Разработка составов и сравнительная оценка тампонирующих свойств обратных эмульсий для повышения нефтеотдачи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Сахраи Эгбаль

• Сахраи Эгбаль
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сахраи Эгбаль

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСНОВЫ ФИЗИКО-ХИМИИ ОБРАТНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

1.1. Классификация и общая характеристика эмульсий.

1.2. Физико-химические аспекты стабильности обратных эмульсий и их основные свойства.

1.2.1. Физико-химические условия получения обратных эмульсий.

1.2.2. Коллоидно-химические критерии выбора ПАВ для стабилизации обратных эмульсий.

1.2.3. Кинетическая и агрегативная устойчивость обратных эмульсий.

1.2.4. Стабильность обратных эмульсий.

1.3. Вязкостные и реологические характеристики обратных эмульсий.

1.4. Обращение фаз в эмульсиях.

1.5. Классификация и основы действия ПАВ, используемых для получения стабилизации и регулирования свойств обратных эмульсий.

1.5.1. Классификация ПАВ.

1.5.2. Физико-химические основы действия ПАВ.

1.6. Промышленные эмульгаторы для создания обратных эмульсий, используемых в нефтедобыче.

1.7. Влияние вида и концентрации эмульгаторов, стабилизаторов, структурообразователей и других ПАВ на свойства обратных эмульсий.

1.8.0пыт использования обратных эмульсий для интенсификации нефтедобычи.

1.9.Современные тампонирующие составы и общие представления о механизме их дейстия.

1.10. Нефтяная промышленность Ирана.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Методика приготовления эмульсии обратного типа.

2.2.2. Определение агрегативной устойчивости эмульсий.

2.2.3. Определение термостабильности эмульсии.

2.3.4. Определение поверхностного натяжения на границе

раздела фаз дизельное топливо — раствор хлорида кальция.

2.2.5. Оценка взаимодействия исследуемых эмульсий и их компонентов породой, слагающей пласты.

2.2.6. Исследование реологических характеристик обратных

•Ф эмульсий на вискозиметре типа «КЬе^еБЬ).

2.2.7. Обоснование выбора методики проведения экспериментальных исследований процесса тампонирования коллектора.72 2.2.8. Подготовка модели пласта к фильтрационным исследованиям

3. СОЗДАНИЕ ОБРАТНЫХ ЭМУЛЬСИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК

3.1. Разработка рецептур стабильных обратных эмульсий.

3.2. Влияние минерализации дисперсной фазы и эмульгаторов на величину межфазного натяжения на границе раздела дизельное топливо — водный раствор.

3.3. Агрегативная устойчивость разработанных рецептур обратных эмульсий.

3.4. Изучение взаимодействия исследуемых эмульсий и их компонентов с породой, слагающей пласты.

3.5. Термостабильность разработанных рецептур обратных эмульсий.

3.6 Реологические характеристики обратных эмульсий.

3.7. Исследование тампонирующих свойств обратных эмульсий на основе Нефтенола НЗ в пористой среде.

4. ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАКАЧКИ ОБРАТНОЙ ЭМУЛЬСИИ

4.1. Изучение механизма тампонирования пористой среды, содержащей остаточную нефть, эмульсионным составам на основе Нефтенол НЗ с добавкой Нежеголя.

4.2. Моделирование закачки обратной эмульсии в комплексе с другими реагентами.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка составов и сравнительная оценка тампонирующих свойств обратных эмульсий для повышения нефтеотдачи»

Поддержание высоких уровней добычи нефти в значительной степени определяется фильтрационными характеристиками призабойной зоны пласта (ПЗП). Опыт разработки нефтяных месторождений свидетельствует о том, что в процессах первичного и вторичного вскрытия продуктивных пластов, глушения и ремонтных работ в скважинах, а также при их эксплуатации постепенно ухудшаются коллекторские свойства ПЗП. Чаще всего это является следствием отрицательного воздействия технологических жидкостей на водной основе, которые наиболее широко используются на данном этапе развития отрасли.

Альтернативными системами в этом плане являются составы на углеводородной основе-известково-битумные растворы (ИБР) и обратные эмульсии. Многокомпонентность и сложность приготовления ИБР ограничивают область их применения лишь первичным вскрытием продуктивных пластов с высокими температурными характеристиками. Обратные же эмульсии позволяют распространить диапазон их практического использования и на многие процессы нефтедобычи.

