Блог

Jul 06, 2023

Влияние химических веществ на фазовое и вязкостное поведение воды в нефтяных эмульсиях

Scientific Reports, том 13, номер статьи: 4100 (2023) Цитировать эту статью 1574 Доступов 5 Цитирований 1 Подробности об альтернативных метриках Из-за роста населения потребность в энергии, особенно ископаемой

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 4100 (2023) Цитировать эту статью

1574 Доступа

5 цитат

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В связи с ростом населения потребность в энергии, особенно в ископаемом топливе, увеличивается с каждым годом. Поскольку затраты на разведку новых пластов и бурение новых скважин очень высоки, большинство пластов прошли первый и второй периоды жизни, и необходимо использовать методы увеличения нефтеотдачи. Методы повышения нефтеотдачи пластов на водной основе (МУН) являются одними из популярных методов в этой области. В этом методе возможность образования эмульсии высока, а за счет создания стабильной эмульсии вязкость и подвижность улучшаются. В этом исследовании поэтапно исследовались параметры, влияющие на стабильность и вязкость эмульсии. На первом этапе в качестве наилучшей обводненности было выбрано 50% (об./об.) воды. Тип соли и ее наилучшая концентрация оценивались на втором этапе путем измерения среднего размера капель. На третьем этапе исследовалось влияние наночастиц SiO2 и поверхностно-активного вещества (диапазон 80) на стабильность и вязкость эмульсии. По результатам наилучшая обводненность составила 50% за счет максимальной вязкости. В солях выход был следующим: MgCl2 > CaCl2 > MgSO4 > Na2SO4 > NaCl. Наилучший выход был у MgCl2 в концентрации 10 000 ppm. Наконец, было показано, что синергия наночастиц и поверхностно-активных веществ привела к более высокой стабильности и вязкости, чем в случае, когда каждый из них использовался отдельно. Следует отметить, что оптимальная концентрация наночастиц равна 0,1% (мас.), а оптимальная концентрация ПАВ равна 200 ppm. В целом стабильное состояние получено при 50%-ной обводненности солью MgCl2 в концентрации 10000 ppm и в присутствии наночастиц SiO2 в концентрации 0,1% и диапазона 80 ПАВ в концентрации 200 ppm. Результаты, полученные в результате этого исследования, дают важную информацию для оптимального выбора параметров операции повышения нефтеотдачи пласта на водной основе. Вязкость продемонстрировала аналогичную тенденцию со стабильностью и размером капель. По мере уменьшения среднего размера частиц (или увеличения стабильности) вязкость эмульсии увеличивалась.

Потребность в энергии, особенно в ископаемом топливе, увеличивается с каждым годом из-за роста населения. Exxon Mobil прогнозирует рост спроса на энергию на 25% к 2040 году по сравнению с 2018 годом. методы сильно ощущаются1,2. Одним из распространенных методов увеличения нефтеотдачи нефтяных пластов являются методы на водной основе, такие как закачка наночастиц, поверхностно-активных веществ, закачка воды различной солености, закачка полимеров или их комбинация3. Закачка этих химикатов в пласт может создать условия для образования эмульсии и предотвратить явление вязких пальцев. Таким образом, фронт жидкости будет почти прямым. Стабильные эмульсии позволяют существенно увеличить добычу нефти из пластов4,5,6,7. Пей и др. В своем исследовании они сравнили заводнение со стабилизированной эмульсией или без нее с наножидкостями. Они обнаружили, что введение стабильной эмульсии наножидкостью с помощью двух механизмов увеличивает эффективность вытеснения: (1) блокирование путей с высокой проницаемостью, по которым течет вода. (2) Мобилизованная захваченная нефть. Они также заявили, что стабильность увеличивается с увеличением концентрации поверхностно-активного вещества, когда концентрация наночастиц кремнезема составляет 0,4%8. Образование эмульсии возможно на всех стадиях добычи (от пласта до трубопроводов и даже переработки бурового раствора)9.

Эмульсии, используемые в МУН, часто содержат эмульгатор, который снижает межфазное натяжение, присутствуя на границе раздела двух фаз нефти и воды, тем самым увеличивая стабильность и легкость эмульгирования10. Поверхностно-активные вещества можно использовать для облегчения образования и повышения стабильности эмульсий. Эти материалы могут изменить стабильность эмульсии за счет снижения межфазного натяжения в системах, где для стабильности эмульсии использовались только поверхностно-активные вещества. Из-за чувствительности поверхностно-активных веществ к температуре и их высокой адсорбции на породе-коллекторе их использование в качестве эффективной жидкости для процесса увеличения нефтеотдачи имеет множество ограничений11,12. Наночастицы были предложены для решения этих проблем в масштабе резервуара. Синергия поверхностно-активных веществ с наночастицами создает механический барьер, который предотвращает слияние капель эмульсии13,14. Кроме того, он может улучшить процесс увеличения нефтеотдачи за счет увеличения термической стабильности и вязкости эмульсии15,16,17. Когда для образования эмульсии используются наночастицы и ПАВ, стабильность выше, чем в случае использования только одного из этих двух материалов, а расход ПАВ значительно снижается18,19,20.