Файл: Ахметшин М.А. Применение поверхностно-активных веществ на нефтепромыслах Туркмении.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 37
Скачиваний: 0
М. А. А Х М Е Т Ш И Н , Г. Г. СО ЛО МАТИ Н
ПРИМЕНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНО АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
НА НЕФТЕПРОМЫСЛАХ ТУРКМ ЕНИИ
ТУРКМЕНСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО А ш х а б а д — 1 9 6 4
ГОС. ПУБЛИЧНАЯ
6111.6 н.АУЧно-ТЕ.ч;; е с ка л
Д95 _______БИБЛИОТБНА СССР
i f С } С
иь 2ъ
Вброшюре кратко рассмотрен механизм действия
поверхностно-активных веществ (ПАВ) |
в |
пористой |
|
среде. Описана |
сущность физико-химических |
явлений, |
|
происходящих |
при вскрытии нефтяного |
пласта буре |
нием и перфорацией, а также в процессе ремонтных
работ при эксплуатации скважин.
Освещен опыт применения ПАВ па промыслах Туркмении при добыче нефти и показана технико-эко
номическая |
их эффективность. |
|
Описаны перспективы применения ПАВ в нефтяной |
||
промышленности. |
|
|
Брошюра |
предназначена |
для операторов, мастеров |
и инженерно-технических |
работников нефтедобываю |
|
щей промышленности. |
|
ВВЕДЕНИЕ
За текущее семилетие добыча нефти в СССР увели чится более чем в два раза и достигнет 240 млн т в год. Этому будет способствовать освоение новых место рождений и повышение продуктивности работающих скважин.
На многих месторождениях нефть и газ содержатся в плотных и малопроницаемых породах, заполняя про странство между частицами породы. Сопротивление, оказываемое породой при движении нефти к скважи нам, особенно велико в областях пластов, непосредствен но прилегающих к стволу скважины, за счет радиаль ного сужения площади фильтрации. Нефтяники неус танно изыскивают и совершенствуют методы, улучшаю щие связь скважины с пластом и облегчающие течение нефти в призабойной области пласта. К таким методам относятся механические (гидравлический разрыв пласта и торпедирование забоев скважин), химические (обра ботка призабойной зоны пласта соляной кислотой и глинокислотой), тепловое (прогрев призабойной зоны электропечами и т. п.) и физико-химическое воздейст-. вне на призабойную зону пласта.
По современным представлениям сущность гшдрав-
' 'з
лического разрыва пластов заключается в том, что на забоях скважин создают высокие давления, превышаю щие в 1,5— 2 раза гидростатический напор жидкости, в результате чего пласт расслаивается, существующие трещины расширяются и развиваются по пласту, обра зуются новые трещины. При последующей закачке в скважину вязкой жидкости, содержащей песок, трещи ны заполняются песком, чем предупреждается смыка ние их стенок.
Создание в призабойной зоне пласта одной или нескольких трещин приводит к увеличению средней про ницаемости пласта в зоне распространения трещин и к улучшению условий притока жидкости.
Для улучшения притока нефти и газа к скважинам
иногда применяют торпедирование. Процесс |
торпеди |
|
рования для улучшения |
притока нефти и газа |
состоит |
в том, что заряженную |
взрывчатым веществом |
торпеду |
(бомбу) спускают в скважину и взрывают против про |
дуктивного пласта. При взрыве торпеды образуется сеть мелких и крупных трещин, радиально расходящихся в направлении от скважины. В результате теплового воз действия расплавляются парафино-асфальтовые отло жения на стенках скважины. Пульсация давления по сле взрыва способствует также удалению забившего фильтрационные отверстия осадка. Все эти факторы об легчают условия притока нефти и газа к скважине.
Кислотные обработки забоев скважин основаны на способности различных кислот (соляной НС1, плавико вой HF) и их смесей растворять карбонатные, глини стые и в некоторой степени кварцевые породы, сла гающие продуктивные горизонты скважин, а также раз личные взвеси, отлагающиеся и загрязняющие фильт рующую поверхность призабойной зоны. В результате кислотного воздействия происходит очистка фильтрую-
4
щеп поверхности призабойной зоны и увеличение ее проницаемости, вследствие чего значительно улучша ются условия притока нефти к забою скважин.
Тепловой метод воздействия на призабойную зону скважин применяется с целью ликвидации отложений парафина и смолистых веществ на стенках скважины и в порах пласта и осуществляется либо циркуляцией го рячей нефти пли воды, либо путем прогрева призабой ной зоны скважины специальными электропечами. При этом осажденный на стенках скважины и порового про странства пласта парафин расплавляется, вследствие че го естественная фильтрационная (пропускная) способ ность пласта полностью восстанавливается.
К физико-химическим методам обработки - забоев скважин относят закачку в скважину растворов поверх ностно-активных веществ (ПАВ), активной нефти и воз духа. Эти методы применяются для уменьшения степе ни обводненности и увеличения продуктивности сква жины.
Описанию физико-химических методов воздействия на призабойную зону пласта в основном и посвящается данная брошюра.
1. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ (ПАВ) В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ
1. Общие положения
Наряду с объемными свойствами горных пород, нефти, воды и газа во многих процессах, происходя щих в нефтяных пластах, большое значение имеют свой ства пограничных слоев соприкасающихся фаз (поро да-нефть, порода-вода, нефть-вода) нефтяного пласта. Проявление этих свойств обусловлено тем, что нефтя ной пласт, содержащий одновременно нефть, воду и газ, состоит из большого числа небольших по размеру час тиц горных пород.
