8
ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА 110 № 12 декабрь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ УДК 553.982 Ты Тхань Нгиа 1 , e-mail: [email protected]; М.М. Велиев 1 , e-mail: [email protected]; Чан Куок Хой 1 , e-mail: [email protected] 1 СП «Вьетсовпетро» (Внугтау, Вьетнам). Исследования радиоактивно облученных водорастворимых полимерных композиций с целью повышения нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения «Белый Тигр» Анализ текущего состояния разработки залежи нижнего миоцена свидетельствует о неравномерности выработки запасов нефти на различных участках залежи. Значения коэффициента извлечения нефти остаются на низком уровне при возрастающей обводненности добываемой продукции. Применением технологии заводнения залежей на основе полимерных растворов можно значительно повысить тех- нико-экономические показатели разработки месторождений. Однако, поскольку основой большинства применяемых растворимых полимеров является полиакриламид, использование которого ограничено диапазоном температуры и уровнем минерализации, для залежи нижнего миоцена месторождения «Белый Тигр» с пластовой температурой до 120 °С и высоким уровнем минерализации закачиваемой воды применение полимера на полиакриламидной основе является бесперспективным. В нефтедобыче для повышения вязкости закачиваемой воды, следствием чего является увеличение коэффициента охвата по площади и разрезу залежи и в конечном счете – повышение нефтеотдачи, полимеры используются давно. Быстрое развитие науки, особенно в области радиационных технологий, позволяет производить новые типы полимеров, характеризующиеся большей стабильностью при использовании в условиях высокой температуры и устойчивостью в воде с высоким уровнем минерализации по сравнению с обычными полимерами. Применение данного метода на практике подтверждает его эффективность. Однако вопрос поиска полимера, со- ответствующего условиям залежи нижнего миоцена месторождения «Белый Тигр» по таким характеристикам, как температура, давление, пористость, проницаемость, физико-химические свойства нефти и воды, все еще актуален. В работе исследуются вопросы выбора подходящих мономеров и полимеров, определения условий и оптималь- ных дозировок радиоактивного облучения полимера для протекания реакции, определения свойств полученных продуктов с целью повышения нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения «Белый Тигр». Ключевые слова: нижний миоцен, полимерные композиции, акриламид, поливинилпирролидон, радиактивное облучение, вязкость, коэффициент вытеснения, лабораторные исследования, гамма-излучение, концентрация. Tuy Thanh Nghia 1 , e-mail: [email protected]; M.M. Veliev 1 , e-mail: [email protected]; Chan Kuok Khoi 1 , e-mail: [email protected] 1 Vietsovpetro JV (Vung Tau, Vietnam). Studies of radiation exposure of water soluble polymer compositions in order to increase pool oil recovery of the Lower Miocene of the «Bach Ho (White Tiger)» field An analysis of the current state of Lower Miocene pool development indicates non-uniformity of oil reserves development at different parts of the pool. Values of oil recovery factor remain low with increasing water cut. Application of water flood oil pool development based on polymer solutions allow to improve technical and economic performance of field development significantly. However, since the base of most used soluble polymers is polyacrylamide, and its use is limited by temperature and salinity for the Lower Miocene pool of the «White Tiger» field with formation temperatures of up to 120 °С and high injected water salinity, use of polyacrylamide-based polymer is unpromising. Polymers are used for a long time in the oil production industry to increase viscosity of the injected water, resulting in an increase in the coverage ratio of the square and cut deposit and, ultimately, enhanced oil recovery.

Исследования радиоактивно облученных ... · 2015-12-22 · нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения

  • Upload
    others

  • View
    8

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Исследования радиоактивно облученных ... · 2015-12-22 · нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения

ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА

110 № 12 декабрь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

УДК 553.982Ты Тхань Нгиа1, e-mail: [email protected]; М.М. Велиев1, e-mail: [email protected]; Чан Куок Хой1, e-mail: [email protected]

1 СП «Вьетсовпетро» (Внугтау, Вьетнам).

