Застосування лугів, кислот, пін, емульсій

Під терміном „лужне заводнення” розуміють нагнітання в пласт реагентів, розчини яких мають лужну реакцію. Концентрація розчинів, що під час цього використовуються, складає переважно 0,05-5 % та в деяких випадках може досягати 25-30 %. Найбільш сильну лужну реакцію мають розчини їдкого натрію і силікати натрію. Якраз ці продукти і рекомендуються як основні реагенти для підвищення нафтовилучення пластів. Вони обидва активно взаємодіють з кислотними компонентами нафт, іонами жорсткості, що їх містять у собі води (пластова і яка нагнітається), породою колектора. Дослідження останніх років проте віддають перевагу силікату натрію і його суміші з їдким натрієм.

Застосування методу лужної дії ґрунтується на взаємодії лугу з рідинами (пластовими і тими, що нагнітаються) та породою пласта, в результаті якої відбувається зміна поверхневих характеристик системи „нафта-вода-порода”, а, отже, і умов витіснення нафти водою. Основними факторами, що визначають підвищення нафтовіддачі, є зниження міжфазного натягу, емульгування нафти і зміна змочуваності породи. Але все це відбувається завдяки реакції нейтралізації кислотних компонентів нафти з утворенням солей лужних металів, що є поверхнево-активними речовинами (ПАР). Утворення ПАР супроводжується адсорбційно-десорбційними процесами і масопереносом продуктів взаємодії з нафтової фази у водну.

Зниження міжфазного натягу відбувається у вузькому інтервалі концентрацій лугу, який є характерним для кожної нафти.

Найкращі результати дає застосування лужного заводнення на родовищах з високоактивними нафтами (вміст органічних кислот перевищує 2,5 мг КОН/г) та у гідрофобних малоглинистих колекторах.

Метод застосування сірчаної кислоти полягає в нагнітанні у пласт невеликих (≈ 0,15 % порового об’єму) облямівок кислоти у концентрованому вигляді, що проштовхуються через поровий простір пласта звичайною водою. Для цього застосовують технічну кислоту з концентрацією до 96 %.

Кислота вступає в реакцію з пластовою нафтою. При цьому відбувається сульфування ароматичних сполук, які вміщує нафта, і утворення поверхнево-активних сульфокислот, що є розчинними у воді. Розчиняючись у воді, що нагнітається в пласт після сірчаної кислоти, вони зумовлюють зниження міжфазного натягу на границі нафта-вода всього до 3-4 мН/м. А за такого зниження міжфазного натягу не варто очікувати суттєвого зниження залишкової нафтонасиченості.

Паралельно з утворенням сульфокислот тут відбувається утворення кислотного гудрону (в’язкої смолистої маси), який впливає на водопроникність (рухливість води). Цей процес повинен покращити ступінь охоплення пласта заводненням.

Використання під час заводнення пін та емульсій знижує рухливість води, яка витісняє нафту, внаслідок чого змінюється напрямок її потоку. Основний результат нагнітання піни в промите водою пористе середовище полягає у суттєвому зменшенні водопроникності. Тільки в разі використання суміші ПАР, що знижують міжфазний натяг на границі нафта-вода до дуже низьких значень, нагнітання піни в пористе середовище може призвести до збільшення залишкової нафти.

Підвищення нафтовіддачі, завдяки застосуванню емульсій нафти в розчині лугу чи розведеному розчині ПАР, ґрунтується також на досягненні рівномірності просування фронту витіснення шляхом створення підвищеного опору в зонах, де вода, що нагнітається, має найбільшу рухливість.