Оборудование и методы характеристики растворов

Оборудование и методы
характеристики растворов,
используемых для улучшения
нефтеотдачи пластов
Д-р Роберт Минх, KRÜSS GmbH
Москва, 06/26/2013
Содержание презентации

Введение

Оптимизация растворов для химического заводнения с помощью метода
вращающейся капли

Измерение межфазного натяжения (IFT) и смачиваемости (CA) в условиях резервуара

Обзор применения оборудования KRÜSS для нефтегазовой области
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 2
Обзор нефтяных скважин в мире
Основная цель: повышение нефтеотдачи пластов (EOR)
Дополнительный доступ к 7000 биллионов баррелей!
Источник: S. Thomas, Oil Gas Sci. Technol., 2008, 63, 9-19.
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 3
Параметры, влияющие на извлечение нефти
Параметры резервуара
пористость/капилля́рность
поток
смачиваемость
горная порода
состав нефти
давление
вязкость
история эксплуатации
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
температура
Страница 4
Варьирование компонентов для классической
нефтяной скважины
Характеристики нефтяной скважины:
Вода + ПАВ/соляной раствор/CO2/пар
Вода+нефть+ПАВ/соляной р-р +нефть/CO2+нефть/вода+нефть
характеристика и оптимизация параметров для
улучшения эффективности нефтеотдачи:

Оптимизация соляного раствора/Растворов ПАВ
– химическое заводнение

Смачиваемость горных пород (CA)

Взаимодействие нефти/горной породы/
растворителей
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 6
Параметры, которые можно оптимизировать
при химическом заводнении
Цели

Оптимизация концентрации ПАВ
или солености раствора
при комнатной температуре или
температуре скважины

Снижение вязкости нефти
и улучшение ee подвижности

Оптимизация расходов на ПАВ
KRÜSS Spinning Drop Tensiometer
SITE100
Тензиометр по методу вращающейся капли (SITE100)
измеряет очень малые значения межфазного
натяжения
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 7
Схематическое изображение
метода вращающейся капли
Метод вращающейся капли
тяжелая фаза, rh
r
легкая фаза, rl
w
стенка капилляра
si = 1/4∙r3w2 (rh - rl)
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 8
Процесс химического заводнения
Для снижения смачивания породы нефтью и образования эмульсии необходимо
низкое межфазное натяжение между нефтью и заводняющей жидкостью
Идеальный случай
заводняющая
жидкость
Замещение нефти
раствором ПАВ
нефть
порода
Реальный случай
нефть
порода
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 9
Зависимость межфазного натяжения от времени
при химическом заводнении
Метод вращающейся капли позволяет определять очень низкие значение межфазного
натяжения IFT (от 10 до 10-6 мН/м)
Межфазное натяжение
между нефтью и
раствором ПАВ при
«определенном» времени
контакта
Оптимизация содержания ПАВ в заводняющем растворе
Источник: Akzo Nobel, A practical Approach to OER Surfactant Flooding, Tech. Bull., 2008.
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 10
Межфазное натяжение [мН/м]
Зависимость очень низкого межфазного натяжения
от температуры
Один раствор ПАВ с
определенной
концентрацией при
различных температурах
-3
10
Цель: определить
концентрацию (и ПАВ),
для которого межфазное
натяжение IFT ≤ 10-3 при
температуре скважины T
-4
10
-5
3 x 10
50
54
58
62
Оптимальнaя температурa T
для данной концентрации
68
Температура [°C]
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 11
Варьирование компонентов для классической
нефтяной скважины
Характеристики нефтяной скважины:
Вода + ПАВ/соляной раствор/CO2/пар
Вода+нефть+ПАВ/соляной р-р +нефть/CO2+нефть/вода+нефть
характеристика и оптимизация параметров для
улучшения эффективности нефтеотдачи:

Оптимизация соляного раствора/Растворov ПАВ
– химическое заводнение

Смачиваемость горных пород (CA)