Исследования радиоактивно облученных водорастворимых полимерных композиций с целью повышения нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения «Белый Тигр»Анализ текущего состояния разработки залежи нижнего миоцена свидетельствует о неравномерности выработки запасов нефти на различных участках залежи. Значения коэффициента извлечения нефти остаются на низком уровне при возрастающей обводненности добываемой продукции.Применением технологии заводнения залежей на основе полимерных растворов можно значительно повысить тех-нико-экономические показатели разработки месторождений. Однако, поскольку основой большинства применяемых растворимых полимеров является полиакриламид, использование которого ограничено диапазоном температуры и уровнем минерализации, для залежи нижнего миоцена месторождения «Белый Тигр» с пластовой температурой до 120 °С и высоким уровнем минерализации закачиваемой воды применение полимера на полиакриламидной основе является бесперспективным.В нефтедобыче для повышения вязкости закачиваемой воды, следствием чего является увеличение коэффициента охвата по площади и разрезу залежи и в конечном счете – повышение нефтеотдачи, полимеры используются давно.Быстрое развитие науки, особенно в области радиационных технологий, позволяет производить новые типы полимеров, характеризующиеся большей стабильностью при использовании в условиях высокой температуры и устойчивостью в воде с высоким уровнем минерализации по сравнению с обычными полимерами.Применение данного метода на практике подтверждает его эффективность. Однако вопрос поиска полимера, со-ответствующего условиям залежи нижнего миоцена месторождения «Белый Тигр» по таким характеристикам, как температура, давление, пористость, проницаемость, физико-химические свойства нефти и воды, все еще актуален.В работе исследуются вопросы выбора подходящих мономеров и полимеров, определения условий и оптималь-ных дозировок радиоактивного облучения полимера для протекания реакции, определения свойств полученных продуктов с целью повышения нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения «Белый Тигр».

Ключевые слова: нижний миоцен, полимерные композиции, акриламид, поливинилпирролидон, радиактивное облучение, вязкость, коэффициент вытеснения, лабораторные исследования, гамма-излучение, концентрация.

Tuy Thanh Nghia1, e-mail: [email protected]; M.M. Veliev1, e-mail: [email protected]; Chan Kuok Khoi1, e-mail: [email protected]

1 Vietsovpetro JV (Vung Tau, Vietnam).

Studies of radiation exposure of water soluble polymer compositions in order to increase pool oil recovery of the Lower Miocene of the «Bach Ho (White Tiger)» fieldAn analysis of the current state of Lower Miocene pool development indicates non-uniformity of oil reserves development at different parts of the pool. Values of oil recovery factor remain low with increasing water cut.Application of water flood oil pool development based on polymer solutions allow to improve technical and economic performance of field development significantly. However, since the base of most used soluble polymers is polyacrylamide, and its use is limited by temperature and salinity for the Lower Miocene pool of the «White Tiger» field with formation temperatures of up to 120 °С and high injected water salinity, use of polyacrylamide-based polymer is unpromising.Polymers are used for a long time in the oil production industry to increase viscosity of the injected water, resulting in an increase in the coverage ratio of the square and cut deposit and, ultimately, enhanced oil recovery.

Page 2: Исследования радиоактивно облученных ... · 2015-12-22 · нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения

OIL AND GAS PRODUCTION

111TERRITORIJA NEFTEGAS – OIL AND GAS TERRITORY No. 12 december 2015

Нижнемиоценовый комплекс отложе-ний стратиграфически приурочен к свите Батьхо, развит практически по всей площади структуры и залегает в пределах абсолютных отметок 2759–2998 м.Залежь нижнемиоценовых отложений разделена на северный и центральный

своды в соответствии с гипсометриче-скими отметками структур.Начальное пластовое давление в за-лежи центрального свода на абсолют-ной отметке –2810 м (условная грани-ца внешнего контура нефтеносности) соответствует значению 28,8 МПа. На-чальное пластовое давление в залежи

северного свода на абсолютной отметке –2971 м принимается равным 29,3 МПа. Замеренные значения пластовой темпе-ратуры составляют 80–110 °С.Пористость пород продуктивных го-ризонтов изменяется от 0 до 33,5% и в среднем составляет 17,7%. Проница-емость пород находится в диапазоне

Ссылка для цитирования (for references): Ты Тхань Нгиа, Велиев М.М., Чан Куок Хой. Исследования радиоактивно облученных водорастворимых полимерных композиций с целью повышения нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения «Белый Тигр» // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2015. № 12. С. 110–117. Tuy Thanh Nghia, Veliev M.M., Chan Kuok Khoi. Studies of radiation exposure of water soluble polymer compositions in order to increase pool oil recovery of the Lower Miocene of the «Bach Ho (White Tiger)» field (In Russ.). Territorija «NEFTEGAZ» = Oil and Gas Territory, 2015, No. 12. P. 110–117.

