Использование поверхностно-активных веществ.

Прочность структуры, которую образуют в нефти частицы асфальтенов, зависит от того, насколько развиты сольватные слои, окружающие эти частицы. Адсорбция на частицах асфальтенов молекул ароматических соединений может обеспечить высокую стабильность сольватных слоев, а взаимодействие между отдельными частицами будет ослаблено. Выше уже упоминалось о том, как влияют смолы на структурно-механические свойства асфальтено-содержащей нефти. С увеличением отношения содержания смол и содержанию асфальтенов структурно-механические свойства нефти становятся менее заметными. Смолы, молекулы которых содержат ароматические соединения, адсорбируются на асфальтенах и ослабляют взаимодействие их частиц.

Интенсивно адсорбируются на границах раздела фаз поверхностно-активные вещества. В лабораториях кафедры эксплуатации нефтяных месторождений изучалось влияние поверхностно-активных веществ на аномалии вязкости пластовых и дегазированных нефтей.

Прежде всего было изучено влияние на реологические параметры нефти нефтерастворимых поверхностно-активных веществ. Исследовались следующие ПАВ:

а) оксиэтилированные алкилфенолы, торговая марка СП-4;

б) блоксополимер окиси этилена и окиси пропилена, производство ФРГ, торговая марка сепарол-29;

в) оксиэтилированные жирные кислоты, - стеарокс – 4;

г) оксиэтилированные жирные спирты, - неонол.

Эти ПАВ непосредственно растворялись в нефти. Концентрации ПАВ устанавливались от 0,01 до 0,07% масс. Все перечисленные ПАВ уменьшают аномалии вязкости пластовых нефтей Арланского месторождения, но наиболее активно действует на нефть СП-4. В табл.1 приведены некоторые данные о влиянии СП-4 на нефть.

Таблица 1 – Влияние СП-4 на реологические параметры нефти скв.108

Примечание: песчаник проницаемостью 90 мД.

ПАВ не только уменьшает аномалии вязкости нефти, но и очень сильно уменьшает аномалии подвижности нфти при ее фильтрации в пористой среде. При этом влияние ПАВ на реологические параметры вполне отчетливо даже при очень низких концентрациях: 0,01 и 0,04 вес%.

Важно отметить, что после введения в нефть ПАВ исчезают сверханомалии вязкости и подвижности нефти. Если эта нефть некоторое время не движется, находится в покое, то эффективная вязкость и подвижность ее при низких скоростях не увеличиваются.

К сожалению, вводить в нефть в пласте поверхностно-активные вещества пока еще представляется затруднительным. Обогащать пластовую нефть ПАВ оказывается возможным лишь за счет нефтерастворимых компонентов, входящих в состав водорастворимых неионогенных ПАВ типа СП-10.

СП-10 используется для закачки в пласт в виде водных растворов для увеличения нефтеотдачи. Как и СП-4 водорастворимое ПАВ СП-10 представляет собой оксиэтилированный алкилфенол. В состав молекул СП-10 входят полярные цепочки, состоящие из полиоксиэтиленовых групп. Число групп оксиэтилена в этих молекулах различно, но в среднем их 10 на один моль алкилфенолов. Но в СП-10 содержатся и молекулы, в которых число групп окиси этилена 4 и меньше. Такие компоненты растворимы в углеводородах. Иными словами, в составе товарного СП-10 имеется и ПАВ типа СП-4, т.е. нефтерастворимое вещество. Оказалось, что нефтерастворимые компоненты Сп-10 способны диффундировать из водных растворов в нефть, контактирующую с раствором. Скорость диффузии, измеренная М.К.Рогачевым, оказалась около 1,6∙10^-5 см/сек.

Чтобы установить как действует на нефть, находящуюся в контакте с водными растворами СП-10, диффундирующие в нее нефтерастворимые компоненты последовательно через различные промежутки времени измерялись основные реологические и фильтрационные параметры нефти.

Таблица 2 – Влияние водных растворов ПАВ на реологические свойства нефти.

Оказалось, что контакт нефти с 0,05% водным раствором СП-10 приводит к таким последствиям, как и непосредственное растворение в нефти 0,01÷0,03 вес.% СП-4.

В водном растворе СП-10 может растворяться некоторое количество СП-4. Контакт нефти с водным раствором композиции ПАВ, содержащим 0,05 вес.% СП-10 и 0,01 вес.% СП-4, особенно заметно уменьшает аномалии вязкости нефти. Эти данные приведены в табл.2. Они свидетельствуют, что контакт пластовой нефти с водным раствором СП-10, особенно композицией СП-10 и СП-4, ведет к ослаблению аномалий вязкости.

Для изучения реологических параметров аномально-вязкой нефти в пласте необходимо разработку вести с закачкой в пласт водных растворов СП-10 или композиций СП-10 и СП-4. Этот процесс испытывается в настоящее время на Арланском месторождении.

Увеличение нефтеотдачи, наблюдаемое при этом, сокращение объемов попутно добываемой воды из пласта, является результатом воздействия ПАВ на межфазное натяжение на границе нефти с водой, изменения краевого угла смачивания, а также улучшения реологических параметров пластовой нефти. ПАВ из его водных растворов диффундирует в нефть, остающуюся в пористой среде сзади фронта вытеснения ее водой. При этом облегчается вытеснение капельной и пленочной нефти и нефти, оставшейся в низкопроницаемых линзах.

Введение в парафинистую нефть ПАВ снижает температуру застывания. Так, у Узеньской нефти после растворения в ней неионогенного ПАВ VУ-3827 (США) температура застывания снизилась с 32 до 25ºС. Подвижность нефти, содержащей ПАВ при температуре ниже температуры насыщения парафином, выше, чем у исходной нефти в 1,5-2 раза.

ПАВ являются перспективным средством воздействия на аномально-вязкую пластовую нефть. При их введении в нефть существенно уменьшаются ее аномалии вязкости и подвижности как при пластовой температуре, так и в случае снижения температуры в пласте.