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

так, чтобы вокруг пластинок создавалось движение). Результаты опытов приведены в табл. 42.

Как видно из табл. 42, добавка неионогенного ПАВ ОП-Ю в воду значительно ускоряет отмыв нефти с поверхности кварца, стекла и мрамора и увеличивает количество отмытой нефти по сравнению с дистиллированной водой.

Добавка катионного ПАВ катапииа А в воду замедляет про­ цесс отмыва, увеличивает количество нефти, отмытой со стекла и кварца, по сравнению с дистиллированной водой, но ухудшает отмыв нефти с поверхности мрамора.

Были, проведены также опыты с нефтью Кюровдагского место­ рождения, которая, как указывалось выше, содержит нафтеновые кислоты. Пленку нефти получали на пластинках стекла, мрамора

ОП-Ю.

Опыты по отмыву нефти щелочной водой в течение 48 ч показа­ ли, что с пластинки стекла отмывалось 36% общего количества пленочной нефти. С пластинок же мрамора и полевого шпата нефть не отмывалась, что объясняется меньшей степенью гидро­ фильное™ их поверхности. Процесс отмыва при различных добав­ ках ПАВ ОП-Ю завершается в основном в течение 24 ч. С увели­ чением концентрации ПАВ ОП-Ю отмыв нефти возрастает.

При концентрации 0,01% ОП-Ю в щелочной воде количество отмытой нефти по сравнению с опытами без добавки ПАВ увели-

168

чивалось с 36 до 98% для стекла, с 0 до 80% — для мрамора и с 0 до 75% — для полевого шпата.

Жесткой водой со стеклянной пластинки в течение 48 ч было отмыто 9% нефти, а с пластинок мрамора и полевого шпата отмыва не было. Как и в предыдущем случае, с увеличением кон­ центрации ОП-10 скорость отмыва и количество отмытой нефти возрастают. При прочих равных условиях со стеклянной пластин­ ки отмывалось большее количество нефти, чем с мрамора и поле­ вого шпата. Так, при концентрации ОП-Ю 0,025% отмыв нефти с пластинки стекла увеличился от 9 до 90,8%, мрамора — от 0 до 68,5% и полевого шпата — от 0 до 61,5%. При дальнейшем повы­ шении концентрации ОП-Ю отмыв увеличивался незначительно.

Морской водой с пластинки стекла в течение 48 ч было отмыто 3% нефти, с пластинок мрамора и полевого шпата отмыва не бы­ ло. При 0,05%-ном растворе ОП-Ю в воде количество отмытой нефти увеличилось с поверхности стекла от 3 до 69,6%, мрамора — от 0 до 65,6%, полевого шпата — от 0 до 51,6%- При дальнейшем повышении концентрации ОП-Ю до 0,07% количество отмытой нефти практически не увеличивалось.

Речной водой за 48 ч с пластинки стекла было отмыто 6% неф­ ти, а с пластинки мрамора и полевого шпата отмыва не было.

При концентрации ОП-Ю в воде 0,05% количество отмытой нефти увеличилось по сравнению с отмывом без ПАВ с поверх­ ности стекла от 6 до 64,8%, мрамора — от 0 до 58,7% и полевого шпата — от 0 до 40%. Увеличение концентрации ОП-Ю до 0,07% заметного увеличения отмыва не дает.

Таким образом, опыты показали, что под воздействием различ­ ных вод и растворов в них ПАВ ОП-Ю происходит неравномерное утончение нефтяной пленки на различных твердых поверхностях и ее разрыв на микронеоднородностях этих поверхностей. Неф­ тяная пленка под действием молекулярных сил стягивается в от­ дельные капли и'линзы. Этот процесс происходит самопроизвольно за счет уменьшения свободной поверхностной энергии.

При разрыве пленки нефти жесткой, морской и речной водами на всех поверхностях образуются большие капли и линзы, а при

ОП-Ю в указанные воды скорость разрыва пленки уменьшается, но отмыв возрастает; остающиеся капли имеют малые размеры и краевые углы смачивания.

Ускорение процессов разрыва и отмыва происходит благодаря адсорбции ПАВ, облегчающей диспергирование нефти на поверх­ ности и улучшающей смачивание ее водой. При добавке ОП-Ю количество отмытой со всех пластинок нефти увеличивается. Наилучшне результаты при этом получаются при щелочной пластовой воде, наихудшие — при речной.

