ООО МПК ХимСервисИнжиниринг

Инновационная технология регулирования процесса извлечения трудноизвлекаемых запасов нефти и газа на основе применения полифункционального реагента «ХСИ-4601» — интервью с автором

Интервью с автором

Интервью опубликовано в научно-техническом журнале «Нефть. Газ. Новации» № 10/2014. Также вы можете загрузить статью «Инновационная технология регулирования процесса извлечения трудноизвлекаемых запасов нефти и газа на основе применения полифункционального реагента «ХСИ-4601» и данное интервью в формате PDF (файл для загрузки любезно предоставлен нам редакцией журнала «Нефть. Газ. Новации»).

Доклад «Инновационная технология регулирования процесса извлечения трудноизвлекаемых запасов нефти и газа на основе применения полифункционального реагента «ХСИ-4601», представленный в рамках научно-практического семинара «Химреагенты нового поколения в области повышения нефтеотдачи пласта» (г. Самара, 16 октября, 2014 г.), вызвал особый интерес у слушателей и, как следствие, — множество вопросов и самые разные высказывания. И это вполне закономерно: предложенную технологию, по мнению специалистов, можно назвать революционной. Необычный материал требует и особого подхода к его изложению, который нашел отражение в том, что авторам статьи была предоставлена уникальная возможность непосредственного общения с представителями российского нефтяного бизнеса, чье мнение для них имеет особое значение. Предлагаем вашему вниманию интервью с автором Р. Н. Фахретдиновым, д. х. н., профессором, генеральным директором ООО МПК «ХимСервисИнжиниринг». Интервью не совсем обычное — в данном случае мы отошли от общепринятых традиций и вопросы были сформулированы не журналистами, а специалистами, представителями российских нефтяных компаний.

 После взаимодействия ПФР с нефтью, если мы правильно понимаем, происходит разложение тяжелых фракций нефти и переход ванадийсодержащих металлопорфиринов в водную фазу. Затем возможна адсорбция комплексов «ПФР — ванадий» на поверхности поровых каналов. Можно ли говорить о том, что в этом случае мы теряем ванадий, который могли бы добыть с нефтью, а вместо этого он адсорбируется на поверхности поровых каналов, оставаясь в продуктивных пластах?

Р. Н. Фахретдинов:

— Изучен процесс перераспределения ванадия в системе «нефть — вода» при обработке нефти водным раствором ПФР. ПФР взаимодействует только с реакционно-активными центрами ванадия, которые образуют стабильные хелатные комплексы в водной фазе. Только при периодическом дозировании реагента ПФР достигается эффект от данного механизма воздействия. Что касается потери ванадия — не стоит говорить об этом при содержании ванадия в нефтях, недостаточном для его выделения в промышленных объемах. А в тех нефтях, где возможна промышленная добыча ванадия, применение ПФР не наносит количественного ущерба.

 Снижение межфазного натяжения на контакте «нефть — водный раствор ПФР» не выглядит достаточным. Для получения эффекта от снижения МФН и извлечения защемленной нефти требуется снижение межфазного натяжения на порядок и более. Планируете ли вы расширять функционал предлагаемого реагента ПФР с целью большего снижения межфазного натяжения?

Р. Н. Фахретдинов:

— Механизм действия ПФР ступенчато снижает МФН за счет образования на границе раздела фаз хелатного комплекса «ванадий — ПФР», который, в свою очередь, ведет к снижению МФН и образованию мицеллярного раствора. Таким образом, вытеснение нефти происходит за счет снижения вязкости нефти, ступенчатого снижения МФН и увеличения охвата за счет мицеллобразования.

 Хотелось бы уточнить размеры экстракомплексов, которые будут образовываться в результате реакции. Могут ли они блокировать поровые каналы?

Р. Н. Фахретдинов:

— Экстракомплексы стабилизируют нефтяную фазу за счет разрушения асфальтосмолистых структур, что увеличивает проницаемость по нефти.

 Каково влияние растворов ПФР на коэффициент охвата? Либо вы предлагаете следом качать вязкую оторочку?

Р. Н. Фахретдинов:

— Ответ по механизму дан ранее (вопрос 1). Технология направлена на увеличение коэффициента нефтевытеснения за счет изменения вязкости нефти и коэффициента охвата — за счет равномерного вытеснения нефти по разрезу.

