Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 [ 86 ] 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

При этом происходит взаимное растворение углекислоты в нефти п углеводородов в жидком СО 2 с соответствующими изменениями пх свойств (уменьшается вязкость нефти, возрастает ее объем, снижается поверхностное натяжение на границе с водой). Установлено также, что между вытесняемой нефтью и углекислотой в процессе пх совместного движения образуется вал из смеси легких углеводородов и СО2. Это связано, по-видимому, с их экстракцией из нефти углекислым газом. Значительная экстракция легких углеводородов нз нефти наблюдается при температуре и давлении выше критических для СО 2 и поэтому этот процесс сходен с процессом ретроградного испарения легких фракций нефти в фазу, обогащенную углекислым газом.

Предполагается, что образование вала легких углеводородов,, ограниченная растворимость СО 2 в нефти и первоначальное диспергирование в ней газообразной углекислоты препятствуют образованию языков СО 2, снижают размер зоны смешения и оптимальный объем оторочки, требуемой для максимального извлечения нефти из пласта. По результатам лабораторных исследований при объеме оторочки жидкой углекислоты, равной 4-5% от объема пор обрабатываемого участка, нефтеотдача возрастает более чем на 50% по сравнению с нефтеотдачей при обычном заводнении. Углекислый газ является эффективным средством увеличения нефтеотдачи как карбонатных коллекторов, так и песчаников, в которых пластовое давление составляет 5,6 МПа и более, а температура измеряется в пределах 24-71° С.

По данным УфНИИ хорошие результаты получены во время вытеснения нефти карбонизированной водой при концентрации 4- 5% СО 2 в растворе (по массе). Однако по данным американских исследователей при вытеснении нефти оторочкой углекислоты конечная нефтеотдача на 25-30% выше, чем при использовании карбонизированной воды.

О некоторых причинах увеличения нефтеотдачи при вытеснении нефти углекислотой упоминалось выше (уменьшаются вязкость-нефти и поверхностное натяжение, возрастают объемы и сжимаемость нефти). Например, увеличение объема Арланской пластовой нефти при концентрации СО 2, равной 25% по массе, достигает 30% (при = 24° С и давлении 12 МПа), а вязкость ее уменьшается с 13,7 мПа-с до 2,3 мПа-с. Маловязкие нефти при растворении СО 2 снижают вязкость незначительно и поэтому эффективность вытеснения их углекислотой значительно меньше.

Поверхностное натяжение нефти на границе с карбонизированной водой (при максимальной их карбонизации) снижается на 30-40% от первоначального.

Положительное влияние углекислоты на нефтеотдачу является также следствием активного химического взаимодействия углекислоты с породой. Например, в опытах, проведенных Н. С. Гудок, проницаемость образца (известняка) по воде после воздействия угле-

кислотой возросла в 2 раза (с 0,0075 мкм до 0,016 мкм*) вследствие реакции породы с СО.

Под воздействием СО 2 повышается кислотность глин, что способствует их сжатию и предотвращает набухание. Все эти факторы в сумме способствуют значительному увеличению нефтеотдачи при вытеснении нефти иэ пласта углекислотой и карбонизированной водой.

Промышленные опыты по закачке в пласт СО 2 дали обнадеживающие результаты.

Значительные количества необходимой углекислоты можно получить на водородных установках нефтеперерабатывающих заводов и путем улавливания из дымовых и других газов.

Для совершенствования процесса необходимы дальнейшие пс-следования химизма процесса, изменения физических и физико-химических свойств пластовой системы при введении углекислоты в пласт различных залежей, вопросов борьбы с коррозией оборудования. Недостаточно разработана технология процесса обработки пласта углекислотой.

В заключение следует отметить, что углекислый газ в нефтепромысловом деле применяется также для охлаждения забоев скважин (используется COg в твердом виде) с целью повышения эффективности кислотных обработок. Холодная соляная кислота способна проникать в карбонатный пласт в удаленные от забоя скважин зоны, сохраняя свою активность. Кроме того, само добавление СО2 в соляную кислоту также улучшает результаты обработок скважин вследствие замедления скорости реакции.

§ 5. ВОЗДЕЙСТВИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА СВОЙСТВА ВОДЫ

Замечено, что при обработке воды магнитным и электрическим полем происходят заметные изменения ее свойств. Возрастанию интенсивности изменений способствуют неоднородность магнитных полей (увеличение их числа и перемежающееся расположение полюсов), оптимальная скорость движения воды между полюсами и напряженность магнитного поля. Оптимальная величина напряженности оценивается несколькими сотнями тысяч А/м (1 Эрстед = = 795775 ампер на метр).

В. И. Классен установил, что при магнитной обработке воды в нефтепромысловом деле ухудшается смачиваемость твердых поверхностей водой . Величина краевого угла смачивания увеличивается на 6-15°. Установлен также эффект понижения теплоты смачивания силикагеля и некоторых минералов водой на 10-15% после ее магнитной обработки. Вода сохраняет аномальные свойства после пребывания в магнитном поле в течение многих часов и дней.

К л а с с е н В. И. «О состоянии работ в области воздействия магнитных полей на воду». Сб. «Применение новых физических и физико-химических воздействий на пульпу при обогащении полезных ископаемых». М., изд-во «Наука», 1967.

Однако с повышением температуры время сохранения «улучшенных» свойств воды уменьшается.

При магнитной обработке повышается растворимость различных веществ в воде, ускоряются процессы коагуляции взвесей и осветления воды. Воздействие магнитных полей на процессы кристаллизации различных веществ используется для предварительной подготовки воды перед подачей в паровые котлы. Обработка ее магнитным полем способствует уменьшению образования накипи. В нефтепромысловом деле этот эффект используется для борьбы с отложениями солей в трубопроводах при добыче обводненной нефти.

Магнитная и электрическая обработка,воды повышает прочность цементного камня на 20-30% и ускоряет твердение цемента.

Теоретические основы применения магнитной и электрической обработки воды пока разработаны слабо. Наблюдается вариабельность эффектов, возникающих при обработке воды (20-25% опытов, проведенных с малыми объемами воды, не воспроизводятся). Предполагается, что это является следствием изменений электромагнитного поля земли, влияния радиоволн и т. д. Вариабельность сокращается, когда оперируют с большими объемами воды.

Изучение влияния обработки воды магнитными и электрическими полями на процессы вытеснения нефти из пористых сред находится в стадии лабораторных исследований.

§ 6. ТЕРМИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ

Впервые опыты по тепловому воздействию на пласт в СССР были начаты в 30-е годы А. Б. Шейнманом и К. К. Дуброваем. С тех пор тепловые методы прошли значительный путь теоретических лабораторных и промысловых исследований.

При нагнетании в пласт горячей воды повышение температуры вызывает понижение вязкости нефти, изменение молекулярно-по-верхностных сил, расширение нефти и горных пород, улучшение смачивающих свойств воды. Механизм проявления тепла, однако, более сложен, чем это можно представить из упомянутого перечня тепловых эффектов.

Горячая вода, нагнетаемая в начале процесса в пласт, быстро отдает тепло породе, остывает до пластовой температуры и поэтому между вытесняемой нефтью и последующими порциями теплоносителя возникает зона остывшей воды. Следовательно, нефть в дальнейшем будет вначале вытесняться холодной водой (пластовой температуры), а затем горячей. Поэтому прирост нефтеотдачи при нагнетании горячей воды будет наблюдаться в основном в водный период эксплуатации пласта.

Движение горячей воды в пласте сопровождается уменьшением фильтрационных сопротивлений в горячей зоне, а в дальнейшем и сопротивлений всего обрабатываемого участка. При этом повышаются темпы отбора нефти. Со временем прогреваются и включаются в разработку малопроницаемые участки, которые были обойдены или слабо промыты холодной водой.