Вимоги до поверхнево-активних речовин при розкритті продуктивних пластів

При проникненні водного фільтрату промивної рідини в нафтонасичений пласт в порових каналах виникає капілярний тиск який сприяє просуванню фільтрату вглиб породи і заважає фільтрації нафти до свердловини. Величину капілярного тиску і, відповідно, ефект Жамена можна зменшити, якщо знайти речовини для сильного зменшення поверхневого натягу на межі поділу фільтрат — вуглеводневе середовище, збільшення ефективного радіусу порових каналів за рахунок скорочення товщини адсорбційних оболонок і плівок на поверхні породи, гідрофобізації цієї поверхні з таким розрахунком, щоб довести краєвий кут змочування до . Таким засобом є застосування поверхнево-активних речовин (ПАР).

Поверхнево-активні речовини, які вводяться у промивну рідину для розкриття продуктивного пласта, повинні задовольняти наступним вимогам:

- при малій концентрації значно зменшити поверхневий натяг на межі розділу вода-вуглеводневе середовище;

- покращувати змочуваність породи нафтою в присутності водного фільтрату промивної рідини;

- не утворювати нерозчинного осаду при контакті з пластовими водами, а також солями та гірськими породами;

- не допускати диспергування і набухання глинистих частин, які є в пласті, при наявності водного фільтрату;

- в найменшій мірі адсорбуватись на поверхні породи, так, як при адсорбції в значній кількості різко збільшується витрачання ПАР і вартість обробки;

- не допускати утворенню емульсії в пористому середовищі;

- перешкоджати утворенню на межі розділу фаз адсорбційних шарів гелеподібної структури, так як такі шари створюють великий гідравлічний опір фільтрації пластової рідини в свердловині.

Для обробки промивної рідини перед розкриттям продуктивного пласта можуть бути використані як водорозчинні так і нафторозчинні ПАР. Водорозчинні ПАР, які сильно знижують поверхневий натяг і краєвий кут змочування, сприяють збільшенню відносної проникності середовища для нафти, води і загальної проникності для них.

Нафторозчинні ПАР дуже понижують відносну проникність пористого середовища для води, сприяють зменшенню водонасиченості породи, зменшують товщину гідратних оболонок, гідрофобізують поверхню порових каналів.

За останні 10-15 років різні ПАР досить широко використовуються для обробки, промивних рідин при розкритті продуктивних пластів. Застосовують як неіоногенні (ОП-7, ОП-10, УЖЭ₈, дисольван та ін.), так і іоногенні ПАР: аніонні, (сульфонол, ізолят, сульфонатрієві солі СНС) і катіонні (катапін, вирівнювач А та інші). У багатьох випадках одержаний великий ефект від їх використання, збільшились дебіти, скоротився час освоєння свердловин. У деяких випадках ефекту не одержано.

Найбільше підходить для обробки промивних рідин на водній основі неіоногенні ПАР, так як вони,

по-перше, мало адсорбуються на поверхні гірських порід (тому ефект може бути досягнутий при використанні невеликої кількості ПАР);

по-друге, значно знижують поверхневий натяг на межі вода-нафта при малій концентрації. Такі компоненти цієї групи, як оксиетильовані феноли ОП-7, ОП-10, які цілком розчинні в прісній і мінералізованій воді, а оксиетильовані спирти — в прісній.

Деякі із спиртів повністю розчиняються також в пластових водах. Уже при концентрації 0,25% ОП-10, наприклад, величина поверхневого натягу на межі водний розчин ПАР — нафта понижується в середньому в 5 разів. Неіоногенні ПАР зберігають високу поверхневу активність у мінералізованих середовищах; вони є також високоефективними деемульгаторами.

Аніонні ПАР — “Новина”, “Прогрес”, сульфонат, сульфонол та інші повністю розчиняються тільки в прісній воді і практично не розчинні в гасі, дають осади в пластових водах.

Катіонні ПАР — аркводи, катамін А, катапін А, цілком розчиняються в прісній та пластовій водах.

Іоногенні ПАР, адсорбуються на поверхні гірських порід значно більше ніж неіоногенні. Тому витрачання таких ПАР на обробку для одержання ефекту при пониженні поверхневого натягу на межі розділу вода-нафта в умовах пристовбурної зони продуктивного пласта набагато вищі, ніж неіоногенних. Це важливий фактор, якщо врахувати, що вартість ПАР досить висока.

За даними ЦНДЛ “Укрнафта” на родовищах ДДЗ при розкритті продуктивних пластів з промивкою водою, обробкою неіоногенним ПАР ОП-10, середня продуктивність в початковий період експлуатації виросла більше як в 2 рази, а при обробці аніокрилами ПАР сульфонолом зменшилась більше ніж на 40% порівняно з середньою продуктивністю при промивці глинистим розчином.

Такий характер впливу ПАР на ефективність розкриття пласта, очевидно, пояснюється тим, що ОП-10 повністю розчиняється в мінералізованій пластовій воді, не утворює нерозчинних осадів при взаємодії з солями пластової води і практично повністю зберігає в цих умовах поверхневу активність.

Аніонний сульфонол при контакті, наприклад, з мінералізованою пластовою водою вуглеводненосного горизонту в значній мірі втрачає поверхневу активність (зі збільшенням концентрації цієї води на контакті з розчином ПАР поверхневий натяг зростає) і утворює осади, які частково закупорюють порові канали і зменшують проникність пласта.

Із цього прикладу не слід робити висновок, що сульфонол та інші іоногенні ПАР не придатні для обробки промивних рідин з метою покращення якості розкриття продуктивних пластів. Позитивні результати одержані при використанні аніонного сульфо нолу, катіонного алкамона ОС-2 та інших іоногенних ПАР в інших геологічних районах (Азербайджан, Татарія).

При відсутності неіоногенних ПАР в багатьох випадках можна використовувати іоногенні ПАР, але конкретний вид ПАР і рецептуру обробки завжди треба вибирати з врахуванням ступені мінералізації (та сольового складу) пластової води і водної основи промивної рідини, температури в пласті, що розкривається, ступеню адсорбції ПАР на поверхні гірської породи.

Концентрація ПАР у фільтраті після адсорбції його частини на поверхні породи повинна бути достатньою для ефективного зниження поверхневого натягу на межі поділу вода — вуглеводневе середовище.