Взаимодействие нефти/горной породы/
растворителей
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 12
Описание процесса заводнения в случае
смешивающихся фаз
Заводнение со смешивающимися фазами: Нефть растворяется в сжиженных газа (н-р
CO2 или N2)
Измерение межфазного натяжения при высоком давлении
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 13
Измерение смачиваемости (краевого угла) в условиях
скважины
Измерение межфазного натяжения и краевого угла при высоком давлении
Капля жидкости
PC
Гидравлическая
система
Источник света
CCD
Жидкость
PI
KRÜSS DSA100HP: до 1400 бар и 300°C
Метод висящей капли
Источник: P. Jaeger, A. Pietsch, P. Rendtel, KRÜSS Application Note, 227, 2002.
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 14
Параметры, определяемые при условиях скважины
до 20000 psi (1400 бар), 300 °C
Hastalloy и другие сплавы по запросу
Поверхностное натяжение SFT (нефть/газ; н-р, CO2, CH4)
Межфазное натяжение IFT (нефть/растворитель; н-р,
CO2, рассол, раствор ПАВ)
Смачиваемость (Краевой угол) горной породы
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 15
Примеры измерений в условиях резервуара
Капля воды в нефти на CaCO3-кристалле, CA = 92°
(Проблема: видимость)
800 psi или 56 бар (CO2), 50°C
Капля нефти в воде на CaCO3-кристалле, CA = 123°
(инвертная система)
800 psi или 56 бар (CO2), 50°C
R.A. Nasralla, M.A. Bataweel, H.A. Nasr-El-Din, J. Can. Pet. Thechnol., 52(2), 2013
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 16
Зависимость межфазного натяжения от давления
Рассол – нефть + CO2
Рассол – нефть
Рассол
Рассол
1600 psi или 112 бар (CO2), 50° C
Комнатные условия
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 17
Зависимость межфазного натяжения от давления
для несмешиваемых систем
Pressure dependence of density and IFT
50
1020
980
960
940
40
920
Плотность растительного масла
35
900
]
880
30
860
IFT вода/растительное масло
3
Плотность [kg/m]
45
IFT [mN/m]
1000
плотность воды
840
Плотность и межфазное
натяжение IFT обеих
жидкостей изменяется с
давлением
820
25
800
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
p [MPa]
Межфазное натяжение IFT снижается при увеличении давления
Источник: P. Jaeger, A. Pietsch, P. Rendtel, KRÜSS Application Note, 227, 2002.
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 18
Зависимость межфазного натяжения от давления
для несмешиваемых систем
Небольшой эффект для несмешиваемых систем (водяное заводнение)
Источник: “IFT at elevated pressures: immiscible systems (water- oil)”, Jaeger & Eggers, 2005
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 19
Зависимость межфазного натяжения от давления
для смешиваемых систем
IFT [mN/m]
IFT при повышенном давлении: смешиваемые системы с углеводородами
35

N2 – стирен, 296 K
30
■
N2 – газойль, 296 K
25
▲
N2 – n-декан, 398 K
●
метан – n-декан, 398 K
x
этан – n-декан, 398 K
20
15
10
5
0
0
10
20
30
40
50
P [MPa]
Источник : “IFT at elevated pressures: miscible systems with hydrocarbons”, Jaeger & Eggers, 2002
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 20
Решения KRÜSS для нефтегазовой отрасли
Каждая скважина различается своими геологическими параметрами
Технические требования и oборудование могут отличаться
KRÜSS Spinning Drop Tensiometer
SITE100
KRÜSS Drop Volume Tensiometer
DVT50
SITE100
Up-Stream/
Извлечение
нефти
Снижение межфазного натяжения IFT для создания
микроэмульсий и снижения вязкости, оптимизации расходов
на ПАВ
SITE100 / DVT50
Down-Stream/
Переработка
Изучение процесса эмульгирования/разрушения эмульсии
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 21
Решения KRÜSS для нефтегазовой отрасли
KRÜSS DSA100 with High Pressure View Chamber
KRÜSS DSA100HP
Резервуар
Базовая характеристика резервуара
Up-stream/
извлечении нефти
(Не)смешение воды, пара, газа и нефти
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 22
Решения KRÜSS для нефтегазовой отрасли
KRÜSS Processor Tensiometer K100
KRÜSS K100
Up-stream/
извлечении нефти
Цементирование; эффективность ПАВ, автоматическое
определение ККМ
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 23
Решения KRÜSS для нефтегазовой отрасли
KRÜSS Dynamic Foam Analyzer DFA100
KRÜSS DFA100
Up-stream/
извлечении нефти
Контроль пенообразования во время извлечения нефти
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 24
Решения KRÜSS для нефтегазовой отрасли
KRÜSS DSA100R for Interfacial Rheology
KRÜSS DSA100R
Up-stream/
извлечении нефти
Стабильность нефтяной эмульсии
Оборудование и методы характеристики растворов, используемых для улучшения нефтеотдачи пластов| 06/26/2013
Страница 25
Спасибо за внимание!
KRÜSS GmbH
Dr. Robert Minch
E-Mail: [email protected]
www.kruss.de
Tirit Ltd (exclusive representative)
Marina Frolova
E-Mail: [email protected]
www.tirit.org