Rapid development of science, particularly in the field of radiation technology, allows production of new types of polymers with greater stability when used at high temperatures and resistance to water with high salinity as compared to conventional polymers.Use of this method in practice proves its efficiency. However, the question of a polymer selection appropriate to the conditions of the Lower Miocene pool of «White Tiger» field by characteristics such as temperature, pressure, porosity, permeability, physical and chemical properties of oil and water, is still relevant.We study the question of suitable monomers and polymers selection, conditions and optimum radiation dosage determination for the polymer to react, properties of the resulting products determination in order to increase oil recovery of the Lower Miocene pool of «Bach Ho (White Tiger)» field.

Keywords: Lower Miocene, polymer compositions, acrylamide, polyvinyl pyrrolidone, radioactive exposure, viscosity, ratio of displacement, laboratory tests, gamma radiation, concentration.

Page 3: Исследования радиоактивно облученных ... · 2015-12-22 · нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения

ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА

112 № 12 декабрь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

0,5–2500 мД, среднее значение состав-ляет 239 мД.Вязкость нефти в пластовых условиях в залежи центрального свода составляет 1,989 сП, а в залежи северного свода – 1,074 сП.Анализ текущего состояния разработки залежи нижнего миоцена указывает на неравномерность выработки запасов нефти на различных участках залежи, что выражается в коэффициенте нефте-извлечения: по центральному своду он достигает 0,121, по северному – 0,343, а общий по залежи – 0,230. При этом на фоне возрастающей обводненности добываемой продукции коэффициент нефтеизвлечения сохраняется на низ-ком уровне [2].За счет повышения коэффициентов вытеснения и охвата пласта техноло-гия заводнения залежей с применени-ем полимерных растворов позволяет значительно повысить технико-эконо-мические показатели разработки ме-сторождений. Однако основой боль-шинства применяемых растворимых полимеров является полиакриламид, возможности применения которого, как известно, ограниченны: растворы на ос-нове полиакриламида могут использо-ваться при температурах не выше 90 °С и только в средах с низким уровнем минерализации. Указанные свойства препятствуют широкому внедрению растворов полимеров на полиакрила-

мидной основе в нефтепромысловую практику. Очевидно, что для объектов СП «Вьетсовпетро», в частности для нижнего миоцена месторождения «Бе-лый Тигр» с пластовой температурой до 120 °С и общей минерализацией зака-чиваемой воды 35000 pрm, применение полимера на полиакриламидной основе является бесперспективным.Достижения последних лет в области разработки денатурированных (син-тетических) растворов полимеров, имеющих высокие показатели термо-стабильности и устойчивости в сильно минерализованных средах, позволя-ют рассматривать месторождения СП «Вьетсовпетро» как объекты возмож-ного применения новых полимерных растворов.В настоящее время изучается воз-можность внедрения технологии за-воднения объектов нижнего миоцена полимерными растворами. В частности, предусматривается разработка поли-мерных водорастворимых композиций и методов регулирования их реофизи-ческих свойств, включая радиоактивное облучение, для увеличения коэффици-ента вытеснения нефти при заводнении залежи нижнего миоцена месторожде-ния «Белый Тигр» [1, 3, 5].В рамках комплексного исследования полимерных растворов, подвергнутых радиоактивному облучению, исследу-ются такие вопросы, как:

• выбор подходящих мономеров и по-лимеров;• определение условий и оптимальных дозировок радиоактивного облучения полимера для процесса реакции;• определение свойств полученных продуктов (вязкости, молекулярной структуры, термостабильности, рас-творимости, минерализации).В результате воздействия радиоактив-ного облучения создаются нестабиль-ные микроцентры высокой химической активности, стимулирующие химиче-ские реакции, которые трудно запустить обычными методами. Этот метод приме-ним для производства сополимера из-за высокой скорости реакции и простоты ее регулирования. В зависимости от структуры, состава полимера и усло-вий радиоактивного облучения реак-ция будет проходить по направлению сшивания (увеличения молекулярной массы) либо деструкции (снижения молекулярной массы) цепей полимера.Целью исследований является созда-ние полимеров, легко растворимых в воде, в т.ч. в морской, устойчивых при высокой температуре, предназначенных для закачки и повышения нефтеотдачи пластов. Мы использовали два мономе-ра – AM (акриламид) и NVP (N-винил-пирролидон).Акриламид производства Wako Pure Chemical Industries Ltd. (Япония) – производное акриловой кислоты, мо-номер в виде белого порошка, легко растворяется в воде, ацетоне и этаноле, температура плавления – 86 °С. Акрилат легко полимеризуется под действием температуры и радиоактивного облу-чения.Поливинилпирролидон (PVP) производ-ства BASF (Германия) – полимер в виде порошка, растворяется в воде, спирте, ароматических углеводородах, уча-ствует в реакции сополимеризации с различными мономерами и полимерами.В ходе исследований было использован источник гамма-излучения Со-60 «Ис-следователь» (СССР), установленный в Далатском ядерном центре (СРВ) в 1982 г. (Далатский ядерный центр сотруднича-ет с СП «Вьетсовпетро» по программе создания новых полимеров, приме-няемых в области нефтегазодобычи). Оборудование генерирует два луча с

