Технология закачки поверхностно-активных веществ (ПАВ)

На сегодняшний день в Китае разведанные геологические запасы нефти в месторождениях с низкой проницаемостью составляют более 5 млрд. тонн. В частности, в Чанцинском нефтяном месторождении преобладают залежи с низкой проницаемостью. После начала заводнения в таких залежах низкая проницаемость нефтяных и газовых коллекторов приводит к высокому давлению закачки воды и сложности в добыче. После прорыва воды и обводнения добывающих скважин большое количество остаточной нефти по-прежнему остаётся в пласте, а коэффициент извлечения составляет около 20%. В связи с этим, технология закачки поверхностно-активных веществ (ПАВ) обладает высоким потенциалом применения для увеличения нефтеотдачи пласта.

Водный раствор с концентрацией ПАВ менее критической концентрации мицеллообразования (ККМ) называется истинный раствор ПАВ (активная вода) и относится к низкоконцентрированным растворам/системам ПАВ. При закачке ПАВ, как правило, используются неионогенные ПАВ либо ПАВ с более стойкие к высокой минерализации пластовых вод анионные ПАВ (сульфонаты и сульфаты). Если вытесняющим агентов является истинный раствор ПАВ, то такой метод называется закачка истинного раствора ПАВ/активной воды и является самым простым методом закачки ПАВ.

 Механизм действия поверхностно-активного вещества (ПАВ):

1.Механизм низкого межфазного натяжения (межфазное натяжение снижается, угол смачивания увеличивается)

где W – работа адгезии

    —межфазное натяжение на границе фаз нефть-вода

    —краевой угол смачивания капли нефти к поверхности породы

2. Механизм изменения смачивания

   ПАВ уменьшает межфазное натяжение на границе нефть-вода, изменение смачиваемости увеличивает краевой угол смачивания, работа адгезии уменьшается, тем самым нефть легко отмывается от поверхности породы, в результате увеличивается нефтеотдача пласта.

  3. Уменьшить капиллярного сопротивления гидрофобного пласта

 ПАВ способен уменьшать капиллярное сопротивление гидрофобного пласта, другими словами, сопротивление вытеснению нефти водой за счёт капиллярных эффектов. Краевой угол смачивания увеличивается, сопротивление капиллярных сил уменьшается, ПАВ проникает в капилляры более мелкого радиуса, в которые ранее не проходило, тем самым повышается коэффициент охвата пласта и нефтеотдача.  

где, Pc - капиллярные силы;

σ  —— межфазное натяжение на границе фаз нефть-вода;

R —— радиус капилляра;

θ —— краевой угол смачивания капли нефти к поверхности породы.

  4. Механизм эмульгирования

    Капельки нефти, отмытые с поверхности породы поверхностно-активным веществом, образуют с вытесняющим агентом эмульсию по типу нефть в воде, которая образует сопротивление для жидкости в капиллярах. В результате увеличивается сопротивление в высокопроницаемых интервалах пласта, а закачиваемая вода проникает в интервалы с низкой проницаемостью, тем самым увеличивая коэффициент охвата пласта.

  5. Механизм коагуляции (соединение нефтяных капелек эмульсии при действии реагента)