтяного вала. Это означает, что по характеру отбираемой жид­кости различие между условиями а и б будет сохраняться лишь в начале процесса, т. е. до подхода водонефтяного вала к линии отбо­ра (в первом случае отбирается больше нефти, а во втором - воды).

Когда водонефтяной вал достигает линии отбора, доля нефти в добываемой жидкости скачкообразно изменяется до определенной величины, которая равна нефтенасыщенности в зоне движения водонефтяного вала и оста­ется постоянной до подхода оторочки мицел­лярного раствора. С этого момента схемы движения и характер отбираемой жидкости перестают различаться, за исключением раз­меров водонефтяного вала [3].

Мицеллярный раствор состоит из нефтерастворимого ПАВ, содетергента, углеводо­родного растворителя, воды и соли.

Нефтерастворимое ПАВ - определяющий, компонент мицеллярного раствора, может быть анионным, катионным и неионогенным. Ввиду небольшой стоимости для приготовле­ния мицеллярных растворов лучше применять нефтяные сульфонаты, средний молекуляр­ный вес которых 400-525.

Содетергент оказывает такое же действие, как ПАВ, которое зависит от числа и располо­жения атомов углерода. Наиболее распрост­раненные содетергенты - низшие спирты, со­держащие меньше четырех атомов углерода в основной цепи (изопропиловый, метиловый, этиловый, вторичный бутиловый, третичный бутиловый) и некоторые кетоны, например ацетон.

В качестве углеводородного растворителя, применяют керосин, газоконденсат, легкие фракции нефти, нефть и т. д.

Действие солей зависит в основном от при­роды и структуры ПАВ. Ионы могут стабили­зировать мицеллярный раствор или разру­шать его. Наиболее широко используется, хлористый натрий.

Во ВНИИнефти совместно с Тюменским: индустриальным институтом было приготов­лено несколько образцов мицеллярных раст­воров на отечественном сырье, различающих­ся природой ПАВ, строением содетергента, углеводородной составляющей и содержанием, воды. Различие состава мицеллярных раст­воров обусловливает их разные свойства, ко­торые проявляются в вязкостных характе­ристиках, в различной способности снижать поверхностное натяжение на границе с водой и нефтью и сохранять внешнюю углеводород­ную фазу при разбавлении водой.

Испытание полученных образцов для оцен­ки их сравнительной эффективности с точки зрения вытеснения нефти из обводненного коллектора проводили на вертикальных моде­лях пористой среды длиной 95 см и диамет­ром 13,3 мм. Проницаемость насыпного пес­чаника составляла 6,0—8,0 Д, пористость 39,0—40,0%. Моделью нефти служила ромашкинская нефть вязкостью 6,8 сПз, в ка­честве пластовой и закачиваемой воды ис­пользовали 1%-ный раствор поваренной соли.

Эксперименты проводили по следующей: методике. В модель пористой среды, содер­жащую нефть и связанную воду (в среднем соответственно 80 и 20% объема пор), зака­чивали воду, в результате чего нефтенасы­щенность уменьшалась до 24-28%. После этого нагнетали порцию мицеллярного раст­вора в количестве 5% объема пор. Затем за­качивали буферную жидкость (45-50% объема пор) для защиты мицеллярной отороч­ки от разрушения проталкивающей водой. В течение опыта градиент давления поддер­живали на уровне 0,6-0,8 ат/м.

Буферная жидкость представляла водный раствор частично гидролизованного полиакриламида специально подобранной вязкости.

Подбор проводили на основе соотношения подвижностей на границе мицеллярного раст­вора и буферной жидкости [4]. Для устойчи­вого продвижения этой границы необходимо, чтобы подвижность буферной жидкости была меньше или равнялась подвижности мицеллярного раствора, т. е.

