Оборудование применяемое при исследовании скважин

      Показания к применению:

• высокообводненная эмульсия;
• высокая газонасыщенность нефти, т.к. газонасыщенная нефтяная эмульсия при дальнейшем движении по трубопроводу не может быть окончательно стабилизирована. Турбулентность потока и разгазирование нефти и пластовой воды приводят к непрерывному дроблению и слиянию капель воды. Поэтому прочный защитный слой на каплях эмульгированной воды не может создаться. Кроме того, действие деэмульгатора препятствует образованию защитных слоев из природных ПАВ. В результате капли воды могут свободно сливаться и выделяться из нефти в виде свободной воды при создании соответствуемых условий.

 
 

   Центрифугирование

   При центрифугировании вода и механические примеси выделяются из нефти под  действием центробежной силы: . Можно воспользоваться уравнением Стокса, заменив в нем ускорение силы тяжести g ускорением центробежной силы а:

                                    .                                     (1.19)

   Ускорение центробежной силы определяется:

                                          ,                            (1.20)

   где w – окружная скорость частицы жидкости;

   n  - число оборотов центрифуги;

   R – радиус вращения.

      Для частицы, находящейся на расстоянии r от оси вращения, мгновенная скорость в радиальном направлении определится как:

                           ,                                  (1.21)

т.е. скорость отделения капель воды пропорциональна  радиусу вращения и квадрату числа  оборотов.

      Сравним с отстаиванием под действием  силы тяжести.

      В центрифуге частицы, перемещаясь в  радиальном направлении, имеют переменный радиус вращения R, а, следовательно, на них действует переменная величина центробежной силы. Поэтому, по мере удаления частицы от оси вращения, скорость осаждения ее возрастает.

     

      Таким образом, центробежная сила, действующая  на частицу, может быть больше силы тяжести во столько раз, во сколько  ускорение центробежной силы больше ускорения свободного падения. Отношение  этих ускорений называется фактором разделения Кр.

      Значение  Кр для центрифуг ~ 3000, т.е. движущая сила процесса осаждения в центрифугах (центробежная) на 2-3 порядка больше, чем в отстойниках. Поэтому эффективность центрифуг выше, чем отстойников, и в них можно эффективно отделять мелкие частицы размером порядка 1 мкм.

   Разделение  водонефтяных эмульсий в центрифугах  – исключительно эффективный  метод, однако практического применения для деэмульгирования нефтей не нашел  из-за малой пропускной способности  центрифуг и высоких эксплуатационных затрат. Число оборотов промышленных центрифуг: от 3500 до 50000 об/мин. Чем больше число оборотов, тем больше разделительная способность центрифуги, но меньше ее производительность. Так, при n=15500 об/мин Q=1,5-4,5 м³/ч,  при n=19000 об/мин Q=0,4-1,2 м³/ч.

   Фильтрация

   Нестойкие эмульсии успешно расслаиваются  при пропускании их через фильтрующий  слой, который может быть из гравия, битого стекла, древесины и металлических  стружек, стекловаты и др. материалов.

   В данном случае деэмульсация нефтей основана на явлении селективного смачивания.

   Если  взаимодействие молекул жидкости с  молекулами твердого вещества сильнее, чем между собой, то жидкость растекается  по поверхности, т.е. смачивает ее.

   Если  молекулы жидкости взаимодействуют  между собой сильнее, чем с  твердым веществом, то жидкость собирается на поверхности в каплю, т.е. смачивания не происходит.

   Смачивание  жидкостью поверхности твердого тела можно рассматривать как  результат действия сил поверхностного натяжения, т.е. жидкость тем лучше смачивает твердое тело, чем меньше взаимодействие между ее молекулами.

   Неполярные  жидкости (нефть) с малым поверхностным  натяжением (20-30 эрг/см²) обычно хорошо смачивает твердую поверхность. Вода с поверхностным натяжением 72.5 эрг/см² смачивает лишь некоторые тела (стекло, кварц).

   Фильтрующее твердое вещество должно удовлетворять  основным требованиям:

• иметь хорошую смачиваемость водой, чтобы произошло сцепление глобул воды с фильтрующим веществом, разрыв межфазных пленок, и произошла коалесценция (слияние) капель воды;
• быть достаточно прочным, чтобы обеспечить длительную эксплуатацию.

   Показания:

• большая обводненность нефти;
• малая обводненность, но эмульсия нестойкая.
• незначительная разность плотностей воды и нефти.

   Данный  метод самостоятельного применения не находит из-за громоздкого оборудования, малой производительности, необходимости  часто менять фильтры, но встречается  в сочетании с термохимическими методами разрушения эмульсий.

      Сравнение методов разрушения водонефтяных эмульсий по эффективности и технологичности  приведено в таблице 1.4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 1.4.

