Научно-информационный блог

Химические методы увеличения нефтеотдачи (ХМУН) завоевывают все большую популярность для повышения эффективности заводнения нефтяных месторождений на завершающих стадиях разработки. Совместно с водой в пласт закачиваются полимеры, ПАВ, щелочные соединения, органические растворители или CO2 с целью селективной блокировки поровых каналов, обеспечения благоприятного соотношения подвижности нефти и воды, снижения поверхностного натяжения между породой и углеводородами. Положительные с точки зрения нефтеотдачи изменения физико-химических свойств в системе пласт/добываемые флюиды практически всегда становятся источником «химических» осложнений в скважине и поверхностной инфраструктуре.

Показатель кислотности пластовых и поверхностных вод обычно соответствует нейтральной или слабощелочной среде, однако контакт с CO2 приводит к резкому понижению pH и растворению карбонатов породы с сопутствующим переводом в растворенное состояние ионов Ca2+, Mg2+, Fe2+. На некоторых месторождениях отмечалось незначительное повышение концентрации двухвалентных катионов при кратном росте гидрокарбонатной жесткости. Подкисление воды после прорыва CO2 в добывающие скважины до 20-30% об. в попутном газе ускоряет коррозию углеродистой стали до десятков мм2/год и разрушает цементное кольцо обсадной колонны. Другим отрицательным фактором насыщения углекислым газом является нарушение коллоидного равновесия нефти и выпадение асфальтенов. Взвешенные в жидкости органические кристаллы снижают проницаемость призабойной зоны пласта и накапливаются в оборудовании на поверхности. Так, на месторождении Макилрой в Техасе прорыв CO2 уменьшил содержание асфальтенов в два раза и снизил плотность нефти на одной из скважин с 876 до 818 кг/м3.

Червоточины в известняковом керне при лабораторных исследованиях водогазового воздействия с CO2 https://doi.org/10.2118/80228-MS 

С противоположной стороны спектра pH по воздействию на скважинную жидкость располагается щелочное заводнение в комбинации с ПАВ и полимерами. При pH > 10 происходит осаждение любых двух- и трехвалентных катионов в виде карбонатов и гидроксидов, а также растворение слагающих песчаники минералов: кварц, иллит, смектит, каолинит. В результате щелочь непроизводительно расходуется на реакцию с ионами металлов и породой, а в растворе повышается концентрация силикатов. По мере приближения щелочной пачки к забою добывающих скважин карбонатное солеотложение в глубинно-насосном оборудовании уступает место засорению трубопроводов и технологических аппаратов аморфным кремнеземом. Подобная ситуация имела место на китайском месторождении Дацин, где для щелочно-ПАВ-полимерного заводнения применялся NaOH и доля кремнезема в отложениях с оборудования превышала 70%.

Несмотря на замену гидроксида натрия менее агрессивной кальцинированной содой, что решает проблему растворения силикатов, предотвращение карбонатного солеотложения требует дозировок ингибиторов свыше 100 г/м3. С одной стороны, некоторые традиционные фосфорсодержащие химреагенты для защиты от солеотложения в таких концентрациях несовместимы с высокими pH, с другой – выпадение солей начинается еще в порах коллектора, когда единственным способом доставки ингибитора выступает закачка в призабойную зону пласта (т.н. squeeze). В щелочной среде молекулы фосфонатов плохо адсорбируются на породе и быстро выносятся с добываемым флюидом, делая этот способ борьбы с солями неэффективным.

Зависимость остаточной концентрации ингибитора солеотложения от количества прокачанных через образец керна поровых объемов воды при pH 6 – красная линия и pH 11 – синяя линия https://doi.org/10.2118/141551-MS 

В отличие от щелочного, полимерное заводнение, как правило, осуществляемое 0,2-0,5% растворами частично гидролизованного полиакриламида, не связано с растворением или осаждением неорганических солей в пласте и ведет к замедлению отделения и ухудшению показателей подготовки подтоварной воды. К другим нежелательным последствиям относится образование солей кальция с карбоксильными группами полимера.

ООО «ТюменьНефтеТехнологии» предлагает полную линейку нефтепромысловых химреагентов для предотвращения осложнений в процессах добычи нефти и газа. Выпускаемая предприятием продукция оптимизирована для применения в широком диапазоне технологических режимов, включая ХМУН. При необходимости наши эксперты готовы выполнить НИОКР и разработать индивидуальную рецептуру под условия и требования Заказчика.