М icellar solutions, micro emulsions, surfactants, oil recovery

 

Development of micellar solutions and micro emulsions for oil recovery enhancement. Bayda A.A., Agaev V.G.

There have been developed micellar solutions and micro emulsions on the basis of oleic acid soaps and polyethylene polyamines solved in kerosine, stabilized by tret-butyl, cyclohexyl and isopropyl alcohols. Some physical and chemical properties of micro emulsions have been studied. It is recommended to use micro emulsions stabilized by isopropyl alcohol for oil recovery. Fig.3, tables 4, ref. 5.

С

уществуют и успешно внедряются в промышленную практику различные методы увеличения нефтеотдачи пластов [1, 2]. Основным освоенным методом повышения нефтеотдачи пластов является заводнение. Метод заводнения нефтяных месторождений с трудноизвлекаемыми запасами, заключающийся в нагнетании пресной или соленой воды в пласт без добавки каких-либо реагентов, обычно обеспечивает коэффициент нефтеотдачи не более 30-35 %. Перспективным методом повышения нефтеотдачи пластов является использование мицеллярных растворов (МР) и микроэмульсий (МЭ) [3, 4]. Метод основан на отмывке пленочной и капиллярно-удерживаемой нефти, при снижении межфазного натяжения на границе раздела фаз. Мицеллярное заводнение обеспечивает почти 100 %-ное вытеснение нефти, тем самым, увеличивая конечную нефтеотдачу пласта.

Мицеллярные растворы представляют термодинамически-стабильные дисперсные системы поверхностно-активного вещества в углеводородной фазе или воде, в которых молекулы детергента или ионы организованы в ориентированные агрегаты (мицеллы). Мицеллообразование протекает самопроизвольно, а для его ускорения прибегают к простому механическому перемешиванию компонентов. МР способны спонтанно сорбировать воду или нефть (масло), что ведет к образованию микроэмульсий (МЭ) соответственно типа «вода в масле» (МЭ с внешней углеводородной фазой) или «масло в воде» (МЭ с внешней водной фазой).

В работе изложены результаты исследований по подбору составов и изучению физико-химических свойств мицеллярных растворов и микроэмульсий для повышения нефтеотдачи пластов. Мицеллярные растворы в керосине (МР с внешней углеводородной фазой) разрабатывали на основе детергентов – аминных солей жирных кислот, модифицированных различными спиртами (содетергентами). В качестве аминов взяты полиэтиленполиамины (ПЭПА) – технический продукт, имеющий общую формулу NH₂(C₂H₄NH)_nH (среднее значение n≈3). ПЭПА соответствовали                                        ТУ 2413-357-00203447-99. В качестве жирной кислоты использовали олеиновую кислоту (ОК – ТУ 6-09-5290-86). В качестве содетергентов МЭ в работе использовались спирты: пропиловый, изопропиловый, бутиловый, изобутиловый трет-бутиловый, гексиловый и циклогексиловый. Физико-химические свойства спиртов соответствовали литературным данным [5]. Для оценки влияния природы спиртов на возможность получения МР (таблица 1) приводятся некоторые их физико-химические свойства. Предварительными исследованиями с использованием диаграмм фазового равновесия для трехкомпонентных систем установлено, что только три спирта: изопропиловый (ИПС), трет-бутиловый (ТБС) и циклогексиловый (ЦГС), обеспечивающие получение МР, хорошо поглощающие воду, оставлены для дальнейших исследований.

Сопоставление физико-химических свойств спиртов алифатического ряда с их способностью образования обратимых микроэмульсий позволяет отметить, что из всего ряда алифатических спиртов способными к образованию МР являются спирты разветвленного строения, которые имеют самые низкие значения вязкости, диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения. При рассмотрении спиртов с одинаковым числом атомов углерода отмеченная закономерность по связи их физико-химических свойств и способности к образованию обратимых МЭ подтверждается. У изопропилового спирта вязкость, поверхностное натяжение и диэлектрическая проницаемость заметно ниже, чем у н-пропилового спирта. Такая же закономерность отмечается и при сравнении трет-бутилового спирта с н-бутиловым и изобутиловым спиртами.

Подбор составов МР и МЭ с учетом предварительных исследований, предложенный Боксом, проводился с использованием метода планирования эксперимента. Составляли матрицу полного факторного эксперимента с набором комбинаций варьируемых факторов. Оптимизация проводилась по максимальному количеству воды, входящей в состав МЭ (), при котором сохраняется прозрачность. Варьируемыми факторами являлись:  – содержание концентрата в керосине (% мас.);  – массовое соотношение ОК:ПЭПА в концентрате МР;  – массовое соотношение спирт: ПЭПА в концентрате МР. Концентрат МР представлял смесь ОК, ПЭПА и спирта.

 

Òàáëèöà 1