Увеличение нефтеотдачи пластов

Нефть - природное топливо, сформировавшееся несколько миллионов тысяч. В настоящее время многие месторождения уже разработаны, другие заморожены на будущее. Потребность в нефтяном топливе постоянно растет, как и цены на нефтяные продукты, поэтому с каждым годом все острее встает вопрос повышения нефтеотдачи пластов. Третичные методы добычи на основе закачивания в пласт поверхностно-активных реагентов более энергоемки и дают тяжелую нефть низкого качества. Системы DSA100 с камерой давления позволяют моделировать пластовые условия по высоким давлениям и температуре и оптимизировать параметры процесса.

1. Взаимодействия: раствор ПАВ - нефти и раствор ПАВ - горная порода
2. Смачивание: краевой угол между раствором ПАВ, нефтью и породой постепенно становится 90° или больше (см. рис.)
3. Удаление: нефть уходит с поверхности породы в виде маленьких капель
4. Эмульгирование: нефть и раствор ПАВ образует стабильную эмульсию / микроэмульсию
5. Извлечение: эмульсия поднимается из пласта на поверхность
6. Деэмульгирование: эмульсию разрушают и отделяют нефть от раствора ПАВ

Определение межфазного натяжения между раствором ПАВ и нефтью, а также краевого угла в трехфазной системе (порода - нефть - раствор ПАВ) позволяют количественно определить капиллярное давление и возмож-ность извлечения нефти. Согласно уравнению Юнга снижение поверхностного натяжения приводит к сни-жению краевого угла, т.е. к улучшению смачивания поверхности водными растворами ПАВ.

Ранее исследования межфазного натяжения и краевого угла смачивания при высоких давлениях и температурах не проводились. Они требуют специальную камеру, выдерживающую давление до 700 бар и температуры выше 100°С. По техническим причинам оборудование, в котором проводится эксперимент, не должно контактировать со средами, только в этом случае возможно корректное измерение межфазного натяжения.

Измерительная система, предлагаемая фирмой KRUSS, состоит из прибора для измерения краевого угла смачивания DSA100 и камерой высокого давления (например, РА3210). Данная система позволяет определять поверхностное / межфазное натяжение и краевой угол смачивания при давлениях до 70 МПа, а также визуально наблюдать за поведением материалов в этих условиях. Отвердевание или разбухание образца может дать дополнительную информацию о свойствах системы.

Выше приведено изображение капли масла в воде под поверхностью горной породы (известняка) при давлении 5 МПа и температуре 50°С, полученное с помощью прибора краевого угла DSA100 с камерой высокого давления. Газы, кото-рые частично растворяются с жидкой фазой, сильно влияют на межфазное натяжение и краевой угол. Растворимость газа можно наблюдать визуально по изменению индекса рефракции жидкости, особенно это заметно для н-пентана (становится более прозрачным) при адсорбции СО2. Межфазное натяжение нефть-вода слегка снижается при увеличение давления.