 Сама идея воздействия на пласт, и в частности на остаточную нефть, достаточно прогрессивна и имеет огромный потенциал. Но возникает вопрос по механизму действия данной технологии. Метод основан на химическом воздействии на МП нефти, что приводит к разрушению асфальтосмолистых структур. При воздействии химических реагентов на нефть на границе «нефть — вода» происходят обменные процессы между ассоциатами в нефти и химическими добавками.
Что происходит с тяжелыми компонентами — остаются на породе или переходят в водную фазу? Как потом меняется проницаемость?

Р. Н. Фахретдинов:

— ПФР, обладая высокими комплексообразующими и гидрофобизирующими свойствами, селективно взаимодействует с МП и металлами переходной валентности, образуя экстракомплексы. Образование экстракомплексов вызывает разрушение жесткоструктурных ассоциатов тяжелых компонентов, что в конечном итоге приводит к снижению вязкости нефти и ее подвижности в породе.

 Поскольку атом ванадия в ванадилпорфиринах нефтей является координационным центром в молекулах асфальтенов, комплексообразующие реагенты, находящиеся в водной фазе, избирательно реагируют с МП нефтей на границе раздела фаз и тем самым способствуют разрушению асфальтосмолистых структур. Если происходит разрушение асфальтосмолистых структур, то как изменяются параметры флюида? Оценка должна производиться по параметрам «вязкость» и «плотность». Насколько целесообразно оценивать параметры флюида по оптической плотности?

Р. Н. Фахретдинов:

— Изучение комплексообразующей способности ПФР в реакции экстракоординации с нефтяными ванадилпорфиринами позволило сравнить реакционную способность комплексообразователя, а также выполнить расчет констант устойчивости экстракомплексов. Образование экстракомплексов приводит к разрушению надмолекулярной структуры МП и, как следствие, к изменению устойчивости нефтяных дисперсных систем (НДС). Для изучения влияния ПФР на устойчивость НДС были определены факторы устойчивости нефтей до и после обработки растворами ПФР.

Известно, что структурные единицы в нефтяных дисперсных системах могут иметь постоянные размеры и свойства только в дисперсной среде определенного состава и при неизменном воздействии внешних факторов. При изменении этих условий меняется степень дисперсности и, следовательно, свойства системы в целом (устойчивость, структурно-механические свойства и т. д.). В исследуемых системах внешним фактором, способным вызвать изменение степени дисперсности, является действие добавок, растворенных в воде, при условии, что остальные факторы остаются неизменными. Для исследования изменения размеров частиц нефтей до и после обработки их водными растворами добавок была определена оптическая плотность в верхних и нижних слоях центрифугата при различных длинах волн. По размерам частиц дисперсной системы можно судить об устойчивости системы к расслоению. Меньшие размеры частиц обусловливают большую кинетическую устойчивость системы. Увеличение фактора устойчивости после обработки нефтей водными растворами ПФР свидетельствует о том, что в нефти увеличивается количество мелкодисперсных частиц асфальтенов. Уменьшение же размеров частиц дисперсной системы, согласно положениям физико-химической механики НДС, вызывает снижение структурной вязкости системы, что хорошо согласуется с полученными данными.

Применение ПФР, способствующего уменьшению размеров асфальтеновых частиц, открывает принципиально новые возможности для технологической практики добычи нефти в процессе заводнения, особенно для высоковязких нефтей. Что касается изменения вязкости нефти, то данный параметр зафиксирован во всех опытах.

 В тексте также говорится об изменении смачиваемости, играющей основную роль в процессах капиллярного вытеснения нефти водой и химреагентами. Так все-таки данный реагент меняет структуру нефти или смачиваемость? Либо это синергетический эффект?

Р. Н. Фахретдинов:

— Да, это синергетический эффект. Обработка нефтей водным раствором ПФР приводит к изменению группового химического состава. А выполненные эксперименты по капиллярному впитыванию показали, что водные растворы ПФР увеличивают также адгезионное натяжение, что улучшает смачиваемость нефтенасыщенных пород и ведет к дополнительному вытеснению нефти из пористой среды.

 Есть также вопрос, касающийся проведения фильтрационного эксперимента. Не указаны вязкостные характеристики нефти, которой были насыщены и насыпная, и натуральная модели, непонятен объем прокачанной жидкости (имеется в виду поровый объем прокачки: в табл. № 8 это 0,3 Vпор , в табл. № 9 это 10, 24 Vпор)*; при таких объемах закачки расход реагента должен быть очень большим. Какими были перепады давления при проведении экспериментов? При каких температурах проводились данные работы и каким образом фактор температуры влияет на данный процесс? Какова вязкость раствора ПФР?