Рис. 1. Зависимость содержания сополимера от времени облучения (концентрация акриламида –

10%, доза облучения – 0,7 kGy)

Fig. 1. Dependence of the copolymer content on the exposure time (acrylamide concentration – 10%,

exposure dose – 0,7 kGy)

Page 4: Исследования радиоактивно облученных ... · 2015-12-22 · нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения

OIL AND GAS PRODUCTION

113TERRITORIJA NEFTEGAS – OIL AND GAS TERRITORY No. 12 december 2015

двумя уровнями энергии 1,17 и 1,33 МэВ (суммарная энергия – 2,50 МэВ). Стоит отметить, что гамма-излучение с энергией 2,5 МэВ не взаимодействует с атомами химических элементов, не вызывает наведенной радиации вну-три субъекта лучеиспускания, не при-водит к радиоактивному загрязнению продукта (гамма-излучение вызывает наведенную радиоактивность только при энергии излучения 16 МэВ и выше).В лаборатории НИПИморнефтегаз СП «Вьетсовпетро» совместно со специ-алистами Далатского ядерного центра проведены исследования радиоактивно облученных полимеров с целью повы-шения нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения «Белый Тигр».Радиационная полимеризация поли-мера RAPOL-12 (марка полученного ко-нечного продукта, в переводе с англ. – радиактивно облученного полимера) проводилась в несколько этапов, вклю-чающих:1) предварительное облучение полиме-ра. Поливинил-пирролидон, упакован-ный в полиэтиленовый мешок весом в

1 кг, подвергается облучению при раз-личных дозах: 5, 10, 15, 20 и 30 kGy;2) подготовку раствора мономера для синтеза. На этом этапе акриламид рас-творяли в ацетоне с концентрациями 10, 20, 30 и 40% и добавляли 2% N-ме-тилпирролидон – агент, предназначен-ный для стабилизации процесса обрыва цепи и увеличения термостойкости;3) реакцию синтеза сополимера. В рас-твор 20% акриламида + 2% N-метилпир-ролидона вводили азот со скоростью 5 м3/час, запускали процесс помешивания со скоростью 200 об./мин. для удаления кислорода из раствора и постепенно добавляли порошок радиоактивно об-лученного поливинилпирролидона в растворе по соотношению 20%. После этого систему подвергали термической обработке при температуре 70 °С. Все время прохождения реакции раствор постоянно помешивали и продували азо-том. Реакцию проводили при различных интервалах времени – 3, 5, 7 и 8 часов;4) отделение продукта. Полученный продукт перемешивали в течение 30 ми-нут, в результате чего он разделяется на

две фазы – клейкую и жидкую. Клейкая фаза и является конечным продуктом – чистым сополимером RAPOL-12. Жид-кая фаза обрабатывалась в центрифуге для отделения растворителя при низ-кой температуре и давлении. Количе-ственное определение полиакриламида проводили с помощью осаждения при реакции с метанолом.Выход продукта полимеризации опре-деляется количеством акриламида, ис-траченного на реакцию полимеризации (W), который в процентах определяется по формуле:

W=((W0-(W

1+W

2))/W

0).100,

где W0 – первоначальное количество

акриламида, г; W1 – оставшееся после

реакции количество акриламида, г; W2 –

количество акриламида, участвовавшее в реакции полимеризации, г.

