ВКР. Диплом_ВКР_Тудегешев. Анализ технологии полимерного заводнения в различных геологических условиях месторождений западной сибири
 Скачать 4.9 Mb.
|
1.2 Современные подходы к полимерному заводнению.В последние годы все большую популярность получает заводнение, в состав которого входит несколько компонентов: поверхностно-активное вещество (ПАВ), щелочной агент и сам полимер. Такое воздействие на пласт называется щелочно – ПАВ – полимерное заводнение или же ASP – заводнение. Полимер для такого типа заводнения был разработан в 80-х годах 20-го века компания Shell в США. Поверхностно-активное вещество при оптимальных параметрах образует солюбилизированную систему (микроэмульсию). За счет этого величина межфазного натяжения достигает сверхнизких значений, что способствует снижению остаточной нефтенасыщенности при вытеснении. Щелочной агент помогает защитить раствор ASP от двухвалентных ионов, снижает адсорбцию ПАВ на породе и образует при контакте с «активной» нефтью дополнительные поверхностно-активные компоненты, которые приводят к снижению межфазного натяжения. Он также изменяет смачиваемость породы и регулирует соленость. В качестве щелочного агента используются гидроксид и карбонат натрия, силикат натрия, фосфат натрия, гидроксид аммония и т.д. Полимер повышает эффективность вытеснения за счет увеличения вязкости раствора ASP. Используются два типа полимеров: полиакриламид, как правило, частично гидролизованный (HPAM), и полисахарид – ксантановая смола. Также, при наличии кислой нефти ПАВ вступает в реакцию с серой в результате чего происходит дополнительное образование некоторого объема ПАВ [2]. Получается, что в данном методе каждый компонент раствора оказывает свое определенное воздействие на пласт. Компания «Салым Петролеум Девелопмент Н.В.», совместная компания с ПАО «Газпром нефть» и Shell, в 2008 году начала изучение оптимального состава АСП. Очень важно подобрать состав реагента, который будет удовлетворять геологическим и техническим параметрам и особенностям закачиваемого пласта. Проведя испытания в 2009 году на одной из скважин было установлено, что с помощью данного заводнения можно выработать до 30% остаточной нефти. На Западно-Салымском месторождении применяется технология ASP-заводнения. В 2014-2015 годах на месторождении было пробурено 5 скважин и построено необходимое оборудование: установка смещения, блок разделения эмульсии и трубопровод АСП. С 2016 года начали закачку реагента в пласт. По прогнозам специалистов применение технологии АСП-заводнения в ближайшие 15 лет позволит добыть дополнительно до 25 млн тонн нефти, что означает увеличение КИН примерно на 10% в целом по месторождению. На тех участках, где непосредственно будет использоваться данная технология ожидается прирост КИН на 15-20%. Использование ASP-заводнения на территории Ханты-Мансийского автономного округа увеличит объем добываемой нефти примерно на 2,35 млрд тонн [2]. Из-за наличия особенностей в пластовых условиях ASP-заводнение, наряду с другими химическими заводнениями, стало масштабно применяться в Китае. Первые промысловые испытания прошли в 1992 году на месторождении Шэнли. Результат от ASP-заводнения приведены в таблице 1. Таблица 1 – Результаты применения ASP заводнения на пилотных и промышленных испытаниях в Китае  * означает расширенное промышленное испытание, которое полностью подготовлено к промышленному испытанию. ** означает промышленные испытания, которые очень близки к промышленному применению с небольшим количеством проблем. Из таблицы 1 видно, что КИН по трем месторождениям в среднем увеличился на 20 %. Эта информация доказывает, что ASP заводнение является наиболее перспективным из химических методов. К примеру, при использовании обычного полимерного заводнения прирост КИН составил 11%. Технология ASP заводнения вступила в стадию коммерческого применения в Китае в Daqing с 2014 года. Добыча сырой нефти в результате заводнения ASP в 2016 и 2017 годах составила 3,51 млн. тонн и 4,07 млн. тонн, что составляет 9 % и 11 % годовой общей добычи нефти соответственно. В настоящее время Daqing имеется 24 активных промышленных блока с ASP заводнением, покрывающих начальные геологические запасы на 3.3 % (209 млн. тонн). До 1 мая 2017 года совокупная добыча нефти в результате заводнения ASP на нефтяном месторождении Daqing составила 21,57 млн. тонн на сумму около 10 млрд долларов США. Ежегодную добычу нефти с применением ASP заводнения на месторождении Daqing можно увидеть на рисунке 1.  