На рис. 2 показано изменение степени из­влечения остаточной нефти п в зависимости от количества закачиваемых мицеллярных растворов с. Следует отметить высокую эф­фективность вытеснения нефти - в приведенных примерах более 90% остаточной неф­ти извлекалось при объемах закачки (мицеллярный раствор + буферная жидкость + проталкивающая вода) менее одного порового объема; конечный коэффициент вытеснения нефти достигал 96-100%. При этом основная часть остаточной нефти добывается в «чистом» виде - до прорыва эмульсии (прямолиней­ный участок кривых на рис. 2), а остальная (от 3 до 10%) - с эмульсией, представляю­щей смесь нефти, компонентов мицеллярного раствора, воды и буферной жидкости.

Для дальнейших исследований был выб­ран образец мицеллярного раствора А, ко­торый в указанных условиях полностью вы­тесняет остаточную нефть и отличается от остальных растворов низким содержанием наиболее дорогостоящих и дефицитных ком­понентов - ПАВ и содетергента (не более 10 и 2% вес. соответственно). Кроме того, вязкость этого раствора, в отличие от боль­шинства других, при его обращении в эмуль­сию типа «нефть в воде» возрастает незначи­тельно, что позволяет обеспечить надежный контроль подвижности мицеллярного раст­вора и буферной жидкости на границе их раздела.

На рис. 3 приведены результаты исследо­вания влияния размера оторочки мицелляр­ного раствора на количество вытесненной остаточной нефти. Эксперименты проводили в тех же условиях, но вязкость ромашкинской нефти составляла 4,15 сПз.

При увеличении оторочки до 1,75% по-рового объема отмечалось резкое увеличение доотмытой нефти, однако дальнейший рост размеров оторочки мицеллярного раствора не вызывал заметного повышения коэффици­ента вытеснения нефти.

Величина мицеллярной оторочки влияет не только на количество добытой нефти, но и на темп отбора: при больших оторочках нефтенасыщенность в зоне движения водонеф-тяного вала несколько выше, что в пери­од подхода вала к линии отбора приводит к увеличению доли нефти в извлекаемой жид­кости и соответственно к уменьшению объе­ма закачки, необходимого для отбора одного и того же количества нефти. Этому способ­ствует также более ранний прорыв водонеф-тяного вала на выходе из модели. Однако и при этом прирост доли нефти в зоне движения водонефтяного вала и ускорение его прорыва наблюдаются лишь в результате изменения размера оторочки мицеллярного раствора до 1,75% порового объема; дальнейшее увеличе­ние размеров существенно не влияет на пока­затели процесса вытеснения.

Проведенные исследования позволяют сде­лать следующие выводы.

Впервые на основе отечественных промыш­ленных продуктов получены углеводородные мицеллярные растворы, обеспечивающие высокую эффективность процесса вытес­нения остаточной нефти. При этом минималь­ный размер оторочки мицеллярного раствора, необходимый для полного вытеснения нефти, :не извлекаемой при обычном заводнении, не превышает 3-5% объема пор линейного образца. Очевидно, в условиях реальных кол­лекторов, имеющих большую или меньшую неоднородность и проницаемость на 2-3 по­рядка ниже проницаемости песка, исполь­зовавшегося при исследовании, а также в присутствии пластовых вод повышенной ми­нерализации приведенные количественные по­казатели несколько изменятся. Уточнение влияния указанных факторов, а также плас­товых температур на показатели вытеснения нефти мицеллярными растворами требует от­дельного изучения. Тем не менее, уже сей­час можно утверждать, что применение в ши­роких масштабах мицеллярных растворов (например, аналогичных образцу А) на ста­рых месторождениях позволит повысить «степень извлечения остаточной нефти.

Список литературы

1. New method sweeps out oil remaining after waterflood. «Oil and Gas J.», September, 1966, N 12, p. 78.

2. Gogartу W. В., Tosch W. С Miscible - type waterflooding: oil recovery -with micellar solution. IPT, Decemder, 1968, p. 1407—1414.

3. Применение мицеллярных растворов для увеличения нефтеотдачи пластов при завод­нении. РНТС, сер. «Нефтепромысловое дело». М., ВНИИОЭНГ, 1975. 44 с. Авт.: Д. П. Заб-Тэодин, А. Н. Кацонис, А. В. Старковский, М. П. Арушанов.