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ АКРИЛАМИДА С ПОЛИВИНИЛПИРРОЛИДОНОМПолимер поливинилпирролидон хо-рошо растворяется в пресной воде с

Page 5: Исследования радиоактивно облученных ... · 2015-12-22 · нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения

ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА

114 № 12 декабрь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

образованием растворов с высокой вязкостью. В морской воде он тоже растворяется, однако с образовани-ем растворов с низкой вязкостью, достигающей максимум 30–40 сП при концентрации 5% мг/м3. Снижение вязкости обусловлено тем, что поли-винилпирролидон легко гидролизуется и образует осадки при реакции с ио-нами двухвалентных металлов, таких как Ca2+ и Mg2+. Под действием высокой температуры полимер полностью оса-ждается, что приводит к полной потере вязкости раствора.При соединении акриламида с поливи-нилпирролидоном образуется новый двухкомпонентный продукт, хорошо растворимый в воде и не образующий осадки в среде с высоким уровнем ми-нерализации. Новый полимер характе-ризуется более высокой молекулярной массой и более высокой вязкостью его раствора.

Результаты исследования влияния дозы облучения на поливинилпирролидон во время прохождения реакции поли-меризации представлены на рисунке 1. Исследования, в частности, пока-зали эффективность присоединения акриламида к поливинилпирролидону с увеличением дозы радиации. При раз-личных дозах облучения концентрация полимера достигает своих предельных значений после 7 часов реакции, а кон-кретно: 5 kGy (12,7%), 10 kGy (24,42%), 15 kGy (54,5%), 20 kGy (85%) и 30 kGy (88,12%).Таким образом, спустя 7 часов после начала реакции содержание полимера увеличивается до максимума в 88,12% соответственно с дозой 30 kGy. Полу-ченный продукт растворяется в воде только на 40%. Это говорит о том, что поливинилпирролидон, получивший дозу облучения 30 kGy, участвует в полимеризации только на 60%. По [4]

характерной физико-химической осо-бенностью полимера с соединенными звеньями является набухание, а не рас-творение. В то же время для интенси-фикации добычи нефти полученный продукт должен растворяться в морской воде. Многократное проведение про-цесса полимеризации в разных режимах позволило выбрать оптимальную дозу облучения – 20 kGy.

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ АКРИЛАМИДАСоотношение между эффективностью полимеризации и концентрацией рас-твора акриламида представлено в таблице 1. Выход полимера RAPOL-12 увеличивается со временем реакции, меняется в зависимости от концентра-ции и достигает следующих максималь-ных значений через 7 часов: 73,6% (10% АМ), 85,0% (20% АМ), 72,8% (30% АМ) и 72,5% (40% АМ).

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СОПОЛИМЕРА RAPOL-12 НА ВЯЗКОСТЬ РАСТВОРАВлияние концентрации сополимера RAPOL-12 на вязкость раствора от-ражено на рисунке 2. Для полимера RAPOL-12 вязкость раствора быстро растет с увеличением концентрации. При концентрации 500 ppm (0,05% мг/м3) вязкость имеет значение 1,24 сП, а при 10 тыс. ppm быстро увеличивает-ся до 181,1 сП. В то же время вязкость раствора исходного полимера PVP почти не увеличивается с увеличением кон-центрации. При концентрации 10 тыс. ppm вязкость раствора полимера RAPOL в 6 раз выше аналогичного показателя для раствора обычного полимера PVP.Таким образом, с помощью гамма-облу-чения соединения мономера с полиме-

Рис. 2. Влияние концентрации сополимера RAPOL на вязкость раствора

Fig. 2. Influence of copolymer concentration RAPOL on the solution viscosity

Таблица 1. Зависимость содержания RAPOL-12 от концентрации акриламида (PVP – 20 kGy, реакция при температуре 70 °С)

Table 1. RAPOL-12 content dependence on the acrylamide concentration (PVP – 20 kGy, reaction at temperature 70 °С)

№ п/п No.

Время облучения, ч Exposure time, h

Содержание, % масс. Content, % wt.

10% АМ 20% АМ 30% АМ 40% АМ

1 0 0 0 0 0

2 3 15,50 21,67 27,60 32,50

3 5 34,70 45,52 45,80 52,80

4 7 73,60 85,0 72,80 72,50

Page 6: Исследования радиоактивно облученных ... · 2015-12-22 · нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения

OIL AND GAS PRODUCTION

115TERRITORIJA NEFTEGAS – OIL AND GAS TERRITORY No. 12 december 2015

ром получен новый сополимер RAPOL-12 с вязкостью, значительно превышающей вязкость исходного полимера. Увеличе-ние вязкости нового сополимера про-изошло вследствие увеличения моле-кулярного веса и увеличения цепи в структуре полимера.

