Реагенты для увеличения нефтедобычи

FLOPAAM ™

Для добычи нефти с искусственным поддержанием энергии пласта

Мировой лидер в производстве полимеров для добычи нефти с искусственным поддержанием энергии пласта

Полимерные загустители для контроля подвижности закачиваемой воды в течение многих лет использовались в такой области, как добыча нефти с искусственным поддержанием энергии пласта (вторичная добыча нефти, ВДН). Hагнетание полимеров для повышения коэффициента охвата по объему и уменьшения каналообразования и прорывов помогли многим нефтедобывающим компаниям повысить нефтедобычу и снизить расходы на баррель добытой нефти. Те же самые полимеры используются вместе с поверхностно-активными веществами и щелочными добавками для повышения коэффициента охвата по объему этих вод при третичной добыче (т.е. добыче нефти с применением обработки коллектора ПАВ, полимерами и растворителями нефти).

SNF занимается разработкой полного ассортимента полимеров для использования в области ВДН уже более 15 лет. Эти продукты были разработаны таким образом, чтобы охватить самые разнообразные условия, которые встречаются на нефтяных промыслах по всему миру.

Эти продукты включают в себя следующее:

• гидролизированные полиакриламиды с разными молекулярными весами (FLOPAAM™) для температур до 80°C, которые выпускаются в форме сыпучих порошков или самообращающихся эмульсий.
• сульфонированные полиакриламиды для температур до 120°C.
• жидкая ксантановая смола (FLOCON™ 4800C) для рассолов с очень высокой соленостью.

Полимеры, применяемые для ВДН

SNF производит полный ассортимент анионных полиакриламидов для ВДН.

Полиакриламиды в форме порошка

Стандартные полиакриламиды SNF для ВДН – это серия FLOPAAM™, S (твердая форма). Их молекулярный вес находится в пределах от менее 2 миллионов до 22 миллионов дальтон, а анионный заряд от 0 до 100%. Молекулярный вес также зависит от уровня гидролиза (максимальный достижимый молекулярный вес достигается при около 40 мол. %). Эти продукты выпускаются в виде сухих порошков и эмульсий.

Частично гидролизированный полиакриламид (HPAM) с 1960 г. используется для контроля подвижности нагнетаемого полимера. Это синтетический полимер с прямой цепью из мономеров акриламида, некоторые из которых гидролизованы. Его молекула представляет собой гибкую цепочечную структуру, известную как “статистический клубок”, и, так как это полиэлектролит, он взаимодействует с ионами в растворе.

Полиакриламид в форме эмульсии

SNF производит полимер в виде эмульсии, которая имеет те же химические характеристики, что и порошок. Эта серия полимеров выпускается под наименованием FLOPAAM™ E.

Эмульсии полиакриламида представляют собой дисперсии, которые также называются суспензиями, гидрогеля водорастворимого полимера в масле. Они являются двухфазными гетерогенными системами и содержат несколько компонентов. Гидратированный полимер существует в виде микрогранул диаметром 1 мкм. Эти микрогранулы диспергированы в масле и стабилизированы поверхностно-активными веществами.

Хотя в большинстве случаев для нагнетания полимеров используются сухие полимерные порошки, существуют определенные условия, которые определяют применение полимеров в виде эмульсий. Hагнетаемые полимеры, подаваемые, например, с береговых платформ – это именно тот случай, когда полимерные эмульсии могут оказаться более приемлемым решением вследствие приготовления смеси непосредственно в линии подачи в замкнутой системе и более удобного обращения и логистики. Полимеры в виде эмульсий SNF для ВДН существуют как системы с 30% или 50% активного вещества. Они легко смешиваются в условиях месторождения с применением статических миксеров непосредственно в линии подачи.

Обращение эмульсий на месторождении является прямым и быстрым. В зависимости от качества добавляемой воды деэмульсатор может быть добавлен прямо на месторождении или включен в масляную фазу эмульсии (самообращающейся). Для большинства применений ВДН эмульсии FLOPAAM поставляются как самообращающиеся комплексные системы с обращающей поверхностно-активной добавкой, вводимой в процессе изготовления. SNF имеет в лаборатории испытательную буровую вышку для статического смешения в линии подачи, которая позволяет смоделировать обращение эмульсии и проанализировать энергию сдвига, нужную для осуществления полного обращения. Это необходимо, чтобы убедиться в том, что растворы полимера обладают нужными для данного объекта. характеристиками ВДН (фильтрация, вязкость).

SNF также производит продукты торговой марки PUSHER™.

Важно правильно выбрать полимер под конкретное месторождение. Для определения оптимального молекулярного веса полимера используются проницаемость нефтеносного пласта и вязкость нефти.

Для определения наилучшей анионной характеристики (степени гидролиза) используются состав породы и степень адсорбции полимера. Предварительный скрининг для выбора полимера проводится в SNF химиками и инженерами - специалистами по нефтеносным пластам.

Ниже приведена таблица, в которой перечислены полимеры, наиболее часто используемые в ВДН.

SNF разработало широкую гамму сульфонированных полимеров, перечисленных в приведенной ниже таблице.