Р. Н. Фахретдинов:

— Вязкость нефти — 26,5 МПа×с, температура — 40 °С. Опыт 1 (керновые исследования) — перепад давления стабилизировался до достижения 0,04 МПа, опыт 2, 3 — 0,04 МПа, опыт 4 — 0,2 МПа, опыт 5 — 0,175 МПа. При прокачке больших объемов раствора ПФР оптимальной является минимальная концентрация реагента и расход реагента будет незначительным. Эксперименты проведены с большими объемами закачки для оценки эффективности применяемого реагента при доотмыве остаточной нефти; результаты были использованы для математического моделирования процесса на конкретном пилотном участке с длительным периодом закачки водного раствора ПФР. Вязкость растворов ПФР — 1,0...1,2 МПа×с. Увеличение температуры процесса приводит к снижению МП в нефти.

 Хотелось бы получить образцы химии для оценки нашим институтом «СамараНИПИнефть» и возможного последующего ОПИ. Сейчас где-то планируются ОПИ? На реагент есть вся документация?

Р. Н. Фахретдинов:

— Образцы реагента ПФР «ХСИ-4601» могут быть направлены для проведения лабораторного тестирования. Техническое задание на выполнение лабораторных исследований необходимо согласовать с нами. Да, на реагент имеется вся необходимая разрешительная документация для применения в нефтяной отрасли.

 Объясните химизм изменения группового химического состава нефтей под действием водного раствора реагента «ХСИ-4601». Как из смол и асфальтенов у вас образуются парафины?

Р. Н. Фахретдинов:

— Металлопорфириновые комплексы составляют заметную массу нефтяных смол и особенно асфальтенов. На границе раздела «нефть — вода» происходит взаимодействие между ванадилпорфиринами нефтей и комплексообразующим реагентом, содержащимся в водной фазе. В результате этого взаимодействия разрушаются структуры, образованные в нефти асфальтосмолистыми веществами, вызывая распределение внешней сольватной (углеводородной) оболочки металлопорфириновых комплексов в нефти. Переход центрального атома комплекса ванадия из нефтяной фазы в водную с образованием нового комплекса с ПФР сопровождается разрушением и диспергированием оставшихся в нефтяной части порфириновых оснований и сольватной углеводородной оболочки в нефти, что и приводит к изменению структурно-группового состава нефти. Наши результаты подтверждены также в исследованиях ООО «Роснефть — Центр исследований и разработок».

В заключение остается лишь добавить, что, к сожалению, общение на страницах журнала имеет свои ограничения. Возможно, кто-то пожелает получить более подробные ответы и информацию из первых уст.

Телефон для контакта: +7 (495) 718-58-12.

Н. А. Веремко, к. т. н., доцент кафедры МФТП РМ Российского государственного университета нефти и газа им. И. М. Губкина, начальник управления повышения нефтеотдачи пластов ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг»:

— Информация, представленная в презентации полифункционального реагента «ХСИ-4601», предназначенного для повышения нефтеотдачи, довольно интересна.

Авторами с применением новейших методик и современного оборудования получены положительные результаты при исследовании изменения состава и свойств остаточной нефти при взаимодействии с полифункциональным реагентом «ХСИ-4601». Особое внимание уделено изучению содержания металлопорфиринов в остаточной нефти.

При взаимодействии остаточных нефтей, содержащих металлопорфирины, с водным раствором ПФР происходит изменение группового химического состава нефти — увеличение содержания парафино-нафтеновых и легких ароматических углеводородов при одновременном снижении тяжелых компонентов, в результате чего отмечается снижение вязкости нефти в 3–8 раз.

Полученные явления важны при извлечении высоковязких нефтей, например Р+С залежи Усинского месторождения (вязкость нефти > 500 сПз), которые отличаются повышенным (до 285 нмоль/г) содержанием ванадиловых комплексов порфиринов (VO-P).


* Фахретдинов Р. Н., Якименко Г. Х. Инновационная технология регулирования процесса извлечения трудноизвлекаемых запасов нефти и газа на основе применения полифункционального реагента «ХСИ-4601» // Научно-технический журнал «Нефть. Газ. Новации». — 2014. — № 10. — С. 55–61. 

Также вы можете загрузить статью «Инновационная технология регулирования процесса извлечения трудноизвлекаемых запасов нефти и газа на основе применения полифункционального реагента «ХСИ-4601» и данное интервью в формате PDF (файл для загрузки любезно предоставлен нам редакцией журнала «Нефть. Газ. Новации»).

См. также: