Текущее состояние. На сегодняшний день значительная часть нефтяных месторождений мира перешла на позднюю стадию разработки, характерными особенностями которой является высокая степень обводненности, низкий уровень отбора от начальных извлекаемых запасов и низкий темп разработки. Одним из таких активов, находящимся в Западно-Сибирской НГП в России, являются неоднородные терригенные коллектора, приуроченные к алымской и черкашинской свите.

Разработка подавляющего большинства подобных объектов осуществляется с поддержанием пластового давления за счет непрерывной закачки воды в пласт через нагнетательные скважины. Однако эффективность традиционного заводнения неоднородных терригенных коллекторов с точки зрения полноты извлечения нефти до сих оценивается как неудовлетворительное.

Для увеличения степени выработки запасов на действующих месторождениях могут применяться различные технологии увеличения нефтеотдачи пластов, часть из которых направлена на повышение вытесняющей и отмывающей способности воды, в первую очередь за счет добавления в неё различных химических реагентов. Такие методы принято называть физико-химическими методами увеличения нефтеотдачи, среди которых можно выделить следующие основные виды: полимерное, ПАВ-полимерное и щелочь-ПАВ-полимерное заводнение.

Решаемая научная проблема. Внедрение технологии ПАВ-полимерного заводнения требует индивидуального подхода при разработке эффективной химической рецептуры, совместимой с пластовыми флюидами и горной породой, сохраняющей свои основные свойства в условиях пласта, а также обеспечивающей наибольший потенциал с точки зрения полноты извлечения нефти.

Методы исследования. Исследование реологических характеристик растворов производилось на ротационном вискозиметре Brookfield DV2T, оснащенном UL-адаптером для замера низкой вязкости. Для точной оценки межфазного натяжения (IFT) на границе «нефть-раствор ПАВ» исследования были проведены на тензиометре KRÜSS SDT 100 методом вращающейся капли. Фильтрационные исследования проводились на автоматической фильтрационной установке RPS-812.

В рамках исследований рассматривались образцы частично-гидролизованного полиакриламида со степенью гидролиза 20-30%, молекулярной массой от 7,3 до 20,3 млн. Да и с содержанием акриламид-трет-бутилсульфокислоты (АТБС) в диапазоне 0-15%. В качестве ПАВ рассматривались: 1) анионные на основе алкилбензолсульфоната натрия, диэтаноламид лауриновой кислоты, лауретсульфат натрия, додецилбензолсульфоната, альфа-олефин сульфоната; 2) амфотерные на основе бетаина и олеил бетаина.

Программа исследований полимерных растворов, растворов ПАВ и ПАВ-полимерных составов представлена на рисунке 1.

Детали исследования. Результаты реологических исследований представлены на рисунке 2.

Исследования межфазного натяжения на границе «водный раствор ПАВ-нефть» проводились для наиболее подходящих ПАВ в диапазоне концентраций от 0,1 до 2% при целевой температуре объекта.

На рисунке 3 и в таблице 1 представлены результаты определения межфазного натяжения на границе «водный раствор ПАВ-нефть» для различных образцов ПАВ.

Таблица 1. Результаты определения межфазного натяжения на границе «водный раствор ПАВ-нефть»

На основании полученных результатов для каждого исследуемого ПАВ была определена критическая концентрация мицеллообразования (ККМ). ККМ для ПАВ на основе лауретсульфата натрия составила 0,5 мас.%, для ПАВ на основе бетаина – 0,6 мас.%, а для ПАВ на основе додецилбензолсульфоната ККМ достигалась при концентрации 1 мас.%.

Для дальнейших исследований будет рассматриваться только ПАВ на основе лауретсульфат натрия, который продемонстрировал более низкое межфазное натяжение относительно других ПАВ.

При смешении ПАВ и полимера могут происходить реакции, изменяющие свойства закачиваемого химического агента. Основными свойствами, влияющими на эффективность заводнения является вязкость нагнетаемого агента и межфазное натяжение на границе «водный раствор ПАВ-нефть».

Были проведены исследования подтверждающие, что влияние ПАВ на вязкость химической композиции незначительно. Более того, при повышении концентрации ПАВ происходит стабилизация значения эффективной вязкости.

Увеличение концентрации полимера в составе химической композиции приводит к увеличению межфазного натяжения. Значение МФН при добавлении полимера изменилось более чем на 35%. Однако, порядок значения МФН сохранился, а следовательно, потенциал ПАВ значительным образом не изменился. При закачке ПАВ-полимерного состава капиллярное число будет увеличено в 4500 раз (снижение межфазного натяжения со значения 32,77 мН/м до значения 0,065 мН/м; увеличение вязкости закачиваемого агента со значения 0,5 мПа*с до значения 4,36 мПа*с).

В таблице 2 представлены результаты фильтрационных исследований разработанного ПАВ-полимерного состава.

Таблица 2. Результаты фильтрационных исследований ПАВ-полимерного состава

Заключение. 1. В Западно-Сибирской НГП в настоящий момент существует множество объектов, находящихся на поздней стадии разработки, где актуальным становится внедрение физико-химических методов увеличения нефтеотдачи, в частности технологии ПАВ-полимерного заводнения.

2. Для повышения степени извлечения нефти из неоднородных терригенных коллекторов при их заводнении был разработан состав, представляющий собой водный раствор анионного ПАВ (лауретсульфат натрия, в качестве растворителя этиловый спирт) в концентрации 0,7% масс. и частично-гидролизованного полиакриламида (средней молекулярной массы, включающего мономерные сульфонированные добавки в количестве 5%) в концентрации 0,15% масс. 

3. Разработанный ПАВ-полимерный состав позволяет увеличивать коэффициент вытеснения нефти из образца керна на 0,15-0,24 д.ед. Таким образом, рассматриваемый состав может быть рекомендован к применению для заводнения на рассматриваемом объекте.

4. Дальнейшие исследования предполагают гидродинамическое моделирование с использованием параметров, полученных в лабораторных условиях. Результаты моделирования послужат основой для разработки технологии внедрения с последующим пилотным внедрением технологии оператором на тестовом участке месторождения.