XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Нефть и продукты ее переработки используются для решения множества задач, таких как производство топлива, смазочных материалов, строительство автодорог и т.д., что значительно упрощает жизнь людей. По сравнению с пятидесятыми годами прошлого века проектная нефтеотдача уменьшилась вдвое. Это связано с тем, в недрах остается порядка 60% запасов нефти. Без применения методов интенсификации добычи из пласта добывается около 20 % ископаемого. При применении вторичных методов коэффициент добычи увеличивается лишь вдвое.

С целью повышения данного показателя активно используются третичные методы повышения нефтеотдачи. Они подразделяются на четыре группы:

химические методы

газовые

тепловые

микробиологические

Примерно с 2010 г. наблюдается существенное увеличение использования химических методов, по сравнению с газовыми и тепловыми. А также увеличение областей применения этих методов за счет технологических достижений и заметное повышение их эффективности.

Одним из химических методов является использование поверхностно-активных веществ (ПАВ). ПАВ - химические вещества, особенностью строения которых является их дифильность, выраженная в ассиметрии полярности гидрофильных и гидрофобных групп в молекуле ПАВ.

При накапливании их на поверхности соприкосновения двух термодинамических фаз,  таких как жидкость - воздух, жидкость - твердое тело, нефть – вода происходит образование адсорбционного слоя между фазами, где снижается поверхностное натяжение за счет снижения поверхностной энергии межфазного слоя. Термодинамика этого процесса объясняется самопроизвольной ориентацией полярных и неполярных группировок ПАВ, в связи с этим ПАВ сближает физико-химические свойства граничащих фаз.

По типу гидрофильных групп поверхностно-активные вещества можно разделить на

анионные (анионактивные)

катионные (катионактивные)

амфотерные (амфолитные)

неионные (неионогенные)

Катионные ПАВ более активны в кислых растворах, анионные в щелочных, а амфотерные — в тех и других. Неионогенные ПАВ это те, которые не диссоциируют на ионы при растворении в воде.

По растворимости в маслах и воде ПАВ классифицируют на водо-, водомасло- и маслорастворимые. Особое значение имеют водомаслорастворимые ПАВ. Чаще всего их применяют в системах нефть — вода, поскольку достаточно длинные углеводородные радикалы в молекулах таких веществ обеспечивают растворимость в углеводородах, а гидрофильные группы — растворимость в воде.

В технологии повышения нефтеотдачи чаще всего применяются неионогенные поверхностно-активные вещества (НПАВ). Это связано с тем, что они полностью растворяются в пластовых водах, не создавая осадка, который при этом создают большинство ионогенных ПАВ.

Поверхностно-активные вещества в нефтехимии применяют для обра­ботки призабойных зон пласта для различных целей:

увеличение скорости освоения скважин;

увеличение производительности скважин;

увеличение эффективности солянокислотных обработок;

снижение отрицательного влияния воды и других промывоч­ных жидкостей на продуктивный пласт при проведении в скважинах ремонтных работ;

селективная изоля­ция притоков пластовых вод.

Механизм действия ПАВ в пористой среде таков, что при уменьшении поверхностного натяжения на границе раздела фаз размер капель воды в среде нефти уменьшается в несколько раз. При этом мелкие капли вытесняются в скважину из пласта намного быстрее и при меньшей затрате энергии, чем крупные капли. А это значит что, снижению меж­фазового натяжения на границе нефть—вода сопутствуют увеличение скорости и полноты вытеснения воды нефтью из призабойной зоны.

Также некоторые ПАВ, помимо уменьшения поверхностного натяжения, создают еще и гидрофобизацию поверхности пор в породе. Проще говоря, они ухудшают способность пор смачиваться водой. Так как твердые частицы породы лучше смачи­ваются нефтью, чем водой, нефть легко растекается в порах, вытесняя оттуда пленочную воду, которая превращается в мелкие капли и уносится фильтратом из призабойной зоны в скважину.

Технология обработки призабойной зоны с помощью ПАВ такова, что концентрированный раствор ПАВ закачивают через трубы насосом в скважину до тех пор, пока не заполнится все поровое пространство. Радиус зоны обработки будет зависеть от типа ПАВ, толщины пласта и характеристики его пород. В пласте ПАВ адсорбируются на поверхности поровых пространств призабойной зоны и на границе раздела нефть-вода, где и происходит физико-химическое воздействие. Таким образом снижается приток воды к скважине, тем самым облегчая приток нефти.

Метод закачки водного раствора ПАВ наиболее эффективен в качестве первичного метода вытеснения нефти. При увеличении обводненности пласта эффективность этого метода снижается, поэтому необходимо подбирать дополнительные методы для повышения добычи нефти.

Литература:

Поверхностно – активные вещества: Справочник. Амбрамзон А. А., Бочаров В. В., Гаевой Г. М. и др./.- Л.: Химия.- 1984. 376 с.

Боровская Л.В. Электронный учебно-методический комплекс дисциплины «Физическая и коллоидная химия: учебно-методический комплекс дисциплины» Учебное пособие. ФГУП НТЦ «ИНФОРМРЕГИСТР» Депозитарий электронных изданий. Москва 2010 .

Электрокоагуляционная очистка воды от коллоидных ПАВ. Боровская Л.В., Доценко С.П.//Современные наукоемкие технологии. 2010. № 4.

Чеников И.В. Химия и физика нефти: учебное пособие / Кубан. гос. технол. ун-т. – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2010. – 269с.

Яненко В.И., Крезуб А.П., Дегтярева Л. Применение синтетических ПАВ в качестве добавки к буровым растворам при вскрытии продуктивных пластов. Обзорн. информ. М., ВНИИОЭНГ. Сер. Бурение, 48 с., 1987.

Шерстнев Н.М., Гугвич Л.М., Булина И.Г. Применение композиций ПАВ при эксплуатации скважин. М., Недра, 184 с., 1988.

Токунов В.И., Саушин А.З. Технологические жидкости и составы для повышения продуктивности нефтяных и газовых скважин. М., ООО "Недра-Бизнесцентр", 711 с., 2004.

Сидоровский В.А. Вскрытие пластов и повышение продуктивности скважин. М., Недра, 256 с., 1978.

Код для цитирования: Скопировать