Эффективность использования таких эмульсий обусловлена их способностью к сохранению, восстановлению и повышению естественных коллекторских свойств пласта, широким спектром плотностей, структурно-реологических, фильтрационных и других технологических свойств, а также доступностью составляющих компонентов.

При этом в качестве внутренней фазы таких эмульсий можно использовать не только различные по составу воды, но и растворы кислот, щелочей и полимеров, а в качестве внешней среды нефть и нефтепродукты, а также их смеси. Это позволяет получать составы обратных эмульсий с различными функциями по отношению к коллектору ("инертные", растворители органических отложений и карбонатных пород, селективные, консистентные и твердые тампонирующие смеси, песконосители, жидкие пакеры и др.).

Расширение применения обратных эмульсий в бурении и нефтепромысловой практике во многом поможет росту качественных и количественных показателей технологических процессов нефтяной отрасли.

Следует отметить, что именно использование обратных эмульсий в отечественной практике вскрытия продуктивных пластов и глушения скважин позволило в полной мере оценить негативное влияние технологических жидкостей на водной основе на коллекторские свойства ПЗП. Разработка специальных составов обратных эмульсий способствовала появлению новых технологических процессов в нефтедобыче, а также повышению успешности и эффективности традиционных.

Последние годы характеризовались бурным развитием исследований как в области расширения номенклатуры химических соединений для получения и регулирования свойств составов обратных эмульсий, так и в плане их практического использования в нефтегазовой отрасли. В 80-х годах в странах Западной Европы удельный объем обратных эмульсии, использующихся, например, при бурении скважин, составлял около 10%, а для района Северного моря - 50% от общего объема технологических жидкостей.

Применение обратных эмульсий в нефтяной промышленности в России началось в конце 60-х - начале 70-х годов и постоянно расширяется. Наиболее широко в СНГ их используют в ОАО "Татнефть", "Коминефть", "Бело-руснефть", "Укрнефть", "Пермнефть",. "Главтюменнефтегазе" и ряде других.

Значительный вклад в экспериментальные исследования свойств обратных эмульсий, разработку их составов для использования в качестве буровых растворов при вскрытии продуктивных пластов внесли ученые России. Видное место среди них занимают JI.K. Мухин, K.JL Минхэйров, М.И. Липкес, Н.М. Касьянов, В.И. Токунов, И.Б. Хейфец, P.A. Хабибуллин, Н.И. Рылов, Б.В. Касперский, A.B. Казьмин и др.

Работами И.С. Кривоносова, H.A. Карташова, Д.Ф. Матвеева, О.Ф. Мар-тынцива, О.В. Позднеева и ряда других авторов положено начало применению различных составов обратных эмульсий в технологических процессах интенсификации добычи нефти.

В силу вышеизложенного можно полагать, что проблема создания новых эффективных обратных эмульсий для интенсификации добычи нефти и исследование их характеристик является весьма актуальной.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Сахраи Эгбаль

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

На основе анализа литературных данных показано, что создание технологий интенсификации нефтедобычи и повышения нефтеотдачи пластов, обеспечивающих эффективную разработку трудноизвлекаемых, в том числе и остаточных, запасов нефти с применением обратных эмульсий является одним из перспективных направлений в нефтедобыче. Развитие этих технологий может идти по пути поиска эффективных систем композиционных эмульгаторов, обеспечивающих агрегативную и термическую стабильность, высокие реологические характеристики и тампонирующее действие получаемых обратных эмульсий.

Разработаны агрегативно и термически устойчивые обратные эмульсии с использованием композиционных эмульгаторов и исследованы их реологические характеристики. Установлено, что полученные эмульсии обладают лучшими реологическими характеристиками по сравнению с эмульсией, полученной на основе используемого в эмульгаторе Нефтенол НЗ Эмультала.

Разработана методика сравнительных фильтрационных исследований тампонирующих свойств эмульсионных составов.

Сравнительными фильтрационными исследованиями на установке высокого давления НР-СР8 показана наиболее высокая тампонирующая способность обратной эмульсии, приготовленной на основе композиционного эмульгатора (Эмультал + Нежеголь в количестве 35 и 5% соответственно в составе эмульгатора).

