Файл: Бабалян, Г. А. Физико-химические процессы в добыче нефти.pdf

ной ранее методике определяли величину их адсорбции. Раствор асфальтенов был составлен концентрацией 300 мг в 100 адл ке­ росино-бензольной смеси.

В табл. 5 приведены толщины адсорбционных пленок при предельных значениях адсорбции асфальтенов.

Здесь так же, как и в случае статической адсорбции, отно­ шения Аг'-Аі для обоих песков близки, что подтверждает ранее

водился таким образом, что­ бы по всей длине колонок сохранялась постоянная скорость филь­

трации. Результаты исследований приведены на рис. 16. Эти иссле­ дования показывают значительные расхождения между расчетны­ ми данными по динамической теории адсорбции газов ЖЗТ и фак­ тическими. Расхождения со временем возрастают.

Изучалось также влияние на адсорбцию концентрации нефте­ растворимых ПАВ, минералогического состава песка, содержа-

47

ния остаточной воды и нефти в песке и скорости фильтрации ра­ створа.

Опыты проводились с керосиновым раствором ОП-4 концентра­ цией 0,05, 0,08 и 0,1%. Раствор фильтровался через кварцевый песок с проницаемостью 0,5 д. Скорость фильтрации составляла 8,32 см/ч. Опыты показали, что с уменьшением концентрации раст­ вора уменьшается величина предельной адсорбции и увеличивает­ ся объем раствора ПАВ, необходимый для ее достижения.

Эмпирическая зависимость между временем достижения пре­ дельной адсорбции в пористой среде (та) и концентрацией (С) при указанной скорости фильтрации имеет вид:

Числовые коэффициенты формулы будут меняться в зависимо­ сти от природы ПАВ, характеристики песка и т. д.

На величину предельной адсорбции здесь также оказывает влияние минералогический состав песков. В отличие от статических условий максимум адсорбции ОП-4 наблюдается на песке КС, а не на песке апшеронского яруса с высокой карбонатностью. Это мож­ но объяснить изменением условий адсорбции. В опытах, проведен­ ных в динамических условиях, пески первоначально насыщаются керосином. Смачивание керосином затрудняет в последующем про­ никновение молекул растворенного вещества в многочисленные микротрещины и щели, что несколько снижает величину адсорб­ ции.

Сказывается на величине предельной адсорбции и наличие в песке остаточной воды. Фильтрация 0,1 %-ного керосинового раство­ ра ОП-4 со скоростью 8,32 см/ч через кварцевый песок показала, что в отличие от опыта в отсутствие остаточной воды здесь не уда­ ется достигнуть предельной адсорбции даже при фильтрации раст­ вора в количестве, равном 50 объемам порового пространства. При наличии в песке остаточной щелочной воды адсорбция больше, чем при наличии жесткой воды.

Адсорбция ОП-4 в присутствии остаточной воды на песке апше­ ронского яруса с большей карбонатностью меньше, чем на песке КС. Это объясняется тем, что при насыщении карбонатных пород водой все мелкие трещины заполняются ею, и адсорбция в этих породах нефтерастворимого ОП-4 затрудняется.

Была установлена следующая эмпирическая зависимость ско­ рости продвижения фронта предельной адсорбции (Одр) от скоро­ сти фильтрации (Оф):

^пр =

где К — коэффициент, величина которого меньше единицы. Он учи­ тывает природу ПАВ, растворителя, адсорбента, удельную поверх­

ность его и т. д.

Учитывая возможность использования для обработки приза-

48

бойной зоны активных компонентов нефтей, исследовалась адсорб­ ция их из высокоактивной нефти сураханской свиты Балаханы- Сабунчи-Романинского месторождения Апшеронского полуострова, содержащей 1,3% нафтеновых кислот. По свойствам она может быть отнесена к малосмолистым (5,6%), малосерннстым (0,12%) и слабопарафинистым (2,26%) нефтям нафтено-метанового клас­ са. Плотность нефти 0,870 г/см3, поверхностное натяжение на гра­ нице с дистиллированной водой — 21,4, с пластовой жесткой водой

—19,5 и пластовой щелочной водой — 2,0 эрг/см2.

Опрекращении адсорбции судили по величине поверхностного натяжения нефти на выходе из образца. Для того чтобы поверх­ ностное натяжение нефти при фильтрации через кварцевый песок достигло первоначального значения, необходимо было прокачать объем ее, эквивалентный 10—12 объемам порового пространства. Если в песках имеется остаточная вода, интенсивность адсорбции из нефти активных компонентов резко снижается.

