Разработка нефтяных месторождений глава Понятия и параметры, определяющие процессы добычи углеводородов

8.1. Вытеснение нефти водными растворами поверхностно-активных 
веществ (ПАВ).
Из самого названия – поверхностно-активные вещества – 
следует, что добавление их в закачиваемую воду изменяют физические
и химические свойства водного раствора – вытеснителя нефти, снижается 
поверхностное натяжение на границе «вода-нефть», увеличивается гидро-
фильность поверхности поровых каналов, т.е. зерна породы становятся бо-
лее смачиваемые водой. Если какая-то часть остаточной нефти находится
в виде глобул, застрявших в сужениях поровых каналов, и под действием 
перепада давления не может двигаться, то при снижении поверхностного
натяжения эти глобулы (частицы нефти) будут деформироваться, изменять 
свою поверхность. Силы взаимодействия между молекулами нефти и по-
верхностью поровых каналов ослабнут, и глобулы смогут продвигаться че-
рез сужения поровых каналов. В процессе вытеснения нефти поверхностно-
активные вещества оказывают влияние на следующие взаимосвязанные 
факторы: межфазное натяжение на границе нефть – вода и поверхностное 
натяжение на границах вода – порода и нефть – порода, обусловленное ад-
сорбцией ПАВ на поверхностях поровых каналов. Кроме того, действие по-
верхностно-активных веществ, проявляется в изменении избирательного 
смачивания поверхности породы водой и нефтью, разрыве и отмывании
с поверхности пород пленок нефти, стабилизации дисперсии нефти в воде, 
приросте коэффициентов вытеснения нефти водной фазой при принуди-
тельном вытеснении и при капиллярной пропитке, в изменении относитель-
ных фазовых проницаемостей пористых сред [3,5,7]. 
8.2. Адсорбция ПАВ.
Адсорбция
– процесс выпадения ПАВ из водного 
раствора и оседания его на поверхности поровых каналов под действием 
сил меж молекулярного взаимодействия.
Адгезия
– прилипание молекул двух различных тел, вызванное взаим-
ным притяжением. Возникает между жидкими и твердыми телами. 
Пленочная нефть покрывает гидрофобную часть поверхности пор пла-
ста в виде тонкого слоя, либо в виде прилипших капель, удерживаемых си-
лами адгезии
. 
Работа сил адгезии
 
W
а
,
необходимая для удаления пленоч-
ной нефти с единицы поверхности пор в водную фазу, заполняющую поры, 
определяется уравнениями Дюпре или Дюпре – Юнга [1]. Лучше отмыва-
ют нефть воды или растворы хорошо смачивающие породу. 
Добавка к воде поверхностно–активных веществ, приводит к измене-
нию соотношения значений свободной поверхностной энергии благодаря 
адсорбционным процессам ПАВ на межфазных границах раздела. Под 
действием сил молекулярного притяжения ПАВ выпадают из водного рас-
твора и оседают на поверхности поровых каналов (сорбируют). Этот про-
цесс в значительной мере определяется удельной поверхностью коллекто-
ра и адсорбционной активностью поверхности пористой среды. 
Адсорбция ПАВ на гидрофобных участках поверхности пор, которые 
могут существовать в результате сорбции некоторых компонентов нефти, 

---

приводит к изменению поверхностных натяжений в соответствии с прави-
лом ориентации молекул. Данные обстоятельства и способствуют отделе-
нию нефти от поверхности поровых каналов. 
На гидрофильных участках поверхности пор сорбирование ПАВ к не-
производительным потерям ПАВ, и способствует прилипанию капель 
нефти к этим участкам. 
Количество А сорбируемого на поверхности зерен твердой породы 
ПАВ определяется изотермами Лэнгмюра [7]. 
)
(
вс
а
с
А


(8.1) 
и Генри 
а
с
А

(8.2) 
где 
с
– удельная концентрация ПАВ в воде, кг/м
3
, 
а
и 
в
– коэффициенты, 
определяемые экспериментальным путем. Поскольку ПАВ добавляется в 
нагнетаемую в пласт воду, то для определения количества сорбируемого на 
поверхности зерен твердой породы ПАВ используются уравнения фильтра-
ции воды с ПАВ и нефти, уравнения для определения водонасыщенности и 
расчета концентраций, при выводе которых использованы изотермы Генри 
или Лэнгмюра. Физические модели, используемые для описания происхо-
дящих в плате процессов две: поршневое и не поршневое вытеснение нефти 
водой, причем во втором случае используются модели Бакли –Леверетта, Ра-
попорта –Лиса и другие. Решение сформулированных задач осуществляется 
либо приближенными, либо численными методами. Для прямолинейно-
параллельной фильтрации при поршневом вытеснении нефти водой возмож-
но точное решение [7]. На рисунке 8.1 приведена схема поршневого вытесне-
ния нефти водным раствором ПАВ. Увеличение нефти в области 2 по срав-
нению с областью 1 (нефтяной вал) связано с дополнительной нефтью, вы-
тесняемой из области 1 за счет адсорбции ПАВ в области 1. 
Рис. 8.1.
Схема поршневого вытеснения нефти раствором ПАВ: 1 – 0<=х<х
сор
– область, в которой адсорбируется ПАВ; х
сор 
– фронт сорбции; 2 – х
сор
<х<х
*
область, 
занятая нефтью, вытесненной в результате воздействия ПАВ; x* – фронт вытеснения 
нефти водным раствором ПАВ; 3 – область вытеснения нефти чистой водой х
*
<х<х
ф
, 
где х
ф
– координата фронта вытеснения нефти водой; 4 – область пласта, неохваченная 
разработкой 

---