Когда тело представлено большим сплошным куском, то число молекул, расположенных в его поверхностном слое, по сравнению с остальным числом молекул, за ключенных во всем его объеме, очень мало, поэтому свойства тел почти не зависят от поверхностных моле кул, а обусловливаются, главным образом, совокуп ностью молекул, заключенных внутри объема тел, и за висят от их массы.
Иначе обстоит дело при дроблении (диспергирова нии) тела. По мере диспергирования тела суммарная поверхность частиц постоянно возрастает, а вместе с ней возрастает и число поверхностных молекул по срав нению с числом молекул, находящихся внутри частиц.
6
В таких случаях явления, происходящие в поверхност ном слое, становятся более ощутимыми, чем явления, происходящие внутри объема. Чем более диспергирова но тело, тем большую роль играют поверхностные явления.
Как возрастает |
общая поверхность раздробленного |
||||
материала, можно проследить на |
примере измельче |
||||
ния куба. |
Общая |
поверхность |
граней |
куба |
с дли |
ной ребра |
1 см равна 6 см2. Если |
его разрезать на ку |
|||
бики с длиной ребра 1 мм, то суммарная |
поверхность |
||||
граней новых кубиков будет в 1 0 раз больше — |
60 см2. |
При длине ребра 0,01 мм, общая поверхность всех гра ней достигнет 6000 см2.
Дисперсность характеризуется удельной поверх ностью S1, под которой понимают отношение общей поперхностн S дисперсной фазы к общему ее объему V:
s .= - f- |
(1) |
Чем мельче частицы дисперсной фазы, тем больше удельная поверхность системы. В самом деле, если при нять, что все частицы шарообразны, то поверхность еди ницы объема St будет равна отношению поверхности частицы S к ее объему V, но
S=4~r- , a v = - i - 7:r3, поэтому
|
S, |
( 2 ) |
где г — |
радиус отдельной частицы. |
|
Таким |
образом, удельная поверхность |
дисперсной |
системы — |
величина, обратная линейным размерам час |
тиц дисперсной фазы. Эту величину называют, как ука зывали выше, дисперсностью или степенью дисперснос-
7
тн системы. С уменьшением размеров частиц дис персной системы степень дисперсности ее увеличи
вается.
Измельчение не только увеличивает число частиц и общую поверхность, но и меняет другие свойства сис тем. Если кусочек породы растереть в ступке и высы пать в воду, то получится грубодисперсная система, на зываемая суспензией. Сплошная среда (в данном слу чае вода) называется дисперсионной, а фаза, дисперги рованная на мелкие частицы и находящаяся в объеме воды, называется дисперсной.
Эмульсии — это тоже дисперсные системы с жидкой поверхностью раздела жидкость-жидкость или жидкостьгаз. Эмульсии образуются капельками одной жидкости (например, нефти) в среде другой жидкости (например, воды). Чтобы такая система (эмульсия) могла сущест вовать, необходимо наличие несмешпвающнхся жидкос тей. Сплошная среда (вода) является дисперсионной, а капельки нефти, равномерно распределенные во всем объеме дисперсионной среды, составляют дисперсную фазу.
Следовательно, как в суспензиях, так и в эмульсиях, суммарная поверхность дисперсной фазы, иначе говоря поверхность соприкосновения (раздела) дисперсной фа зы и дисперсионной среды, может составить очень боль шую величину. Чем меньше частицы дисперсной фазы, тем больше внутренняя поверхность раздела между фа зами, заметнее роль граничащих слоев и связанных с ними поверхностных явлений.
Жидкости и газы движутся в нефтяных пластах в мельчайших каналах, образованных либо системой со общающихся друг с другом пор между частицами гор ной породы, либо трещинами в скелете плотного песча ника, известняка и т. д. Поровые каналы имеют чрезвы-
8
чайно малые поперечные размеры, которые резко и хао тически меняются в пространстве вследствие непра вильной формы и разнообразных размеров частиц, сла гающих пористую среду.
Породы продуктивных пластов разделяются по раз меру частиц на три основные группы: псаммиты, алев
риты и пелиты [ 1 2]. |
|
|
|
|
|
|
|
Первая группа — |
пески или |
псаммиты |
— |
состоит |
|||
преимущественно из |
частиц размером |
1 — 0 , 1 |
мм. |
||||
вторая — алевриты — |
из |
частиц |
размером |
0 , 1 — |
0 , 0 1 |
||
мм и третья |
— пелиты — |
содержит частицы |
размером |
||||
меньше 0 , 0 1 |
мм. |
|
|
|
|
|
|
Если принять, что среднезернистый песок представ
лен песчаниками, средний диаметр |
которых составляет |
0 , 2 мм, то максимальный диаметр |
поровых каналов |
составляет всего несколько сотых долей миллиметра. А если подсчитать поверхность поровых каналов в 1 зП среднезернистого песчаного пласта, то она составит ве личину свыше 20000 м2 или более двух гектаров. В мел козернистых песках эти поверхности имеют величину в
несколько раз большую. |
|
|
|
Поры пласта по величине |
их диаметра |
делятся |
|
на сверхкапиллярные, |
капиллярные и субкапилляр |
||
ные [1 2]. |
|
|
|
Сверхкапиллярные |
каналы |
имеют диаметр |
больше |
0,5 мм и площадь сечения около 0,2•мм2, поэтому капил
лярные силы здесь большой роли |
не играют |
и жид |
|
кость движется в них, подчиняясь |
законам |
гидравли |
|
ки. Эти каналы могут образовываться |
в |
породах, |
имеющих достаточно крупные зерна, например, в гра вийных (породах.
Капиллярные каналы имеют диаметр от 0,5 до 0,0002 мм. При движении в них жидкости в числе действую щих сил проявляются поверхностные силы, возникаю