ИЗОЛЯЦИЯ ВОДОПРИТОКА В СКВАЖИНАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИМЕРОВ

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты исследования физико-химических свойств гипана. Водные растворы полиакриламидного реагента и гипана обладают удовлетворительной вязкостной и фильтрационной характеристикой, меньшим по сравнению с водой натяжением смачивания и могут быть использованы при опытно-промышленных работах по повышению нефтеотдачи в качестве загустителей воды.

ABSTRACT

The article presents the results of a study of the physicochemical properties of hydrolyzed polyacrylonitrile. Aqueous solutions of the polyacrylamide reagent and hydrolyzed polyacrylonitrile have satisfactory viscosity and filtration characteristics, lower wetting tension compared to water, and can be used in pilot work to enhance oil recovery as water thickeners.

Ключевые слова: гипан, полиакриламид, напряжение сдвига, вязкость, плотность.

Keywords: gypan, polyacrylamide, shear stress, viscosity, density.

Активная разработка большинства нефтяных месторождений Западного Казахстана приводит к закономерному уменьшению их извлекаемых запасов. Однако в пластах остается еще большое количество нефти, которые относятся к трудноизвлекаемой. Основная задача ученых и промысловиков нефтяников направлена на увеличение извлекаемых запасов нефти и газа или иными словами повышении нефтеотдачи пластов. Помимо истощения сырьевой базы месторождения нефти существует множество проблем. Среди которых: высокая неоднородность коллекторских свойств продуктивных пластов, низкая проницаемость коллекторов, высокая обводненность продукции скважин, кольматация и, как следствие, снижение коллекторских свойств призабойной зоны и многие другие. Следствием этого является снижение рентабельности эксплуатации нефтяного месторождения.

В связи с этим необходимо направить усилия на повышение рентабельности эксплуатации уже существующего фонда, т.е. добиваться повышения коэффициента извлечения нефти. А это возможно только с применением новых методов повышения нефтеотдачи пластов и интенсификации добычи нефти.

Изучению влияния добавок ПАА на нефтеотдачу посвящено много лабораторных исследований. Они проводились, в основном, на макрооднородных линейных и плоских моделях с различной системой расстановки скважин. Эффект перераспределения проницаемости исследовался на спаренных моделях, имитирующих пласт с разобщенными пропластками. Большинство опытов проводилось без моделирования связанной воды.

Были проведены аналогичные опыты с погребенной водой и без нее. Показано, что эффективность ПАА в присутствии погребенной воды несколько уменьшается за счет образования подвижного вала, но нефтеотдача во всех случаях оказалась значительно выше, чем при вытеснении обычной водой. Результаты согласуются с данными Мунгана, Смита и Томпсона [1], а также Келли и Коудла [2].

Как указывается в работе [3], акриламид впервые был син­тезирован в 1893 г. В дальнейшем предложены и усовершенст­вованы методы его получения.

В работах [2, 4] приводятся композиции растворов на ос­нове мономеров акриламида для изоляции пластовых вод. Вяз­кость этих растворов близка к вязкости воды. Там же приво­дятся все возможные окислители и восстановители, которые могут быть использованы для регулирования процессов полиме­ризации   во   времени.

В работе использовался полимер гипан, также были определены вязкость и  напряжение сдвига полимера.

Нами в лабораторных исследованиях использовались разные партии полиакриламидного реагента, гранулированный ПАА и гидролизированный полиакрилонитрил (гипан).

По результатам исследования, в определенном диапазоне изменения концентрации вязкость и показатель преломления меняются линейно с концентрацией растворенного вещества. Это объясняется тем, что в разбавленных растворах молекулы высокополимера настолько удалены друг друга, что их взаимное влияние пренебрежимо мало [1]. Необходимо отметить, что при равном содержании активного вещества вязкость растворов ПАА и гранулированного ПАА отличались незначительно. Линейная зависимость между концентрацией полимера в растворе, вязкостью и показателем преломления позволяет использовать последние в качестве параметров контроля за содержанием полимера в воде в процессе экспериментальных исследований.

Полиакриламид и гипан весьма чувствительны к катионам поливалентных металлов (кальция, магния, железа и др.). Поэтому состав воды оказывает существенное влияние на вязкость растворов.

На рисунке 1 показаны зависимости вязкости раствора гипана в дистиллированной и закачиваемой в пласт на Озенском нефтяном месторождении технической воде. Несмотря на незначительную концентрацию ионов кальция и магния в закачиваемой воде (до 0,3 г/л), вязкость разбавленных растворов гипана снижается в 1,5-2 раза.

На рисунке 2 приведена кривая изменения вязкости 0,2 % раствора гипана в зависимости от концентрации ионов кальция в растворителе. Из рисунка следует, что при содержании в воде 2-2,5 г/л ионов кальция вязкость 0,2 % раствора гипана практически не отличается от вязкости воды.

Растворы полиакриламида менее подвержены влиянию солей кальция и магния, однако более чувствительны к ионам двух и трехвалентного железа, в присутствии которых раствор ПАА темнеет, образуя крупные студнеобразные агрегаты. Поэтому при проведении опытов с растворами ПАА не желателен контакт полимера с коррозирующими деталями и узлами лабораторного и промыслового оборудования.

При исследовании на реовискозиметре разбавленные растворы ПАА и гипана показали наличие незначительного динамического напряжения сдвига, а концентрированные растворы являются неньютоновскими жидкостями. В области малых скоростей сдвига реологические линии искривлены, хотя и начинаются из начала координат. Это свидетельствует об отсутствии статического напряжения сдвига.

Таким образом, можно предположить, что добавка к воде ПАА и гипана способствует не только увеличению коэффициента охвата за счет изменения соотношения подвижностей, но и также определенному увеличению коэффициента вытеснения за счет улучшения нефтевымывающих свойств воды.

На основе полученных результатов исследования, были сделаны следующие выводы:

1. Водные растворы полиакриламидного реагента и гипана обладают удовлетворительной вязкостной и фильтрационной характеристикой, меньшим по сравнению с водой натяжением смачивания и могут быть использованы при опытно-промышленных работах по повышению нефтеотдачи в качестве загустителей воды.
2. Использование гипана как загустителя воды может быть эффективным в технологическом отношении при более высоких по сравнению с ПАА концентрациях, т.к. слабоконцентрированные растворы гипана в технической воде имеют малую вязкость.

Список литературы:

1. Kelley D.L, Саudle B.H.S.//Рetrоl. Teсhnоl.- 1966.-N11.
2. SРE/DОE 12640 рresented аt the SРE/DОE Fоurth Symроsium оn EОR, Tulsа, ОK, Арril 15-18, 1984.
3. Швецов И.А. Пути совершенствования полимерного заводнения. // Нефтяная промышленность,- Вып. 21(41), М.: ВНИИОЭНГ,  1989.
4. Мусин М.М., Муслимов Р.Х., Сайфуллин З.Г., Фаткуллин А.Х. Исследование механизма заводнения неоднородных пластов. – Казань: Отечество, 2001. 252 с.
5. Шевцов И.А., Манырин В.Н. Физико-химические методы увеличения нефтеотдачи пластов. – Самара: Изд-во Самарский ун-т, 2000. 336 с.