Реагувальні піни, стабілізовані наночастинками, для контролю відповідності у високотемпературних резервуарах

Анотація

Вступ. Контроль відповідності в неоднорідних нафтових резервуарах є критичним завданням для підвищення нафтодобування, особливо за високих температур, оскільки переповнені поверхнею зрізання піни, стабілізовані поверхнево-активними речовинами, руйнуються за температури понад 150 °C через термічну ефективність генерації та активне дренування. Ми досліджуємо піни, стабілізовані наночастинками, які зберігають структурну цілісність від наномеханічних механізмів стабілізації за температури до 200 °C. Мета дослідження. Основою нашої роботи була розробка та систематична оцінка пінних композицій, стабілізованих наночастинками, для їхнього застосування в КВР. Наші конкретні цілі включали: 1) стабілізацію різних композицій нанокументропів за температури від 25 °С до 200 °С; 2) оцінку реологічної поведінки за умов резервуарів; 3) оцінку частих "втрат", забруднень та поширення піни в пористих середовищах; 4) кількісне оцінювання додаткового видобутку нафти на прикладі даних про затоплення керна за температури в межах 150–180 °С.

Методи. Лабораторні експерименти дослідження. У лабораторних експериментах використовувались наночастинки кремнезему та оксиду алюмінію 15–30 нм в діаметрі та 0,5–1,0 мас.% з альфа-олефін сульфонатною поверхнево-активною речовиною в синтетичному розсолі 35,000 ppm TDS. Стабільність піни вимірювалася в комірках високого тиску та високої температури при шести температурних точках. Реологічна характеристика визначається за допомогою високотемпературної концентричної циліндричної геометрії на реометрі Anton Paar MCR 302. Шість експериментів із затоплення керна було виконано на керні пісковику Berea при 150 °C та 180 °C.

Результати. Піни, стабілізовані наночастинками, проявили виняткову термічну стабільність з періодами напіврозпаду 38–54 хвилини за температури 180 °C порівняно із 2–9 хвилинами для контрольних пін, що становить поліпшення в 5–6 разів. Оптимальна композиція — 0,5–1,0 мас. % наночастинок кремнезему. Реологічні виміри показали псевдопластичну поведінку з уявними в'язкостями 28–43 сП за температури 180 °C. Експерименти із затопленням піни виявили коефіцієнти зниження мобільності 58–73. Додаткове виділення нафти становило від 16,8 до 22,7 % початкових георесурсів понад заводнення, у середньому 19,5 % для тестів з наночастинковою піною проти 3,8–5,2 % для контрольних пін.

Висновки. Продемонстровано, що піни, стабілізовані наночастинками, характеризуються високою термічною стабільністю та ефективністю вирівнювання профілю за температур, що перевищують 180 °C, за яких традиційні пінні системи втрачають свою працездатність. Запропонована технологія забезпечує коефіцієнти зниження рухливості в межах 58–73 та додатковий видобуток нафти на рівні 17–23 % від початкових запасів нафти в пласті, що є економічно значущим результатом.