книги из ГПНТБ / Ахметшин М.А. Применение поверхностно-активных веществ на нефтепромыслах Туркмении

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

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

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.

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:

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

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