Результат интеллектуальной деятельности: Эмульгатор инвертной эмульсии для увеличения нефтеотдачи пластов

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к эмульгаторам инвертных эмульсий для увеличения нефтеотдачи пластов.

Известен эмульгатор - стабилизатор инвертных эмульсий (пат. RU №2320403, МПК B01F 17/14, B01F 17/22, C09K 8/035, опубл. 27.03.2008 г., бюл. №9), включающий маслорастворимое поверхностно-активное вещество - ПАВ, углеводородный растворитель и глицерин при следующем соотношении компонентов, мас. %: маслорастворимый ПАВ - 10,0-30,0, глицерин - 0,5-2,5, углеводородный растворитель - остальное. В качестве маслорастворимого ПАВ эмульгатор содержит Ca-фосфадин - продукт взаимодействия смеси жирных кислот растительных масел, который представляет собой концентрат фосфатидный (кофос), смоноэтаноламином или диэтаноламином и комплексообразователем - оксидом кальция.

Недостатком известного эмульгатора является низкая эффективность его применения для увеличения нефтеотдачи пластов с высокоминерализованными пластовыми водами хлоркальциевого типа из-за низкой эмульгирующей способности по отношению к высокоминерализованным пластовым водам хлоркальциевого типа и низкой стабильности образующихся эмульсий.

Известен эмульгатор инвертных эмульсий (пат. RU №2296614, МПК B01F 17/22, C09K 8/035, опубл. 10.04.2007 г., бюл. №10), включающий маслорастворимое ПАВ и углеводородный растворитель при следующем соотношении компонентов, мас. %: маслорастворимое ПАВ - 5-30, углеводородный растворитель - остальное. В качестве маслорастворимого ПАВ он содержит активную основу эмульгатора, полученную взаимодействием алканоламина и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным растворителем С₈-С₂₂ при нагревании.

Недостатками известного эмульгатора являются низкая эмульгирующая способность и низкие реологические характеристики образующихся эмульсий.

Известен эмульгатор инвертных эмульсий (пат. RU №2336291, МПК C09K 8/035, C09K 8/36, опубл. 20.10.2008 г., бюл. №29), который содержит, мас. %: продукт переработки таллового масла на основе высших жирных кислот - 6,2-22,0, калиевый щелочной реагент - 4,2-13,5, воду - 4,5-14,6, растворитель - неароматическое легкое минеральное масло - остальное.

Недостатком известного эмульгатора является низкая эффективность его применения для увеличения нефтеотдачи пластов с высокоминерализованными пластовыми водами хлоркальциевого типа из-за несовместимости с высокоминерализованными пластовыми водами хлоркальциевого типа, которая выражается в выпадении объемных неорганических осадков и потере эффективности эмульгатора.

Известен эмульгатор, который используется для приготовления гидрофобной эмульсии для обработки нефтяных пластов (пат. RU №2379326, МПК C09K 8/584, опубл. 20.01.2010 г., бюл. №2). Указанный эмульгатор представляет собой углеводородный раствор сложных алконоламиновых эфиров и амидов олеиновой кислоты и добавок неионогенных ПАВ.

Недостатком известного эмульгатора является низкая эффективность его применения для увеличения нефтеотдачи пластов с высокоминерализованными пластовыми водами хлоркальциевого типа из-за низкой эмульгирующей способности по отношению к высокоминерализованным пластовым водам хлоркальциевого типа и низкой стабильности образующихся эмульсий.

Известен эмульгатор, который используется для приготовления эмульсионного состава для ограничения водопритоков, выравнивания профиля приемистости и глушения скважин (пат. RU №2539484, МПК C09K 8/42, C09K 8/506, опубл. 20.01.2015 г., бюл. №2). Указанный эмульгатор включает в качестве активного вещества продукт взаимодействия жирных кислот и аминов, в качестве добавки - неионогенное ПАВ и в качестве растворителя - спирт, при следующем соотношении компонентов, мас. %: продукт взаимодействия жирных кислот и аминов - 2-80, неионогенный ПАВ - 2-60, спирт - остальное.