СТАБИЛЬНОСТЬ ВЯЗКОСТИ РАСТВОРА РАДИОАКТИВНО ОБЛУЧЕННОГО СОПОЛИМЕРА RAPOL-12 В МОРСКОЙ ВОДЕДанные о влиянии концентрации NaCl и MgCl

2 на степень растворимости ра-

диоактивно облученного сополимера RAPOL-12 в морской воде приведены в таблице 2.Результаты экспериментов показы-вают, что влияние ионов с валентно-стью +1 (Na+) приводит к уменьшению растворимости полимера: в 3 раза, с 950 до 300 gg-1, – при концентрации NaCl=0,1%; в 7 раз – с концентрацией соли в 2% и уменьшению в 9 раз – с концентрацией соли в 35%. Ионы с валентностью +2 (Mg2+) еще сильнее снижают показатели растворимости

сополимера в воде. При концентрации MgCl

2 = 0,1% степень растворимости

полимера в воде уменьшилась в 6 раз, с 950 до 150 gg-1. Значение раство-римости в воде сополимера равно 50 gg-1 при концентрации MgCl

2 = 20%, что

свидетельствует о снижении раствори-мости полимера в 20 раз по сравнению с пресной водой.Таким образом, наличие ионов металла с валентностью +1 и +2 вызывает осаж-дение полимера и уменьшает способ-ность его растворения в воде.

ТЕРМОСТАБИЛЬНОСТЬ РАСТВОРА РАДИОАКТИВНО ОБЛУЧЕННОГО СОПОЛИМЕРА RAPOL-12 В МОРСКОЙ ВОДЕИсследование термостабильности раствора радиоактивно облученно-го сополимера RAPOL-12 и исходного полимера PVP при концентрации 2500 ppm в морской воде при выдержке при температуре 120 °С были проведены в Далатском ядерном центре, в НИПИ-морнефтегаз СП «Вьетсовпетро» и в Вьетнамском институте нефти и газа.

Результаты лабораторных испытаний приведены в таблице 3.Результаты исследования системы RAPOL-12, проведенные в Далатском ядерном центре, показывают, что в те-чение 5 дней при температуре 120 °С вязкость увеличивается от 5,78 до 7,3 сП, потом, к 10-му дню, вязкость умень-шается с 7,3 до 6,03 сП, однако все еще остается выше, чем исходная величина (до температурной выдержки). В даль-нейшем, за период 10–31 дней, вязкость раствора медленно уменьшается. После 31-го дня вязкость равна 4,7 сП, зна-чит, коэффициент изменения вязкости составил 81%. В то же время вязкость исходного полимера PVP резко умень-шилась за первые пять дней от 1,81 до 0,68 сП (в 3 раза) и в дальнейшем не изменялась.Увеличение вязкости системы RAPOL-12 за первые 5–10 дней при выдержке при температуре 120 °С объясняется мед-ленным гидролизом остаточных свобод-ных радикалов полимера, что означает, что процесс сшивания полимеров еще происходит после проведения реакции.

Page 7: Исследования радиоактивно облученных ... · 2015-12-22 · нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения

ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА

116 № 12 декабрь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

Необходимо отметить, что дельта ре-зультатов, при которых вязкость поли-меров увеличивалась в первые дни, а затем уменьшалась при выдержке при температуре 120 °С, полученная в раз-ных исследовательских организациях, является невысокой и находится в ди-апазоне 3–5%.Кроме того, были проведены лабора-торные исследования зависимости

вязкости раствора полимеров от тем-пературы и концентрации полимеров, результаты которых приведены на ри-сунке 3.Как видно, устойчивость вязкости рас-твора радиоактивно облученного со-полимера RAPOL-12 при исследуемой концентрации 2500 ppm соответствует техническим требованиям СП «Вьет-совпетро» для использования поли-

