Защита окружающей среды при до­быче, транспорте и хранении нефти и газа, страница 90

Глубина проникновения воды в призабойную зону зависит от перепада давления на пласт, проницаемости пород, продолжитель­ности работ, связанных с" применением воды, интенсивности про­явления капиллярных сил на границе вытеснения нефти водой и т. д. Чем больше, значение указанных параметров, тем глубже проникает вода в пласт. Попадая на забой, вода оттесняет нефть в глубь пласта, и часть порового пространства оказывается за­нятым водой. Таким образом, при наличии воды на забое умень­шается поверхность фильтрации для нефти и газа и возрастает сопротивление их движению, что уменьшает дебит скважин.

Снижается проницаемость призабойной зоны и из-за набуха­ния глин (если они имеются в продуктивном пласте) при контакте их с посторонней водой. Кроме того, в процессе длительной экс­плуатации в призабойной зоне могут образовываться эмульсии, при этом нерастворимые частицы оседают в пласте. В отдельных случаях поровые каналы закупориваются смолистыми вещества­ми, содержащимися в нефти.

Проницаемость пород на забое скважин во многих случаях восстанавливается самопроизвольной очисткой нефтяных скважин в процессе их фонтанирования и при создании больших перепа­дов давления в газовых скважинах. В малодебитных скважинах из-за небольших запасов пластовой энергии самопроизвольная очистка призабойной зоны обычно не дает ощутимых результатов. В этом случае естественная проницаемость восстанавливается обработкой призабойной зоны ПАВ, добавляемыми в воду при промывке скважин для удаления песчаных пробок, глушения скважин и других ремонтных работах.

154

ПАВ при закачке в пласт адсорбируется на поверхности по­ровых пространств, на границах раздела нефть — вода и понижает поверхностное натяжение. Некоторые ПАВ даже при небольшой концентрации значительно снижают поверхностное натяжение на границе с нефтью и твердой поверхностью. Растворенное в жид­кости вещество распределяется между внутренним и поверхност­ным слоем неодинаково. Концентрация таких веществ в поверх­ностном слое значительно больше, чем внутри объема, иногда наоборот. Поглощение какого-либо вещества из газообразной среды или раствора поверхностным слоем другого вещества при­нято называть адсорбцией. ПАВ обладает свойствами самопроиз­вольно концентрироваться в поверхностных слоях, причем кон­центрация их в поверхностном слое в десятки раз превышает концентрацию ПАВ в объеме раствора. Благодаря этому процес­сами, происходящими в поверхностных слоях, можно управлять при ничтожно малых концентрациях ПАВ в растворе.

Механизм действия ПАВ в пористой среде состоит в том, что благодаря снижению поверхностного натяжения на границе фаз нефть — вода, нефть — газ, вода — газ (или воздух) происходит дробление нефти в поровом пространстве и уменьшение капель воды в несколько раз. При этом уменьшается работа, необходи­мая для продвижения этих капель из одной поры в другую, кри­тический перепад давлений, требуемый для проталкивания нефти через сужения пор, и расход воды на вытеснение. Мелкие капли воды вытесняются из пласта в скважину быстрее, чем крупные. Вместе с тем при значительном снижении поверхностного натя­жения на границе раздела фаз увеличивается относительная про­ницаемость пористой среды для свободной дисперсной нефти и воды, а также количество вытесненной нефти. Таким образом, применение ПАВ основано на их адсор.бционной способности, по­казателем которой для границы раздела нефть — вода служит изменение межфазного натяжения. Кроме того, ПАВ способны образовывать стойкие эмульсии и прочные пены, сравнительно медленно окисляются, обладают высокой устойчивостью к хими­ческому взаимодйествию с растворами кислот, щелочей и солей.

ПАВ представляют собой органические вещества, получаемые обычно из углеводородов, входящих в состав нефти, а также из спиртов, фенолов, жирных кислот и щелочных солей — мыл и выпускаемых нефтехимической промышленностью синтетических жирозаменителей и моющих веществ. Некоторые ПАВ помимо уменьшения поверхностного натяжения способствуют гидрофоби-зации поверхности поровых каналов в породе, т. е. ухудшают их способность смачиваться водой. При закачке ПАВ в пласт, по­верхность после адсорбции становится гидрофобной. Пленочная нефть, отрываясь от твердой поверхности, превращается в мелкие капельки, уносимые фильтрационным потоком нефти из приза-бойной зоны в скважину.