В НЦМУ исследовали адсорбцию ПАВов в цифровых кернах
Получены новые данные в области физико-химической гидродинамики.
Ученые Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ получили новые результаты в области физико-химической гидродинамики, характеризующие влияние поверхностного натяжения и краевого угла смачивания на адсорбируемое количество ПАВ.
Понимание роли и силы факторов, влияющих на адсорбцию поверхностно-активных веществ (ПАВов) при заводнении нефтенасыщенных пористых сред, позволяет минимизировать потери дорогостоящих реагентов и сэкономить финансовые ресурсы.
Для справки: Заводнение с использованием ПАВов является одним из наиболее часто используемых и эффективных методов повышения нефтеотдачи (МУН) пластов. ПАВы «работают» на границе вода-нефть и способствует снижению межфазного натяжению, что положительно сказывается на увеличении количества подвижных запасов нефти, удерживаемых капиллярными силами, и повышении коэффициента извлечения нефти. Хорошо известно, что молекулы ПАВов имеют способность адсорбироваться на поверхности частиц, что, очевидно, является негативным событием.
Целью данной научной работы является исследование влияния таких параметров разработки, как начальное межфазное натяжение и краевой угол смачивания, на количество адсорбированного ПАВ в процессе нефтевытеснения. Новизна исследования заключается в исследовании процессов массообмена в цифровых кернах в условиях многофазных течений. Подробности работы опубликованы в Chemical Engineering Research and Design.
«В качестве ПАВ был протестирован додецилсульфат натрия, свойства и изотермы адсорбции которого хорошо изучены. К наиболее важным результатам работы можно отнести карту адсорбированного количества ПАВ в координатах «межфазное натяжение – краевой угол смачивания». Выявлено, что увеличение угла смачивания, характеризующее переход от течения дренирования к режиму пропитки, способствует существенному увеличению адсорбированного количества. Установлено, что рост исходного межфазного натяжения способствует подавлению адсорбированного количества ПАВ», – сообщил Тимур Закиров.
В представленном исследовании рассматривался водорастворимый ПАВ, который не имеет способности смешиваться с вытесняемой нефтью. В таких условиях, адсорбируемое количество определяется площадью поверхности контакта между ПАВом и частицами адсорбента. Иными словами, процессы массообмена зависят от характеристик многофазного несмешиваемого вытеснения. Ученые НЦМУ показали, что рост угла смачивания приводит к увеличению площади поверхности таких контактов, а уменьшение межфазного натяжения, наоборот, – к ее подавлению.
«Также в работе проведена характеризация режимов динамической адсорбции в зависимости от скорости потока и константы адсорбции, определяющей интенсивность массообмена», – отметил ученый.
Установлено, что при низкой интенсивности массообмена, вне зависимости от межфазного натяжения и угла смачивания, уменьшение скорости потока приводит к увеличению адсорбированного количества. При высокой константе адсорбции, напротив, количество адсорбированного вещества определяется эффективностью вытеснения для конкретной пары «межфазное натяжение – угол смачивания». Например, в режиме дренирования и при низком межфазном натяжении, уменьшение скорости потока приводит к подавлению адсорбированного количества ПАВ.
Полученные результаты имеют, в первую очередь, фундаментальный характер и являются новыми в области физико-химической гидродинамики, а также могут служить основой для прогнозирования потерь ценных и дорогостоящих ПАВов при разработке месторождений и дизайне мероприятий МУН.