мерных растворов с целью повышения коэффициента извлечения нефти (не меньше 80%).Полученные результаты показывают, что вязкость раствора полимеров уве-личивается с увеличением его концен-трации и уменьшается с повышением температуры. Вязкость сильнее умень-шается с повышением температуры при низкой концентрации полимеров (в 3,6 и 2,5 раза при повышении температуры от 30 до 90°С для концентраций 2000 и 3000 ррm соответственно).Вязкость раствора сополимера RAPOL-12 при температуре 120 °С и концентрации 2500 ррm составляет 1,12 сП.Результаты проведенных исследований в лаборатории НИПИморнефтегаз СП «Вьетсовпетро» показывают термо-стабильность сополимера RAPOL-12 при 447 °С, что выше, чем аналогич-ный показатель для PVP – 420 °С. Это служит подтверждением того, что с помощью радиоактивного облучения можно создать новый сополимер по-ливинилпирролидона с акриламидом, обладающий лучшими свойствами при

Таблица 3. Изменение вязкости раствора полимера PVP и сополимера RAPOL-12 при концентрации 2500 ppm в морской воде по времени выдержки

при температуре 120 °С

Table 3. Solution viscosity fluctuation of polymer PVP and copolymer RAPOL-12 at concentrations 2500 ppm in seawater with respect to exposure time at

temperature 120 °С

№ п/п Время, сутки Time, day

Вязкость, сП Viscosity, cP

PVP RAPOL-12 (Далатский ядерный центр) RAPOL-12 (Da Lat Nuclear Center)

RAPOL-12 (ВИНГ) RAPOL-12 (VPI)

RAPOL-12 (СП «Вьетсовпетро») RAPOL-12 (Vietsovpetro JV)

1 0 1,81 5,78 5,80 5,78

2 5 0,68 7,30 – –

3 10 0,68 6,52 6,90 6,52

4 20 0,60 5,25 5,32 5,05

5 30 0,58 4,70 4,90 4,77

Рис. 3. Соотношение между вязкостью раствора полимеров и температурой

Fig. 3. Ratio between the polymer solution viscosity and the temperature

Таблица 2. Влияние концентрации NaCl и MgCl2 на степень растворимости радиоактивно облученного сополимера RAPOL-12 в морской воде

Table 2. Influence of concentration NaCl and MgCl2 on solubility of the exposed copolymer RAPOL-12 in seawater

№ п/п No.

Концентрация соли, г/л Salt concentration, g/l

Поглощение воды, г/г Water uptake, g/g

MgCl2

NaCl

1 0 950,31 950,31

2 3 150,05 800,25

3 5 100,12 300,17

4 7 75,0 200,09

5 8 50,28 130,13

Page 8: Исследования радиоактивно облученных ... · 2015-12-22 · нефтеотдачи залежи нижнего миоцена месторождения

OIL AND GAS PRODUCTION

117TERRITORIJA NEFTEGAS – OIL AND GAS TERRITORY No. 12 december 2015

высокой температуре по сравнению с первоначальным полимером.Таким образом, положительные резуль-таты проведенных исследований дают основания для проведения опытно-про-мышленных испытаний радиоактивно облученных водорастворимых компо-зиций в реальных условиях СП «Вьет-совпетро» с целью повышения неф- теотдачи залежи нижнего миоцена ме-сторождения «Белый Тигр».

ВЫВОДЫ1. Результаты исследования влияния дозы облучения на поливинилпир-ролидон во время реакции полиме-ризации показали эффективность присоединения полакриламида к по-ливинилпирролидону с увеличением дозы радиации. При различных дозах

облучения концентрация полимера достигает своих предельных значений через 7 часов реакции. Многократное проведение процесса полимеризации при разных режимах позволило вы-брать оптимальную дозу, достигающую 20 kGy.2. Исследование влияния концентрации акриламида на содержание сополимера RAPOL-12 показало, что эффективность полимеризации увеличивается со вре-менем реакции и достигает максималь-ных значений через 7 часов.3. Исследование влияние концентра-ции сополимера RAPOL-12 на вязкость раствора полимера показало, что для сополимера RAPOL-12 уровень вязкости раствора быстро повышается с увели-чением концентрации, а вязкость рас-твора исходного полимера PVP почти

не увеличивается с повышением кон-центрации.4. Исследование влияния концентра-ции натриевой и магниевой солей на степень растворимости радиоактивно облученного сополимера RAPOL-12 в морской воде показало, что наличие ионов металла с валентностью +1 и +2 вызывает осаждение полимера и умень-шает способность его растворения в воде.5. Исследования зависимости вязкости раствора полимеров от температуры и концентрации полимеров показывают, что вязкость раствора увеличивается с повышением концентрации и умень-шается с увеличением температуры. Вязкость сильнее уменьшается с уве-личением температуры при низкой кон-центрации полимеров.