Методы  воздействия на водонефтяные эмульсии

 
 

2. ТЕХНОЛОГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПОЗИЦИЙ ЭМУЛЬСИОННЫХ        СОСТАВОВ (ЭС) 

      Технология  регулирования процесса обводнения с помощью ЭС предназначена для ограничения притока закачиваемых и пластовых вод в добывающие скважины, глушения скважин в процессе любых ремонтных работ, ликвидации зон катастрофического поглощения воды (в сочетании с наполнителями) и некоторых других технологических целей.

      Целью разработанной и широко используемой в Западно-Сибирском регионе технологии, является избирательное снижение проницаемости выработанных высокопродуктивных объемов пласта при сохранении проницаемости остальных нефтенасыщенных зон.

      Механизм  гидроизоляции с помощью эмульсионных систем заключается, с одной стороны в повышении вязкости закачиваемого в пласт концентрата эмульсии при разбавлении его водой в глубине пласта, с другой - в снижении фазовой проницаемости по воде при фильтрации закачиваемой воды через гидрофобизованную эмульсией ранее гидрофильную часть высокопроницаемого пласта. В результате происходит эффективное "мягкое" перераспределение фильтрационных потоков закачиваемой воды по толщине пласта и площади обрабатываемого участка залежи, что приводит к увеличению охвата продуктивного пласта заводнением и, как следствие, подключаются в интенсивную разработку трудноизвлекаемые запасы нефти из зон с пониженной проницаемостью.

      Для осуществления работ по регулированию  процесса заводнения с помощью ЭС подбираются нагнетательные скважины с неоднородным геологическим разрезом, имеющие приемистость до 500 м³/сут. При более высокой приемистости (500-1500 м³/сут и более) целесообразно применение комплексной технологии, по которой в пласт последовательно небольшими частями закачивается эмульсионный и любой гелеобразующий состав, например, сшитый полимерный состав (СПС), гелеобразующие составы на основе метилцеллюлозы, силикатно-полимерный гель и др., а также полимердисперсные, дисперсионные, волокнистодисперсионные и др. дисперсионные системы.

    Объем закачиваемого в пласт реагента определяется на основании опытных  работ и при приемистости до 500 м³/сут должен составлять в среднем 200 м³ ЭС на 1 скважино-операцию. В связи с неодинаковой поглощающей способностью ЭС различных нагнетательных скважин процесс обработки необходимо прерывать при 1.5 - 2-х кратном снижении приемистости.

1. РЕАГЕНТЫ  И РЕЦЕПТУРЫ ЭМУЛЬСИОННЫХ СИСТЕМ

 

    Эмульсионные  системы на основе малорастворимых  поверхностно-активных веществ применяются  для регулирования притоков воды в скважины при заводнении неоднородных коллекторов.

    Для приготовления эмульсионных систем могут быть использованы следующие  эмульгаторы:

1. Нефтехим-1.3 представляет собой смесь полиэтиленполиаминов, карбоновых кислот легкого таллового масла и солей пиперазина этих кислот в растворе керосина и катализате риформинга. Это маслянистая жидкость от светло-коричневого до коричневого цвета выпускается по ТУ 2415-001-00151816-94.
2. Нефтенол-Н3 (марка 20 и 40) - углеводородный раствор эфиров кислот таллового масла и триэтаноламина. Представляет собой маслянистую жидкость от светло-коричневого до коричневого цвета плотностью при 20°С 830-900 кг/м³, выпускается по ТУ 2483-007-17797708-93.
3. Нефтенол-Н3Н (марка 20 или 40) - углеводородный раствор неионогенного ПАВ и сложных эфиров олеиновой, линолевой и смоляных кислот с триэтаноламином. Представляет собой подвижную жидкость коричневого цвета, плотностью при 20°С 850-930 кг/м³, выпускается по ТУ 2483-012-17197708-93.

    Дополнительно в эмульсии вводятся термостабилизаторы и регуляторы вязкости эмульсионных систем:

1. Бентонитовая глина (ТУ-2652-18-82), глинопорошок, цеолиты - представляют собой тонкодисперсные порошки различной консистенции.
2. ГКЖ-10 (ГКЖ-11, ГКЖ-11У) - водно-спиртовые растворы метил или этилсиликоната натрия. Представляют собой жидкости от бесцветного до светло-коричневого цвета плотностью при 20°С 1,17-1,21 г/см³, производятся по ТУ-6-02-696-76.
3. Жидкое стекло - выпускается по ГОСТ-13078-78 - раствор высокомодульного силиката натрия марки (Силином-30).

    Водная  фаза эмульсий может быть представлена пластовой, альб-сеноманской, подтоварной  водой, а также водными растворами хлористого кальция, натрия, магния.

    В качестве дисперсионной среды можно  использовать различные алифатические  и ароматические углеводороды, их смеси, а также сырую нефть, в  частности стабильный бензин, газовый  конденсат, гексановую фракцию, дизельное  топливо и т.д.

    Количественное  соотношение компонентов эмульсий, предлагаемых для использования, приведено  в таблице 4.