Рисунок 1 – Ежегодная добыча нефти с применением ASP заводнения на месторождении Daqing При применении ASP заводнения вред на окружающую среду резко снижается. Для данной технологии не требуется дополнительная инфраструктура, следовательно, количество отходов уменьшается. Реагенты нетоксичны и используются в бытовой химии, к примеру ПАВ и сода, полимеры применяются в водоочистке. Срок нефтедобычи при ASP заводнении колеблется в среднем 3-5 лет, а при традиционном заводнении эта цифра достигает десятилетия. [3] Эффективность метода будет выше, если на месторождении: низковязкая нефть (10 мПа·с в пласте), низкая температура (от 45 до 50 °С), средняя или высокая проницаемость ( от 500 до 5000 мД), большие запасы. Анализ международного опыта исследования и использования метода ASP заводнения, позволяет сделать следующие выводы: КИН в промысловых и лабораторных испытаний колеблется около 0,2 выполнимость, потенциал и эффективность ASP заводнения продолжает расти, исходя из результатов промышленного применения, а также усовершенствование химических реагентов применение ASP технологии в промышленных масштабах в России возможно только при увеличении объема фундаментальных и прикладных исследований механизма вытеснения нефти из пластов с использованием процесса ASP заводнения и усовершенствовании его промышленных испытаний на нефтяных месторождениях, производство отечественного ПАВ, создание технологии подбора ASP реагентов для различных месторождений позволят уменьшить стоимость барреля нефти, добытого при использовании данной технологии. Помимо ASP заводнения интересным направлением является работа с нанокомпозитами. За основу берется водорастворимый полимер КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза) к которому добавляют наночастицы алюминия Al и меди Cu для уменьшения чувствительности к температуре и минерализации вод, а также для более эффективного вытеснения трудноизвлекаемой нефти. В качестве исследования была отобрана нефть с месторождения Гала Апшеронского полуострова. Были использованы: водорастворимый полимер КМЦ, нанопорошки алюминия и меди размерностью 40-60 нм, прибор для определения поверхностного натяжения DSA30 (Kruss, Германия) и метод определения Pendantdrop (PD), прибор для определения вязкости – вискозиметр от Brookfield, прибор для измерения краевого угла смачиваемости DSA30 и метод определения Sessiledrop (PD). По таблице 2 и рисунку 2 видно, что все составляющие нанокомпозитов положительно влияют на уменьшение вязкости нефти [4]. Таблица 2 – Значение вязкостей исследуемых образцов
Продолжение таблицы 2
 Рисунок 2 – Изменение вязкости образцов Как видно из таблицы 2 и рисунка 2, все составляющие предложенных полимерных нанокомпозитов способствуют уменьшению вязкости нефти. Из результатов исследований следует, что хоть наночастицы Al и Cu и уменьшают вязкость сырой нефти, но в составе наносистемы с КМЦ значение вязкости нефти уменьшается больше. Этот факт можно объяснить тем, что в составе полимерного нанокомпозита наночастицы распределены равномерно и их влияние на нефть сильнее благодаря большей площади взаимодействия. Если взглянуть с другой стороны, то можно сказать, что находящиеся в составе полимерного нанокомпозита наночастицы в некоторой степени стабилизируются самим полимером, что приводит к уменьшению влияния процесса агломерации, а это увеличивает общую площать наночастиц. Если сравнивать нанопорошки Al и Cu, то по данным представленных в таблицах видно, что нанокомпозиты в составе которых есть Al сильнее уменьшают коэффициент вязкости, чем нанокомпозит с Cu. Объясняется это тем, что у алюминия реакционная способность выше чем у меди. Уменьшение коэффициента вязкости напрямую влияет на эффективность заводнения, потому что нефть становится более подвижной с ростом уменьшения вязкости. Еще одним фактором, влияющий на эффективность заводнения, является поверхностное натяжение, которое в свою очередь зависит от химического состава. Так ароматические углеводородные соединения имеют наибольшее поверхностное натяжение, парафиновые обладают наименьшим, а нафтеновые расположились посередине, при условии одинаковом числе углеводородных атомов. Из таблицы 3 и рисунка 3 видно, что исследуемые нанокомпозиты в связке c Al и Cu благоприятно сказываются на снижении поверхностного натяжения нефти. Таблица 3 - Поверхностное натяжение исследуемых образцов
 Рисунок 3 – Изменение поверхностого натяжения Уменьшение поверхностого натяжения объясняется тем, что КМЦ проявляет свойства поверхностно – активного вещества. Под влиянием нанопорошков Al и Cu нефть окисляется из-за чего увеличивается количество парафиновых соединений, а ароматических уменьшается, что приводит к снижению поверхностного натяжения. Значения угла смачивания также изменялись, что видно из таблицы 4 и рисунка 4. Таблица 4 – Краевой угол смачивания
 Рисунок 4 – Изменение краевого угла смачивания Влияние частиц нанопорошка Al на изменение краевого угла сильнее, чем частицы нанопорошка Cu. С уменьшением краевого угла смачивания поверхность становится более гидрофильной, что в свою очередь увеличивает нефтеотдачу [4]. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||