Недостатком известного эмульгатора является низкая эффективность его применения из-за ограниченной зоны обработки пласта за счет низкой эмульгирующей способности и низкой вязкости образующихся эмульсий.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому эмульгатору является эмульгатор-стабилизатор инвертных эмульсий (пат. RU №2613975, МПК B01F 17/00, C09K 8/00, C11D 1/04, C11D 3/43 опубл. 22.03.2017 г., бюл. №9), включающий маслорастворимое ПАВ Неонол АФ₉-6 и олеиновую кислоту в соотношении 2:1 и углеводородный растворитель при следующем соотношении компонентов, мас. %: Неонол АФ₉-6 и олеиновая кислота - 15-39, углеводородный растворитель - остальное.

Недостатком эмульгатора является низкая эффективность действия из-за низкой вытесняющей способности по отношению к нефти.

Технической задачей предложения является повышение эффективности действия эмульгатора за счет увеличения вытесняющей способности по отношению к нефти.

Техническая задача решается эмульгатором инвертной эмульсии для увеличения нефтеотдачи пластов, содержащим маслорастворимое поверхностно-активное вещество - ПАВ Неонол АФ₉-6, олеиновую кислоту и углеводородный растворитель.

Новым является то, что эмульгатор дополнительно содержит кокамидопропилдиметиламин или олеиламидопропилдиметиламин, а в качестве углеводородного растворителя используют печное или дизельное топливо при следующем соотношении компонентов, мас. %:

причем массовое соотношение олеиновой кислоты и кокамидопропилдиметиламина или олеиламидопропилдиметиламина составляет от 1:1,5 до 1,5:1.

Для приготовления эмульгатора инвертной эмульсии для увеличения нефтеотдачи пластов используют:

- Неонол АФ₉-6, представляющий собой оксиэтилированный изононилфенол со степенью оксиэтилирования 6;

- олеиновая кислота, представляющая собой ненасыщенную жирную кислоту общей формулы CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COOH, по внешнему виду маслянистую жидкость, не растворимую в воде;

- печное или дизельное топливо, представляющее собой жидкую смесь углеводородов с температурой застывания ниже 0°С и температурой самовоспламенения выше 40°С;

- кокамидопропилдиметиламин, представляющий собой органическую вязкую жидкость желтого цвета без осадка и посторонних включений, характеризуемую аминным числом в пределах 109,0-114,0 мг HCl/г (ТУ 2413-027-04706205-2015);

- олеиламидопропилдиметиламин, представляющий собой органическую вязкую жидкость от желтого до коричневого цвета без осадка и посторонних включений, характеризуемую аминным числом в пределах 90,0-105,0 мг HCl/г и кислотным число не более 5,0 мг (ТУ 2413-027-04706205-2015).

Механизм действия эмульгатора заключается в следующем. За счет правильно подобранного состава компонентов эмульгатора образование эмульсии происходит благодаря одновременному действию первичного и вторичных стабилизаторов, которые образуются при реакции кокамидопропилдиметиламина или олеиламидопропилдиметиламина и олеиновой кислоты. Совокупность действия стабилизаторов эмульсии обеспечивает диспергирование водной фазы в масляной, препятствует коалесценции капель дисперсной фазы, гидрофобизирует поверхность твердой фазы и снижает фильтрационные потери при закачке в пласт эмульгатора или эмульсии на его основе.

В качестве первичного стабилизатора используют маслорастворимое ПАВ, которое за счет снижения межфазного натяжения и мицеллообразования обеспечивает снижение свободной поверхностной энергии, за счет чего происходит диспергирование воды во внешней олеофильной фазе и образование эмульсии. В результате образуется высокодисперсная коллоидная фаза. Образование вторичных стабилизаторов происходит за счет взаимодействия кокамидопропилдиметиламина или олеиламидопропилдиметиламина и олеиновой кислоты. Образующиеся в результате соединения концентрируются на поверхности раздела фаз, упрочняя структуру эмульсии и стабилизируя ее. Непрореагировавший остаток кокамидопропилдиметиламина или олеиламидопропилдиметиламина является гидрофобизатором и модификатором поверхности. В качестве реагента, увеличивающего реологические характеристики образующейся эмульсии, используется непрореагировавший остаток олеиновой кислоты - непредельной жирной кислоты. Молекулы олеиновой кислоты склонны к полимеризации по двойным связям с образованием пространственной структуры, которая дополнительно упрочняет образующиеся эмульсии при низких скоростях сдвига.

