Результат интеллектуальной деятельности: МИЦЕЛЛЯРНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЕФТИ

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к мицеллярным растворам для извлечения нефти из пластов.

Одним из наиболее эффективных методов, позволяющих вовлечь в активную разработку остаточные запасы нефти, является метод заводнения с созданием оторочек мицеллярных растворов, предложенный в начале 60-х годов. Мицеллярные растворы - это вещества с очень низкими значениями поверхностного натяжения на границе с нефтью и водой, благодаря чему при закачке их в продуктивном пласте можно достичь полного вытеснения насыщающих жидкостей (УДК 622.276.6 А.Т. Горбунов, А.В. Старковский (ВНИИнефть), В.П. Щипанов (Тюменский индустриальный ин-т) «Применение оторочек мицеллярных растворов для увеличения нефтеотдачи пластов» (сайт https://refdb.ru/look/2950331.html)).

Известен способ вытеснения нефти из пласта путем последовательной закачки в него оторочки из минерализованной воды и мицеллярного раствора с внешней водной фазой, оторочку из минерализованной воды закачивают с концентрацией солей, превышающей концентрацию солей водной фазы мицеллярного раствора. Оторочку минерализованной воды закачивают с концентрацией солей, в 4,6-51 раз превышающей концентрацию водной фазы мицеллярного раствора (Ав. св. №747191, МПК Е21В 43/22, от 01.03.1978).

Известен состав для интенсификации добычи нефти, который решает две задачи: растворение асфальтосмолистых отложений, что приводит к увеличению притока нефти к скважине и закупориванию водных каналов в пласте образующейся в пласте водоуглеводородной эмульсией. Это уменьшает водоприток к скважине и, следовательно, увеличивает приток нефти (Ав. св. 1558087, МПК Е21В 43/22, от 10.05.88). Недостатком перечисленных выше технических решений является то, что в них не решается задача создания мицеллярного раствора, позволяющего одновременно интенсифицировать добычу нефти повышенной и высокой вязкости из нефтенасыщенной части продуктивного пласта и здесь же ограничить водоприток собственной пластовой воды и выровнить профиль притока.

Наиболее близкими к предлагаемому техническому решению являются рассмотренные в Диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Куряшова Д.А. «Структура и вязкоупругие свойства смешанных мицеллярных растворов олеиламидопропилбетаина и анионного ПАВ» смеси поверхностно-активных веществ (ПАВ), в которых при смешении наблюдаются синергические эффекты с образованием длинных цилиндрических смешанных мицелл. Такие мицеллы, подобно полимерным макромолекулам, образуют сетку топологических зацеплений, в результате чего раствор приобретает вязкоупругие свойства. В нефтедобывающей промышленности они применяются в технологиях интенсификации нефтеотдачи пластов. В первой главе диссертации особое внимание уделено синергическим эффектам, наблюдающимся при смешении ПАВ, а также структурным особенностям растворов ПАВ. Анализ литературы показал, что сильные синергические эффекты обнаруживают смешанные растворы цвиттер-ионных и анионных ПАВ (Место защиты 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 68 Казанский государственный технологический университет. Казань 2009 г. Диссертация содержит 146 с. см. сайт http://www.dissercat.com/content/struktura-i-vyazkoupragie-svoistva-smeshannykh-mitsellyarnykh-rastvorov-oleilamidopropilbeta).

Задачей, на решение которой направлен заявляемый мицеллярный раствор, является повышение интенсификации добычи нефти повышенной и высокой вязкости из нефтенасыщенной части продуктивного пласта и ограничение водопритока из водонасыщенной части этого же продуктивного пласта.

Указанный технический результат достигается тем, что мицеллярный раствор для извлечения нефти содержит смесь цвиттер-ионного и анионного поверхностно-активных веществ и пресную воду, в качестве анионного поверхностно-активного вещества содержит лаурилсульфат натрия, в качестве цвиттер-ионного поверхностно-активного вещества содержит кокамидопропилбетаин, дополнительно в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества содержит Неонол АФ9-10 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

лаурилсульфат натрия - 1,71

кокамидопропилбетаин - 5,61

Неонол АФ9-10 - 8,86

пресная вода - остальное

Заявляемое соотношение компонентов обеспечивает повышение интенсификации добычи нефти повышенной и высокой вязкости из нефтенасыщенной части продуктивного пласта и ограничение водопритока из водонасыщенной части этого же продуктивного пласта.

В качестве неионогенного ПАВ выбран неонол АФ9-10 по ТУ 2483-077-05766801-98. Неонолы - оксиэтилированные нонилфенолы, техническая смесь изомеров оксиэтидированных алкилфенолов на основе примеров пропилена следующего состава С₉Н₁₉С'₆H₄O(C₂H₄O)_nH, являются наиболее доступными из неионных ПАВ,

где С₉Н₁₉ - алкильный радикал изононил, присоединенный к фенолу преимущественно в пара-положении к гидроксильной группе;

n - усредненное число молей окиси этилена, присоединенное к одному молю алкилфенолов.

Для производства используют дистиллированные изононилфенолы с массовой долей моноалкилфенолов не менее 98%.

Лаурилсульфат натрия порошок белого цвета. Горюч, температура самовозгорания 310,5°С. Растворимость в воде - не менее 130 г/л (при 20°С). Цвет водного раствора лаурилсульфата натрия от желтого до желто-коричневого. В водных растворах образует стойкую пену. Биоразлагаемость лаурилсульфата натрия превышает 90%, токсичных продуктов при разложении не образует. Используется в качестве мощного детергента в промышленности, фармакологии, косметологии. Наиболее распространенное поверхностно-активное вещество, часто в составе различных смесей. Его включают в большинство очищающих рецептур, так как он обеспечивает эффективное пенообразование и очищение.

