Аннотация

В работе представлены результаты исследований реологических свойств смесей цвиттерионного поверхностно-активных веществ (ПАВ) и анионного (ПАВ) для отклонения кислотного раствора при обработке продуктивного пласта. При обработке высокопроницаемые обводненные участки пласта закупориваются образующимся гелем при кислотной обработке. Обоснованы оптимальные соотношения (ПАВ).

Ключевые слова: поверхностно-активные вещества, реологические свойства, кислотные композиции, технологическая эффективность

Abstract

The paper presents the results of studies of the rheological properties of mixtures of zwitterionic surfactants (SAS) and anionic surfactants (SAS) for the deviation of an acid solution during treatment of a productive formation. During treatment, highly permeable, watered areas of the formation are clogged with the resulting gel during acidizing. Optimal ratios (surfactants) have been substantiated.

Keywords: surfactants, rheological properties, acid compositions, technological efficiency

Соляно-кислотные обработки являются основным методом интенсификации добычи нефти из карбонатных коллекторов, что обусловлено простотой технологического процесса, дешевизной и доступностью химических реагентов для проведения работ. Повышение эффективности кислотных обработок является важной задачей увеличения нефтеотдачи, поскольку при фильтрации соляной кислоты в карбонатах преобладает механизм образования отдельных высокопроницаемых червоточин, а не равномерная пропитка и стимуляция всей существующей системы трещин и микротрещин [1]. Высокая скорость взаимодействия растворов соляной кислоты с карбонатами приводит к преимущественной обработке одних и тех же каналов фильтрации, обладающих наибольшей относительной проницаемостью. С целью замедления скорости реакции кислоты с породой в кислотный состав добавляют различные присадки, такие как ПАВ и полимерные загустители, смесь слабых органических кислот, а также проводят закачку кислотных композиций в виде обратных эмульсий. Одним из возможных вариантов замедления скорости реакции соляно-кислотных составов с карбонатами, и достижения более равномерной кислотной обработки продуктивных пластов, является применение потокоотклоняющих кислотных композиций с изменяющейся динамической вязкостью непосредственно в пластовых условиях в процессе реагирования с породой. Механизм действия таких композиций основан на их способности многократно повышать вязкость при реакции с карбонатной породой: по мере роста локальной вязкости состав эффективно отклоняется в нефтенасыщенные интервалы, в которых образование вязкоупругого раствора не наблюдается. Это является непрерывным процессом отклонения в процессе закачки кислотного состава [2]. К настоящему времени предложено множество композиций ПАВ, проявляющих вязкоупругие свойства [3], но продолжаются экспериментальные исследования в области поиска новых сочетаний ПАВ с целью повышения технологической эффективности  применяемых  кислотных композиций.

В данной работе для приготовления растворов использованы амидобетаин (АБ) в качестве цвиттерионного ПАВ и  сульфосукцинат этоксилированного жирного спирта (3 моля окиси этилена) в качестве анионного. Для приготовления растворов использовали дистиллированную воду, концентрация соляной кислоты в соляно-кислотных растворах составляла 18 % масс. Реологические свойства растворов определяли с использованием реометра MCR 52 Anton Paаr с использованием измерительной системы «плита — плита» PP50 в диапазоне скоростей сдвига от 1 до 100 с ^– 1 при температуре 20 ± 2°С.

После подбора оптимального соотношения АПАВ и АБ была получена зависимость вязкости от остаточного содержания соляной кислоты при различном суммарном содержании ПАВ (рис. 1), а также зависимость остаточной концентрации соляной кислоты, при которой наблюдается максимальный набор вязкости, от суммарного содержания ПАВ (рис. 2).

Рисунок 1. Зависимость динамической вязкости растворов ПАВ от остаточной концентрации HCl при скорости сдвига 10 с^-1 и температуре 20°С

Рисунок 2. Зависимость общей концентрации ПАВ от остаточной концентрации кислоты от общей концентрации ПАВ

Результаты эксперимента показали, что исходный кислотный состав обладает низкой вязкостью от 4,5 до 8 мПа∙с и практически не зависит от общей концентрации ПАВ, а при снижении содержания соляной кислоты и появлении в растворе продуктов реакции (CaCl₂) происходит резкое увеличение вязкости системы. Причем вязкость частично нейтрализованного кислотного раствора существенно выше, чем вязкость водных растворов при одинаковом соотношении и общей концентрации ПАВ [4]. Необходимо отметить, что повышение общей концентрации ПАВ приводит к следующим эффектам:

– увеличению максимальной вязкости раствора в зависимости от общей концентрации ПАВ частично нейтрализованных растворов;

– смещению пика вязкости: максимальная вязкость при общей концентрации ПАВ 8% масс. наблюдается при остаточном содержании HCl      1% масс., при 14% масс. составляет 2% масс., при содержании ПАВ 18% масс. – при остаточном содержании кислоты около 3 % масс., а также расширению границ существования вязкоупругого раствора;

– изменение общей концентрации ПАВ оказывает влияние на вязкость состава после его полной нейтрализации: вязкость нейтрализованного состава при общем содержании ПАВ 8% составляет 22 мПа∙с, при 14% – 60 мПа∙с, а при 18% – 197 мПа∙с.

Результаты исследования реологических свойств смешанных соляно-кислотных растворов АБ и АПАВ, основанные на установлении оптимального соотношения ПАВ, зависимостей изменения реологических свойств соляно-кислотных растворов от общей концентрации ПАВ, могут быть основой для разработки кислотных композиций, обладающих эффектом потокоотклонения.

Список литературы

1. Булгакова Г.Т., Байзигитова А.В., Шарифуллин А.Р. Модель матричной кислотной обработки карбонатов: влияние осадка на процесс растворения // Вестник УГАТУ. – 2009. — Т.13, № 2 (35). — С. 256 — 264.

2. Нефедов. Н.В. Интенсификация добычи нефти методом обработки призабойной зоны кислотной микроэмульсией // Нефтяное хозяйство. – 2007. — № 2. — с. 58-59.

3. Kelland M.A. Production Chemicals for the Oil and Gas Industry: Transl. from Engl. Ed. by L.A. Magadova. Saint-Petersburg, 2015. 606 p.

4. Мохсен А.М., Хуссейн М.А., Коновалов В.В., Склюев П.В. Реологические свойства мицеллярных растворов смеси кокамидопропилбетаина и сульфосукцинатов этоксилированных жирных спиртов. Нефтегазовое дело, 2019, т. 17, № 1, с. 33-40.