Литература:1. Ты Тхань Нгиа, Велиев М.М., Чан Куок Хой. Основной механизм вытеснения нефти водой с использованием полимерных растворов // Энергоэффек-

тивность. Проблемы и решения: Материалы XV Всероссийской энергетической конференции. Уфа, 2015. С. 92–94.2. Чан Куок Хой. Некоторые аспекты эффективности вытеснения нефти водой для залежи нижнего миоцена месторождения «Белый Тигр» //Проблемы

и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Материалы Международной научно-прак-тической конференций в рамках Нефтегазового форума и XХIII Международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии – 2015». Уфа, 2015. С. 137–140.

3. Чан Куок Хой, Велиев М.М. Вопросы исследования возможности внедрения технологии заводнения объектов нижнего миоцена месторождения «Белый Тигр» полимерными растворами // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Материалы Международной научно-практической конференций в рамках Нефтегазового форума и XХIII Международной специализиро-ванной выставки «Газ. Нефть. Технологии – 2015». Уфа, 2015. С. 141–142.

4. Chapiro A., Dulieu J., Mankowski Z., Schmitt N. Influence des solvants sur la copolymerisation de l'acide acrylique avec l'acrylonitrile et l'acrylamide. European Polymer Journal, 1993, Vol. 25. P. 879–884.

5. Moradi A. and Doe P.H. High temperature and hardness stable copolymers of vinylpyrrolidone and acrylamide. SPE 59th Annual Fall Conference, Houston, TX, Sept. 16–19. SPE 13033. P. 121–130.

References:1. Tuy Thanh Nghia, Veliev M.M., Chan Kuok Khoi. Osnovnoj mehanizm vytesnenija nefti vodoj s ispol'zovaniem polimernyh rastvorov [The main

mechanism of oil displacement by water with the polymer solutions]. Jenergojeffektivnost'. Problemy i reshenija: Materialy XV Vserossijskoj jenergeticheskoj konferencii [Energy efficiency. Problems and solutions: Proceedings of XV All-Russia Energy Conference]. Ufa, 2015. P. 92–94.

2. Chan Kuok Khoi. Nekotorye aspekty jeffektivnosti vytesnenija nefti vodoj dlja zalezhi nizhnego miocena mestorozhdenija «Belyj Tigr» [Some aspects of oil displacement efficiency with water for the Lower Miocene pool of the «Bach Ho (White Tiger)» field]. Problemy i metody obespechenija nadezhnosti i bezopasnosti sistem transporta nefti, nefteproduktov i gaza. Materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencij v ramkah Neftegazovogo foruma i XHIII Mezhdunarodnoj specializirovannoj vystavki «Gaz. Neft'. Tehnologii – 2015» [Problems and methods for reliability and safety of oil, oil products and gas transportation systems. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference within the Oil and Gas Forum and the XXIII International Specialized Exhibition «Gas. Oil. Technologies – 2015»]. Ufa, 2015. P. 137–140.

3. Chan Kuok Khoi, Veliev M.M. Nekotorye aspekty jeffektivnosti vytesnenija nefti vodoj dlja zalezhi nizhnego miocena mestorozhdenija «Belyj Tigr» [Questions on the possibility of water flood development technology introduction for Lower Miocene pool objects of «Bach Ho (White Tiger)» field with polymer solutions]. Problemy i metody obespechenija nadezhnosti i bezopasnosti sistem transporta nefti, nefteproduktov i gaza. Materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencij v ramkah Neftegazovogo foruma i XHIII Mezhdunarodnoj specializirovannoj vystavki «Gaz. Neft'. Tehnologii – 2015» [Problems and methods for reliability and safety of oil, oil products and gas transportation systems. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference within the Oil and Gas Forum and the XXIII International Specialized Exhibition «Gas. Oil. Technologies – 2015»]. Ufa, 2015. P. 141–142.

4. Chapiro A., Dulieu J., Mankowski Z., Schmitt N. Influence des solvants sur la copolymerisation de l'acide acrylique avec l'acrylonitrile et l'acrylamide. European Polymer Journal, 1993, Vol. 25. P. 879–884.

5. Moradi A. and Doe P.H. High temperature and hardness stable copolymers of vinylpyrrolidone and acrylamide. SPE 59th Annual Fall Conference, Houston, TX, Sept. 16–19. SPE 13033. P. 121–130.