|
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
Do'stlaringiz bilan baham: |