Установлено, что кроме тампонирующих свойств полученные обратные эмульсии на основе композиционных эмульгаторов обладают нефтевы-тесняющими и нефтеотмывающими свойствами. Исследован коллоидно-химический механизм воздействия эмульсионных составов на фильтрационные характеристики пористой среды. На основании проведенных исследований по моделированию процессов, происходящих при последовательной закачке структурированного полиакриламида и обратной эмульсии на основе Нефтенола НЗ с добавкой Нежеголя показана перспективность применения обратных эмульсий в комплексе с другими реагентами для воздействия на пласт.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сахраи Эгбаль, 2005 год

1. Абрамзон A.A. Поверхностно-активные вещества. Свойства и применение. - Д.: Химия, 1981.

2. Орлов Г.А, М.Ш. Кендис, Глущенко В.Н., Применение обратных эмульсий в нефтедобыче. — М.: Недра, 1991.

3. Фролов И.Н. Коллоидная химия. — М.: Недра,-С. 346-349, С. 374378.

4. Стасюк М.Е., Зарипов С.З., Казьмии A.B. и др. Влияние буровых растворов на проницаемость трещиноватых пород.— М.: изд. ВНИИОЭНГ, 1985.

5. Глушенко В.И., Кендис М.Ш., Вакуленко Т.Е., Орлоа Г.А. Влияние вязкости углеводородной среды и объемного соотношения фаз на свойства обратных эмульсий. Нефтяное хоз-во.-1985.-№7.- С. 45-48.

6. Глазоа В.М., Трахман Г.И. Совершенствование методов интенсификации притока нефти к забою скважин путем кислотных обработок. М.: ВНИИОЭНГ, 1985.

7. Адельсон C.B., Вишнякова Т.П., Паушкин Я.М. Технология нефтехимического синтеза. — М.: Химия, 1985, -С.470-472, С.476-477, С. 479-480.

8. Абрамзон A.A. ПАВ: синтез, свойства, анализ, применение. — М.: Химия, 1988.

9. Ибрагимов Г.З, Сорокин В.А., Хисамутдинов Н.И. Химические реагенты для добычи нефти. — М.: Недра, 1986, С 227-228.

10. Ю.Тезисы докладов VI всесоюзной конференции по поверхностно-активным веществам и сырью для их производства Волгодонск, 1984, -С. 355-357.

11. Н.Ибрагимов Г.З и др. Применение химических реагентов для интенсификации добычи нефти. Справочник. — М.: Недра, 1991

12. Использование обратной эмульсии в добыче нефти. Нефтепромысловое дело, 1986, №6, -С. 374-378.

13. Глущенно В.Н., Кендис М.Ш., Орлов Г.А. Влияние объемного содержания фаз на свойства обратных эмульсий. Нефт. и газ пром-сть., 1985.- №2,- С. 35-36.

14. Глущенко В.Н., Орлов Г.А. Королев И.П. Глушение скважин обратными эмульсиями. Нефт. и газ пром-сть., 1985,- №4,- С. 3336.

15. Глущенко В.Н, Орлов Г.А, Мусабиров М.Х. Исследование фильтрации обратных эмульсий, стабилизированных ЭС-2. Нефт. и газ. пром-сть., 1987.- №2.- С. 40-42.

16. Грайфер В.И., Захаренко JL, Борисочев A.C., Трефилов Д. Нефтеотдача, 2003, №3, -С.37-39.

17. Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. -М.: Недра, 1982.

18. ОАО РИТЭК. Обратная водонефтяная эмульсия. ЗАО РИТЭК-Полисил, 2с.

19. Айдарбаев А., Нурсентов А. Подопытная нефть в компании Тур-гай-Петролеум. Нефть России, 2002, №5, С. 72-74.

20. Химеко-ГАНГ. Реагенты для повышения эффективности разработки нефтяных и газовых месторождений. — М.: Химеко-ГАНГ, 2003 С.5-6

21. Грей Дж.Р., Дарли Г.С.Г. Состав и свойства буровых агентов (промывочных жидкостей). Пер. с англ. — М.: Недра, 1985.

22. Орлова Г.А., Кендис М.Ш., Глущенко В.Н., Лерман Б.А. Использование обратных эмульсий в добыче нефти. М.: изд. ВНИИОЭНГ, 1986.

