XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

В данной статье представлены материалы о факторах физико-химической природы влияющие на смачиваемость горных пород. Существует множество методов воздействия на нефтяные коллекторы с целью получения экономической выгоды, но многие методы зависят от коэффициента смачиваемости породы и возникает задача по управлению им. Смачиваемость поверхности породы является самым важным параметром при добыче, от него зависят многие показатели разработки любого месторождения.

Чтобы удовлетворить растущий мировой спрос на энергию, нефтегазовые компании вынуждены работать во все более суровых условиях и использовать инновационные методы для поиска новых возможностей повышения эффективности. В то же время необходимо соблюдать строгие экологические цели.

Смачиваемость поверхности пласта пористой средой газом позволяет собрать важную информацию по этой сложной теме, и помогает решить инженерно-технические полевые задачи при добыче нефти и газа.

Смачиваемость пласта сильно влияет на процесс нефтеотдачи. Карбонатные коллекторы, которые содержат более 60% запасов нефти в мире, обычно являются преимущественно нефтенасыщенными или смешанными, и очень неоднородными с естественными трещинами. Неоднородность и масляная влажность приводят к низкой эффективности извлечения нефти (<30% в среднем) в карбонатных коллекторах, потому что нефть в матрице не может эффективно вытесняться нагнетаемым рассолом, а неблагоприятная смачиваемость препятствует капиллярному впитыванию.

Типизация смачиваемости пород коллекторов:

Традиционная типизация смачиваемости представляет из себя тенденцию одной жидкости распространяться или присоединятся к твердой поверхности в присутствие других несмешивающихся жидкостей:

Схема 1 – Типизация смачиваемости пород коллекторов.

-Было доказана на практике, что до миграции нефти и газа в ловушку пласт породы были полностью гидрофильными.

Процесс образования микроструктурной смачиваемости:

В процессе гидрофилизации уменьшается количество свободных пор, а нефть заполняет поры разного размера и форм, изменения конфигурации порового пространства в присутствии УВ конфигурации сглаживается. Перечисленные явления приводят к необходимости изучению физикагидрофилизации на микроуровне, так как они формируют микроструктурную смачиваемость. В результате адсорбции активных компонентов нефти на поверхности нефти вмещающих пород формируются участки с измененной смачиваемостью.

Возникновение смачиваемости на микроуровне определяется стадиями формирования и изменения залежей углеводородов, можно выделить этапы:

Первичное замещение воды нефтью

Адсорбционное взаимодействия нефти с минералами

Периодическое заполнение ловушки водой

Изменение пластового давления

Схема 2 – Этапы изменения залежей углеводородов.

Сам процесс образования микроструктур смачиваемости состоит из

(рис.1):

Проникновения нефти в гидрофильную пору

Смешиваемость смачиваемости

Самопроизвольная пропитка

Вынужденная пропитка

Если рассматривать отдельные поры расположения в них нефти и воды регулируется капиллярными силами, которые зависят от локальных градусов кривизны границы раздела фаз и наличие водонефтяных пленок на поверхности пор. Рассмотрим формулу Юнга-Лапласа, которое отвечает за капиллярное давление P_c в процессе образования микроструктуры смачиваемости:

Формула 1 - Р_c – капиллярное давление; r₁ и r₂ – радиус кривизны; σ – поверхностное натяжение; П(h) – расклинивающее давление.

Рисунок 1 – Схема процесса образования микроструктуры смачиваемости.

Расклинивающее давление П(h) контролирует и локальный угол смачивания (