Заводнение мицелпярными растворами

Успешное и широкое применение заводнения нефтяных месторождений, обеспечивающего существенное увеличение конечной нефтеотдачи, по сравнению с режимами истощения, поставило очень сложную проблему до­полнительного извлечения нефти из сильно истощенных, заводненных пластов. Остаточная нефть в заводненных пластах удерживается в неподвижном состоянии поверхностно-молекулярными силами. Заставить двигаться оста­точную нефть в заводненных пластах можно, только полностью устранив действие капиллярных сил или снизив их настолько, чтобы они были меньше гидродинамических сил, создаваемых перепадом давления, и выравняв под­вижности в различных слоях.

Мицеллярно-полимерное заводнение направлено на устранение капиллярных сил в заводненных пластах и вытеснение остаточной нефти. Метод мицеллярно-полимерного заводнения основан на последовательной закачке мицеллярного и полимерного растворов, продвигаемых по пласту водой.

Мицеллярные растворы - это особые коллоидные системы, основными компонентами которых являются углеводородная жидкость и вода, стабилизированные смесью масло- и водорастворимых ПАВ. Эти системы, в принципе, способны практически полностью вытеснить из пористой среды нефть, благодаря крайне низкому меж­фазному натяжению на границе нефть-мицеллярный раствор. Возможность значительного увеличения нефтеотда-чи заводнением пластов за счет применения мицеллярных растворов связана с тем, что вытесняющее действие не зависит от текущего значения нефтенасыщенности пористой среды. Обладая повышенной и регулируемой вязко­стью, эти системы способствуют также увеличению охвата пластов воздействием за счет сближения значений под-вижностей нефти и вытесняющего ее флюида. Закачка же полимерного раствора вслед за оторочкой мицеллярной композиции служит для создания буфера, предохраняющего оторочку от вязкостного разрушения проталкиваю­щей водой.

Как известно, углеводородная жидкость (нефть, керосин) и вода между собой не смешиваются в обычных условиях. Но когда к ним добавляется третий компонент - специальное, растворимое в нефти и воде ПАВ, они мо­гут смешиваться. Молекулы ПАВ за счет энергии взаимодействия с водой и нефтью служат связующим звеном между молекулами углеводородной жидкости и воды. При их перемешивании в определенных условиях получает­ся однофазный гомогенный раствор, или микроэмульсия. Оптимальные мицеллярные растворы получаются, когда энергии взаимодействия на единицу поверхности ПАВ с водой и с нефтью одинаковы и значительны по величине. Это условие - основное для образования устойчивых в обычных условиях мицеллярных растворов. Но, чтобы они были устойчивыми в пласте, в зависимости от свойств пластовых нефтей, солевого состава воды, насыщенности и строения пласта, в растворы приходится добавлять четвертый компонент-различные стабилизаторы.

В качестве углеводородной жидкости (50-70%) можно применять сжиженный газ, керосин, сырую легкую нефть и другие жидкости, но с увеличением их так называемого алканового углеводородного числа повышается межфазное натяжение и ухудшаются условия применения.

Вода (20-35%) - важная составная часть раствора. Можно применять обычную пресную воду, пластовую минерализованную или подвергнутую специальной обработке, но с заданной соленостью и определенным солевым составом.

ПАВ (8-10%) обычно являются водонефтерастворимые вещества, - алкил-ариловые сульфонаты, нефтяные сульфонаты, нонил-фенолы и др. могут применяться композиции различных водорастворимых неионогенных и анионных ПАВ.

В качестве стабилизатора (2-3%) обычно используются спирты - изопропиловый, бутиловый, гексанол и Др.

Мицеллярный раствор готовится из составных компонентов непосредственно на месторождении. Обычно он хорошо перемешивается при циркуляции его через насос, перед закачкой его пропускают через фильтр.

Как показывают лабораторные исследования и промысловый опыт использование мицеллярных растворов в качестве вытесняющих жидкостей позволило достичь коэффициента вытеснения на участках пласта, охваченных заводнением, 60-90%.

Самый большой недостаток метода вытеснения остаточной нефти из заводненных пластов мицеллярными растворами — сложность его технологии, зависящая от многих неуправляемых факторов и требующая точного не­укоснительного исполнения. Строгая последовательность нагнетания, соблюдение качественного и количествен­ного состава и объема оторочек — обязательное условие успешного применения метода. При этом методе недо­пустимы отклонения от обоснованной для конкретного пласта оптимальной технологии, как это возможно при за-воднении или применении других химических продуктов, которые почти не отличаются для разных пластов. При этом методе понятие оптимальной, проектной технологии приобретает буквальный, жесткий смысл, так как сни­жение концентрации химических реагентов и уменьшение объемов оторочек будут неизбежно ухудшать эффек­тивность процесса.

Другой важный недостаток метода — его острая чувствительность к неблагоприятным геолого-физическим условиям месторождений, и особенно к солевому составу пластов, а также воды пластовой и исполь­зуемой для приготовления растворов. Приготовление растворов на воде несоответствующего качества или без уче­та свойств солей пласта и пластовой воды может не только уменьшить эффективность, но и поставить под сомне­ние целесообразность применения.

Удаление механических примесей из воды (до 1—3 мг/л), обескислороживание (деаэрация) и бактерицид­ная обработка воды используемой для приготовления мицеллярных растворов,— также необходимое условие их эффективного применения.

Основным ограничивающим фактором применения метода мицеллярного заводнения служит большая по­требность в химических реагентах. Для того чтобы применить метод на залежи с начальными запасами 1 млн т и получить дополнительно 250-300 тыс т нефти, требуется закачать в пласт 100-150 тыс м³ мицеллярного раствора и 300-400 тыс м³ полимерного раствора, на которые понадобится 8-15 тыс т нефтяных сульфонатов, 2-3 тыс спиртов, 150-250 т полимеров и 25-50 тыс т углеводородов. Следовательно, для промышленного применения метода в ши­роких масштабах требуется организовать производство огромных объемов различных химических продуктов.

Высокая стоимость всех требующихся для мицеллярных растворов компонентов и их чувствительность к пластовым солям - важнейшие сдерживающие факторы широкого применения метода.

Проблемы, связанные с применением мицеллярно-полимерного заводнения, обусловлены главным обра­зом недостаточной изученностью фундаментальных физико-химических основ, механизма пластовых процессов. Из всех известных методов мицеллярно-полимерное заводнение, обладая самым сложным механизмом процессов, является наименее изученным и испытанным в промышленных условиях.