23. Орлов Г.А., Мусабиров М.Х., Давыдова А.И. и др. Исследование составов обратной эмульсии, обеспечивающей обработку по и забой ной зоны пласта а процессе глушения и текущего ремонта скважин. Нефтяное хоз-во.- 1985.- № 9,- С. 51-54.

24. Королев И.П., Глущенко В.Н, Кендис М.Ш., Орлов Г.А. Опыт и перспективы использования обратных эмульсий для тушения скважин. Нефтяное хоз-во.- 1986.- №10,- С. 59-62.

25. Шерстнев Н.М., Гурвич Л.М., Булина И.Г. и др. Применение композиций ПАВ при эксплуатации скважин.—М.: Недра, 1988.

26. Рылов Н.И., Захарова Г.И, Закачивание скважин в терригенных отложениях. -М.: изд. ВНИИОЭНГ, 1987.

27. Сафиуллин М.Н., Белов В.И., Емельянов П.В. и др. Строительство нефтяных скважин в Западной Сибири. — М,: над. ВНИИОЭНГ, 1987.

28. Сургучев М. Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. — М.: Недра, 1985. — 305 с.

29. Мищенко И. Т., Кондратюк А.Т. Особенности разработки нефтяных месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. — М.: Нефть и газ, 1996, -190 с.

30. Повышение уровня добычи нефти на месторождениях ОАО «Ноябрьскнефтегаз» в 1998-2005 г. Материалы конференции. — г. Ноябрьск, 1-4 декабря 1997 г. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 1998, - 412 с.

31. Борисов Ю. П., Воинов В. В., Рябинина 3. К. Влияние неоднородности пластов на разработку нефтяных месторождений. М.: Недра, 1970. —128

32. Желтов Ю. П. Исследования в области гидродинамики трещиноватых и литологически неоднородных пластов. Теория и практика добычи нефти. М: Недра, 1968. - С. 32 - 38.

33. Булгаков Р. Т., Газизов А. Ш., Юсупов И. Г. Ограничение притока в нефтяные скважины. — М.: Недра, 1976, 172 с.

34. Газизов А. Ш., Газизов А. А., Смирнов С. Р. Рациональное использование энергии пластовых и закачиваемых вод // Нефтяное хозяйство, 2000. № 6.-С. 44-49.

35. Мирзаджанзаде А. X. и др. О нелинейной фильтрации нефти в слоистых пластах // Нефтяное хозяйство, 1972. №1. - С. 44-48.

36. Применение полимеров в добычи нефти / Григоращенко Г. И., Зайцев Ю. В., Кукин В. В., и др. М.: Недра, 1978. - 213 с.

37. Kulike W. М., Haase R. Flow behaviour of dilute polyacrilamide solutions trough porous media. // Ind. Eng. Chem. Fundam., 1984, v.23. - pp. 308-315.

38. Некоторые особенности фильтрации растворов полиакриламидов в пористой среде / Соляков Ю. В., Кукин В. В., Григоращенко Г. И., и др. // Труды «Гипровостокнефти». -Куйбышев, 1974. Вып. XXII. - С. 174 - 179.

39. Швецов И. А. Теоретические и практические основы применения полимеров для повышения эффективности заводнения нефтяных пластов // Дисс.докт. техн. наук. — М.: ВНИИ, 1979. 365 с.

40. Физико-химическое воздействие на нефтяные пласты с целью повышения нефтеотдачи // Труды «Гипровостокнефти», Куйбышев, 1987. — 109 с.

41. Уркаев К. Г., Швецов И. А., Соляков Ю. В. Влияние проницаемости пористой среды на фильтрационные свойства растворов полимеров. — Нефтепромысловое дело, 1976, № 7. С 12 -17.

42. Галямов В. Г., Кукин В. В., Соляков Ю. В., и др. Исследование фильтрационных и нефтевытесняющих свойств сшитых полимерных систем // Труды «Гипровостокнефти», Куйбышев, 1984. С. 87 - 94.

43. А.С. 985255 СССР. Состав для изоляции водопритока в скважину / Город-нов В. П., Швецов И. А., Перунов В. П., и др. Опубл. в Б. И., 1982, № 48.

44. Hower W. J. Selective tamping of injection wells by structures received by a way of reaction polimerisation. // J. Petrol. Technol. 1957. T 9. №1 c. 26-30.