Кокамидопропил бетаин - (лаурамидопропилбетаин) амфотерное поверхностно-активное вещество. Представляет собой прозрачную или слегка мутную жидкость желтоватого цвета со слабым характерным запахом. Содержание основного вещества 46-48%.

Используется в качестве усилителя пены в шампунях, также используется в косметике в качестве эмульгатора, загустителя, антистатика в кондиционерах для волос, проявляет антисептические свойства. Совместим с другими катионными, анионными и неионогенными поверхностно-активными веществами.

Заявляемый мицеллярный раствор может быть приготовлен как в условиях промышленного производства, так и непосредственно перед применением путем последовательного дозирования и перемешивания компонентов в емкости. Для приготовления мицеллярного раствора необходимо учесть последовательность растворения компонентов. На аналитические весы размещают мерный стаканчик, в который наливают 83,82% мас. пресной воды, далее добавляют Неонол АФ9-10 в количестве 8,86% мас. и перемешивают вручную с помощью стеклянной палочки. При перемешивании добавляют 1,71% мас. лаурилсульфат натрия. После полного растворения добавляют 5,61% кокамидопропилбетаина и также перемешивают с помощью стеклянной палочки.

Полученный мицеллярный раствор обладает вязкостью 70,36 мПа*сек при скорости сдвига 40 с^-1 и плотностью 0,991 г/см³.

Разработанный мицеллярный раствор был экспериментально проверен. Определение динамической вязкости проводилось на реометре Modular Compact Rheometer MCR52 (Anton Paar GmbH, Austria) в измерительной ячейке плита-плита РР50 при 25°С и скоростях сдвига от 1 до 100 с^-1, а также величины межфазного натяжения на границе раздела «нефть-разработанный состав» и «нефть-пластовая вода» на тензиометре вращающейся капли SVT 15N производства DataPhysics.

При контакте разработанного мицеллярного раствора с пластовой водой происходит удлинение и рост цилиндрических мицелл за счет ионной сшивки и образование высокопластичного раствора. Компонентный состав пластовой воды, при котором происходит данная реакция, представлен в таблице 1.

При соотношении 1:1 разрабатываемого мицеллярного раствора с пластовой водой вязкость жидкости повышается до значения 141,25 мПа*сек при скорости 40 с^-1. График зависимости динамической вязкости от скорости сдвига разрабатываемого мицеллярного раствора (кривая 1) и смеси разрабатываемого мицеллярного раствора с пластовой водой (1:1) (кривая 2) представлен на Фиг. 1. Данная реакция обеспечивает ограничение притока пластовой воды.

Эксперимент проводился на нефти с вязкостью 110,75 мПа⋅с (93,3 мПа⋅c в пластовых условиях). При смешении разрабатываемого мицеллярного раствора и нефти в равных объемах вязкость смеси снижается до 24,5 мПа⋅с при скорости сдвига 40 с^-1, что обеспечит глубокое проникновение в пласт.

Межфазное натяжение на границе «пластовая вода-нефть» равно 28,4 мН/м, при контакте нефти с разрабатываемым мицеллярным раствором межфазное натяжение снижается до 0,34 мН/м, что обеспечивает вытеснение остаточной нефти, очищение призабойной зоны, а также выравнивание профиля притока. График зависимости динамической вязкости разрабатываемого мицеллярного раствора (кривая 1), нефти (кривая 2) и смеси нефти с разрабатываемым мицеллярным раствором в соотношении 1:1 (кривая 3) представлены на Фиг. 2.

Проникая в нефтенасыщенный пропласток мицеллярный раствор и смешиваясь с пластовой нефтью высокой вязкости, значительно снижает вязкость смеси (состав + пластовая нефть) и благодаря этому проникает достаточно глубоко в нефтенасыщенный пропласток.

Проникая в водонасыщенный пропласток мицеллярный раствор и смешиваясь с пластовой водой, имеющей в своем составе ионы Са²⁺, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, значительно повышает вязкость смеси и блокирует и предотвращает глубокое проникновение химического состава в водонасыщенный пропласток благодаря созданию высоковязкого экрана на входе в водонасыщенный пропласток нефтяного продуктивного пласта.

При таком селективном действии большая часть объема мицеллярного раствора будет проникать в нефтенасыщенный пропласток нефтяного продуктивного пласта, снижать вязкость нефти в призабойной зоне продуктивного пласта.

После проведения обработки призабойной зоны продуктивного пласта при создании депрессии нефть более легко будет двигаться по нефтенасыщенному пропластку нефтяного продуктивного пласта, благодаря сниженной вязкости нефти, в результате взаимодействия с предлагаемым мицеллярным раствором.

После проведения обработки призабойной зоны продуктивного пласта при создании депрессии пластовая вода будет поступать на забой скважины с большим трудом благодаря блокирующему экрану высокой вязкости из смеси мицеллярного раствора и пластовой воды. При этом объем поступающей на забой скважины пластовой воды значительно снизится.

Таким образом, применение данного мицеллярного раствора селективного действия, имеющего определенный химический состав, интенсифицирует добычу нефти из продуктивных нефтяных пластов с нефтью высокой вязкости и подстилающей пластовой водой, ограничивает водоприток из водонасыщенных пропластков, обеспечивает прирост дебита по нефти, снижение обводненности продукции скважины, выравнивание и оптимизацию профиля притока.