Было исследовано также влияние добавок синтетических ПАВ к нефти на процесс адсорбции ее активных компонентов. Добавка 0,08% неионогенного ПАВ (ОП-4) в нефть при наличии в песке остаточной воды увеличивает интенсивность адсорбции. Это связа­ но с улучшением отмыва воды нефтью с поверхности песка и уве­ личением из-за этого адсорбирующей поверхности.

На основе проведенных исследований можно делать следующие выводы.

На величину адсорбции ПАВ значительное влияние оказывает минералогический состав песков. При прочих равных условиях с увеличением карбонатное™ и глинистости пород адсорбция воз­ растает.

Адсорбция синтетических ПАВ, нафтеновых кислот, смол и ас­ фальтенов на песках является многослойной. Предельная адсорб­ ция для синтетических ПАВ достигается при значительно меньших концентрациях, чем для асфальтенов, смол и нафтеновых кислот. Нафтеновые кислоты, смолы и смеси нафтеновых кислот и смол адсорбируются в значительно большем количестве, чем синтети­ ческие ПАВ. На величину адсорбции оказывают влияние свойства растворителя. Адсорбция нафтеновых кислот из ксилоловых раст­ воров (ароматических углеводородов) значительно больше, чем из керосиновых. Нафтеновые кислоты и асфальтены почти пол­ ностью подавляют адсорбцию смол.

Величина адсорбции асфальтенов из нефти и из растворов неф­ ти в керосине меньше, чем из керосино-бензольных растворов ас­ фальтенов. При адсорбции асфальтенов на песках адсорбционное равновесие достигается но истечении нескольких десятков часов.

Адсорбция смол, независимо от характеристики минералогиче­ ского состава пород, убывает с ростом температуры и давления. Адсорбция нафтеновых кислот с повышением давления остается неизменной и убывает только с ростом температуры. Адсорбция

смол начиная с некоторого давления имеет тенденцию к стабили­ зации,- то же наблюдается и с адсорбцией нафтеновых кислот с ростом температуры.

Величина предельной адсорбции в динамических условиях мень­ ше, чем в статических. Для достижения предельной адсорбции при ■'наличии в песке остаточной воды требуется фильтрация больших объемов растворов ОП-4, чем при ее отсутствии.

6.ВЛИЯНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АКТИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ НЕФТИ

СПОРОДОЙ НА ФИЛЬТРАЦИЮ НЕФТИ

Адсорбция оказывает значительное влияние и на фильтрацию углеводородной жидкости. Скорость фильтрации в песчанике не­ полярных углеводородных жидкостей уменьшается с увеличением их вязкости более интенсивно и в большей степени при добавле­ нии к ним олеиновой кислоты. Результаты непрерывной фильтра­ ции через несцементированный песок проницаемостью 16 д сле­ дующих друг за другом керосиновых растворов стеариновой кис­ лоты различной концентрации показали, что интенсивное затуха­ ние фильтрации наблюдается уже при малых концентрациях. Затухание наблюдалось и при фильтрации указанных растворов через сцементированный песок проницаемостью 1,2 д и через же­ лезный порошок. Процесс затухания фильтрации начинается не сразу. До начала его имеется стабильный участок. Фильтрация раствора стеариновой кислоты в керосине быстро затухает и при наличии в песке остаточной воды.

Интенсивно адсорбируются жирные кислоты и глиной. Адсорб­ ция бентонитовой глиной масляной и пальмитиновой кислот из ра­ створа четыреххлористого углерода оказалась на целый порядок больше, чем для асфальтенов и смол— молекулярный вес этих кислот (соответственно 88 и 256) приблизительно в 10 раз мень­ ше, чем средний молекулярный вес смол (800) и асфальтенов (2500). В отличие от жирных кислот низкомолекулярные нафтено­ вые кислоты, выделенные из топлива Т-1, при концентрациях в ке­ росине до 2% не приводят к затуханию фильтрации.

Значительное затухание фильтрации через песок вызывают до­ бавки в керосин асидола, содержащего 46% высокомолекулярных нафтеновых кислот с молекулярным весом 160—183 и кислотным числом 305—350. При концентрации в керосине асидола 1 и 3% наблюдается стабильная фильтрация, но она резко затухает при концентрации 5%. С ростом концентрации раствора до 3% ско­ рость фильтрации увеличивается.

Аналогичное явление наблюдалось и при добавке малых коли­ честв олеата свинца и нефти к неполярным растворителям. Суще­ ствует оптимальная концентрация этих веществ, при которой объ­ емная скорость фильтрации достигает максимума.

При фильтрации 5%-ного раствора асидола в керосине через песок вначале объемная скорость фильтрации возрастает, затем