Количество нефти, отмытой жесткой пластовой водой, больше,

169

чем морской водой. Отмыв нефти с пластинки полевого шпата по­ лучается наименьшим. Это объясняется меньшей степенью гидрофильностн его поверхности по сравнению с мрамором и стеклом. Вместе с тем следует отметить, что количества нефти, отмытой с полевого шпата и мрамора, в случае применения щелочной и жесткой вод близки по величине.

Возрастание скорости разрыва пленки и количества отмытой нефти при добавке ПАВ в указанные воды дает основание исполь­ зовать этот эффект для различных технологических процессов до­ бычи нефти.

Были проведены исследования с целью установления влияния на отмыв пленки нефти температуры и скорости движения по ней воды. Цилиндры из стекла и кварца с пленкой нефти Арланского месторождения на наружной поверхности приводили во вращение в пресной воде и водных растворах ОП-Ю и углекислого газа при различных температурах. С увеличением скорости вращения ци­ линдра отмыв возрастал. Наилучшие результаты были получены при применении раствора углекислого газа. Замечено, что отмыв нефти с поверхности цилиндра происходит в значительно меньшей степени, чем с плоской. Значительное повышение окружной ско­ рости вращения цилиндра существенного увеличения отмыва с поверхности не'дает.

Г л а в а VIII

КАПИЛЛЯРНОЕ ВПИТЫВАНИЕ

Одним из основных факторов, определяющих процесс вытесне­ ния нефти водой из пористой среды, является капиллярное впи­ тывание. Роль этого фактора особенно сильно проявляется при вытеснении нефти водой из неоднородных пластов, содержащих включения малопроницаемых пород или же состоящих из много­ численных пропластков с проницаемыми границами раздела. В практике разработки нефтяных залежей возможны случаи, ког­ да вода капиллярно впитывается в нефтенасыщенную, нефте-га- зонасыщенную, нефте-водонасыщенную или же нефте-водо-газо- насыщенную породы. Исследования в области капиллярного впитывания достаточно подробно описаны [5, 93].

диусу капилляра (R = r). Высота поднятия более полярной жид­ кости в капилляре, содержащем менее полярную жидкость или газ, определяется формулой

170

где ут и уг— плотность соответственно жидкости и газа или более и менее полярной жидкости.

Так как разница между плотностями жидкости и газа большая, то капиллярное впитывание воды в породу при прочих равных условиях больше при наличии в породе газа, а не нефти.

Капиллярное впитывание воды в нефтенасыщенную породу мо­ жет происходить только при убыли поверхностной энергии систе­ мы порода — вода — нефть, так как процесс впитывания является самопроизвольным. Убыль поверхностной энергии возможна при разрыве пленки нефти на твердой поверхности.

Если капиллярное впитывание веды не наблюдается при отсут­ ствии ее в нефтенасыщенной породе, то оно вполне возможно при ее наличии, так как процесс проникновения воды в породу будет

коактивной нефти приводит к такой гидрофобизации поверхности песка, при которой впитывание воды оказывается невозможным. С повышением содержания остаточной воды в породе, насыщен­ ной керосином, высота капиллярного впитывания воды и скорость впитывания убывают; в породе же, насыщенной высокоактивной нефтью (бакинские нефти), содержащей нафтеновые кислоты, а также нефтью, содержащей асфальтены и смолы (нефти восточных районов), возрастают.

При отсутствии остаточной воды в песке, насыщенном кероси­ ном, значения скорости и высоты впитывания в этот песок различ­ ных по химическому составу вод (дистиллированная, пластовая отложений девона и карбона) практически одинаковы,’ при нали­ чии ее— различны.

Нефтерастворнмые ПАВ гидрофобизируют поверхность песча­ ника и таким образом снижают, а в некоторых случаях доводят до нуля впитывание в него воды.

Были проведены опыты и с дегазированной девонской нефтью. Установлено, что гидрофобизирующие свойства нефти проявляются полностью после длительного контакта ее с поверхностью песчани­ ка (более 15 сут): капиллярная пропитка отсутствует.

Большое влияние на капиллярное впитывание воды оказывает температура. Опыты с арланской нефтью карбона показали, что впитывание начинается с 35° С и интенсивно возрастает с увеличе­ нием температуры до 80° С.

Исследования проводились с образцами песчаников этого же месторождения, отобранными при бурении на безводном извест­ ковобитумном растворе. Образцы экстракции не подвергали, но донасыщали керосином для сохранения условий, близких к естест­ венным. Образцы были загерметизированы сразу после подъема на

171