Сульфонированный полиакриламид в форме порошка

“Стандартные” полиакриламиды SNF обладают лучшей термической стабильностью, чем раньше (до 90°C), благодаря введению антиоксидантных добавок в процессе изготовления. При более высоких температурах до 120°C требуются сульфонированные сополимеры. Это сополимеры акриламида и натриевой соли акриламидпропилсульфоновой кислоты. Помимо термической стабильности они обладают лучшей стабильностью по отношению к таким двухвалентным ионам, как Ca²⁺ и Mg²⁺, присутствующим в большинстве жестких рассолов или в морской воде. Хотя молекулярные веса этих полимеров не такие высокие, как у серии FLOPAAM, тем не менее, они могут достигать 14 миллионов. Они также отличаются более низкими уровнями адсорбции при сравнении со стандартными гидролизированными полиакриламидами.

Жидкая ксантановая смола

Ксантановая смола – это полисахаридный биополимер. Он образуется под действием микробов xanthomonas campestris на субстрат, состоящий из углеводной среды с добавлением белка и неорганического источника азота. этот биополимер представляет собой внеклеточную слизь, которая образуется на поверхности клеток. Ферментационный бульон пастеризуется с целью уничтожения микробов, и продукт осаждается из бульона под действием спирта, а затем концентрируется.

Ксантановая смола широко известна превосходной способностью действовать в рассоле с большим содержанием соли. SNF получила все патенты на изготовление и применение ксантановой смолы FLOCON 4800 Pfizer, которая во всем мире признана экспертами самой высококачественной ксантановой смолой для ВДН.

FLOCON 4800

Это жидкий раствор, который может быть легко разбавлен до рабочих концентраций без сложного оборудования для интенсивного перемешивания. Прямая закачка разбавленных растворов в нефтяные пласты возможна без предварительной фильтрации. Совместим с большинством поверхностно-активных веществ и других жидких добавок, используемыми в составах для получения третичной нефти.

Специальные методы изготовления позволяют достигнуть термической стабильности до 105°C (220°F). FLOCON 4800 выпускается в виде бульона и концентрата (FLOCON 4800 C). Как раствор, так и концентрат, являются растворами с высокой псевдопластичностью и легко накачиваются.

После того как FLOCON 4800 растворен для использования в качестве добавки для контроля подвижности, необходимо принять меры для его защиты от бактериального разрушения.

Очень важно правильное применение биоцидов и поглотителей кислорода; в качестве биоцида наиболее часто используется формальдегид (HTОH). FLOCON защищается при бестарной перевозке и хранении во время изготовления путем добавления 2000–3000 миллионных долей HCOH.

Контроль качества и сертификация по ISO

SNF получила сертификацию по ISO 9001 для всех продуктов, производимых на предприятиях SNF во Франции и в США. Для применений в ВДН требуются полимеры очень высокого качества, поэтому каждая партия таких полимеров тщательно проверяется в наших лабораториях. 6акие проверки заключаются в рутинных тестах, например на сверхнизкую вязкость (процедура испытания SNF QC400A), долю активного компонента (SNF QC100A), размеры частиц, содержание свободных мономеров, а также могут включать специальные испытания для ВДН , например, измерение вязкости в условиях месторождения (закачиваемый рассол , температура, концентрация), фильтруемость и гидролиз в процентах (анионность).

Более специфические испытания производятся на нефтеносном пласте и состоят в оценке следующих параметров:

•     Термическая стабильность в условиях нефтеносного пласта (анаэробная)

• Химическая стабильность и совместимость с поглотителями кислорода, хелатообразователями для железа и т.д.

•      Коэффициент просеивания

•     Инжекционная способность, адсорбция и нефтеотдача в породных полосах песчаников и жидкостях в керне на реальном материале из керна нефтеносного пласта (жидкости из керна исследуются по подряду сторонними лабораториями в сотрудничестве с нефтедобывающей компанией)

•     Для продуктов в виде эмульсий: обратимость эмульсии оптимизируется с учетом специфических условий месторождения (солености рассола).

Принципы нагнетания полимеров

Hагнетание полимеров способно привести к значительному увеличению добычи нефти при сравнении с нагнетанием воды. Типичный вариант нагнетания полимеров предполагает смешивание и закачивание полимера в течение продолжительного времени, пока полимером не будет заполнено примерно 1/3 – 1/2 от объема пор нефтеносного пласта. После формирования такого полимерного “поршня” в течение долгого времени производится закачка воды для того, чтобы выдвинуть этот полимерный поршень и нефтяной вал, идущий впереди него, к продуктивным скважинам. ля того чтобы достигнуть нужного объема пор, полимер закачивается в течение нескольких лет в непрерывном режиме.

Когда вода закачивается в нефтеносный слой, она идет по пути наименьшего сопротивления (обычно это слои, отличающиеся высокой проницаемостью) в сторону подсасывающих продуктивных скважин с более низким давлением. Если нефть в месторождении имеет более высокую вязкость, чем закачиваемая вода, вода будет просачиваться через такую нефть, что приведет к низкой эффективности вытеснения, или к обходу нефти.

Полимеры улучшают коэффициент подвижности и повышают коэффициент вытеснения в нефтеносном пласте. Одним из рутинных параметров скрининга, используемым при предварительном анализе нефтеносного пласта, является коэффициент подвижности. Если коэффициент подвижности меньше единицы, вытеснение нефти водой будет эффективным и “поршнеобразным”. Если коэффициент подвижности больше единицы, большая часть воды пройдет через нефть и оставит позади себя области с невымытой нефтью.

Диапазоны концентрации полимера для типичных вариантов нагнетания полимеров составляют от нескольких сотен миллионных долей (м.д.) до 2000 м.д. Растворы полимеров в этом диапазоне, используемом для ВДН, представляют собой вязкопластичные жидкости (называемые также “псевдопластичными”), так как их вязкость зависит от градиента сдвига.