Совокупность свойств компонентов эмульгатора, обеспечивает образование эмульсии с регулируемыми параметрами вязкости и высокой агрегативной устойчивостью и обладающей гидрофобизирующим эффектом. Указанные свойства образующейся эмульсии обеспечивают увеличение вытесняющей способности эмульгатора по отношению к нефти.

Эмульгатор инвертной эмульсии для увеличения нефтеотдачи пластов готовят следующим образом.

Для приготовления эмульгатора в печное или дизельное топливо при постоянном перемешивании механической мешалкой дозируют Неонол АФ₉-6, олеиновую кислоту, кокамидопропилдиметиламин или олеиламидопропилдиметиламин в товарной форме при следующем соотношении компонентов, мас. %:

причем массовое соотношение олеиновой кислоты и кокамидопропилдиметиламина или олеиламидопропилдиметиламина составляет от 1:1,5 до 1,5:1.

Далее осуществляют перемешивание до полного растворения компонентов эмульгатора.

Пример приготовления конкретного эмульгатора в лабораторных условиях. Требуется приготовить эмульгатор с содержанием компонентов, мас. %:

В мерный стакан объемом 200 см³ наливают 73 г (73 мас. %) печного топлива, опускают в стакан вращательный элемент механической мешалки, включают механическую мешалку. Затем при постоянном перемешивании механической мешалкой дозируют Неонол АФ₉-6 - 7 г (7 мас. %), олеиновую кислоту 10 г (10 мас. %), кокамидопропилдиметиламин - 10 г (10 мас. %). Массовое соотношение олеиновой кислоты и кокамидопропилдиметиламина составляет 1:1. Далее осуществляют перемешивание до полного растворения компонентов эмульгатора.

Эффективность действия эмульгатора инвертной эмульсии для увеличения нефтеотдачи пластов достигается увеличением вытесняющей способности по отношению к нефти.

Вытесняющая способность эмульгатора и наиболее близкого аналога по отношению к нефти оценивалась путем проведения фильтрационных экспериментов на моделях пласта по показателю прироста коэффициента вытеснения нефти, кратности увеличения относительного дебита жидкости низкопроницаемого пропластка. Эксперименты проводили на моделях пласта, представляющих собой две одинаковые трубки длиной 0,5 м, площадью поперечного сечения 6,4 см², заполненных кварцевым песком. Подбором величины зерен кварцевого песка создавали необходимую проницаемость каналов модели пласта. Через модель пропускали воду с минерализацией от 0,15 до 150 г/дм³, которую затем замещали нефтью плотностью 0,810-0,890 г/см³. Далее производили первичное вытеснение нефти водой с замером на выходе объемов нефти и воды и определяли коэффициент вытеснения нефти. Затем закачивали поочередно порцию эмульгатора и порцию воды 3-5 циклов. Далее проводили довытеснение нефти водой с замером на выходе объемов нефти и воды. По вытесненной нефти определяли прирост коэффициента вытеснения нефти и кратность увеличения относительного дебита жидкости низкопроницаемого пропластка.

Результаты исследований эмульгатора инвертной эмульсии для увеличения нефтеотдачи пластов по приросту коэффициента вытеснения нефти представлены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый эмульгатор инвертной эмульсии для увеличения нефтеотдачи пластов обеспечивает существенно больший коэффициент вытеснения нефти и кратность увеличения относительного дебита жидкости низкопроницаемого пропластка по сравнению с наиболее близким аналогом. Коэффициент вытеснения нефти предлагаемого эмульгатора выше в 1,8-3,8 раза, а кратность увеличения относительного дебита жидкости низкопроницаемого пропластка выше в 1,45-2,49 раза, чем у наиболее близкого аналога.

Снижение концентрации компонентов эмульгатора приводит к снижению прироста коэффициента нефти, выделяемой в ходе химической реакции. Увеличение концентрации компонентов в эмульгаторе нецелесообразно вследствие незначительного повышения коэффициента вытеснения нефти и кратности увеличения относительного дебита жидкости низкопроницаемого пропластка при удорожании приготовления состава.