45. Анисимов H. И. Влияние реологии полимерных растворов на селективность фильтрации в слоисто-неоднородном пласте // Интервал, 2000, № 4 — 5.— С. 22 — 23.

46. Муслимов P. X. и др. Анализ технологической эффективности методов увеличения нефтеотдачи пластов по объектам ЗАО «Татнефтеотдача» // Интервал, 2001. №6. - С. 42-47.

47. Мусин M. M., Муслимов P. X., Сайфуллин 3. Г., Фаткуллин А. X. Исследование механизма заводнения неоднородных пластов. — Казань: Отечество, 2001.-352 с.

48. РД-29-0147585-079-92. Технология повышения выработки обводненных слоисто-неоднородных продуктивных пластов с применением составов на основе эфиров целлюлозы. — 24 с.

49. Девятов В. В., Алмаев P. X., Пастух П. И. и др. Применение водоизоли-рующих химреагентов на обводненных месторождениях Шаимского района. М.: ВНИИОЭНГ, 1995. 100 с.

50. Алмаев P. X., Девятое В. В. Влияние щелочных осадкообразующих составов на изменение проницаемости пород // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений, 1995, № 3. С. 49 - 52.

51. Арушанов М. П., Бученков JL Н. Регулирование подвижности вытесняющего агента при помощи внутрипластового осадкообразования / Тр. ВНИИ.- 1981, вып. 75.- С. 180-188.

52. Персиянцев M. Н. и др. Повышение нефтеотдачи неоднородных коллекторов. Оренбург: Оренбургское книжное издательство, 1999. - 224 с.

53. Горбунов А. Т., Бученков JI. Н. Щелочное заводнение. М.: Недра, 1989. -160 с.

54. Орлов Г.А., Кендис М.Ш., Глущенко В.Н. Применение обратных эмульсий в нефтедобыче. М.:Недра, 1991, 224 с.

55. Мухаметзянов Р.Н., Сафин С.Г., Каюмов JI.X. Промысловые испытания эмульсионных композиций для выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин.— Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений, 1999, №4, с. 30-33.

56. Химическая энциклопедия. — М.: изд. Большая российская энциклопедия, 1998,T.V,-C. 948-949.

57. Journal, Нефтегазовая вертикаль, 2003, №2, С.7-10, С. 13

58. Journal, Нефтегазовая вертикаль, 2003, №9-10, С.97

59. Journal, Нефтегазовая вертикаль, 2003, №15, С.28

60. Journal, Нефтегазовая вертикаль, 2003, №18, С.79

61. Щелкачев В.Н., Лапук Б.Б. Подземная гидравлика. — М.:изд. R@C Dynamics, 2001

62. Крянев Д.Ю., Чистяков А.А., Елисеев Н.Ю., Магадов Р.С. и др. Повышение нефтеотдачи пластов месторождений западной Сибири. — М.: над. РГУ Губкина, 1998

63. Davis Е. A., Fones S. С. Displacemene mechanisms of micellarsolueions. — Jorn. Pee. Eech., Dec. 16, 1968, №2, p. 1413-1428.

64. Ахметов A.T., Нигматулин Р.И., Федоров K.M. О механизме вытеснения Я? нефти из пористой среды мицеллярными растворами // Докл. АН СССР, Т.293,1,1987, с. 558-562.

65. Ахметов А.Т., Нигматулин Р.И., Федоров К.М. О многофазных фильтрационных течениях в пористых средах // Проблемы теории фильтрации.— М.: Наука, 1987, 216 с.

66. Akhmeeov А.Е., Znachkovskaya N. I. Investigation of Federation Motion of Immiscible Liquids in Porous Medium. Proceeding of the Int. Conf. «Flow Through Porous Media: Fundamentals and Reservoir Engineering Applications». Moscow, 1992. p. 98-101.

67. Koehler S. A., Hildegere S., Stone Н. A. Proceedings of 3rd Euro conference on Foams, Emulsions and their Applications. Analysis of pulsed drainage in a Hele-Shaw cell. 2000, p. 72-81.

68. Аванесян В. Г. Реологические особенности эмульсионных смесей. М.: Недра, 1980, 116 с.

69. Михайлов Н.Н., Остаточное нефтенасыщение разрабатываемых пластов, М: недра, 1992. 207с.