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: r.minch@kruss.de www.kruss.de Tirit Ltd (exclusive representative) Marina Frolova E-Mail: mf@tirit.org www.tirit.org