Минералы коллекторов

УДК 622.276+622.279

Михайлов Н.Н., Сечина Л.С., Моторова К.А.

РОЛЬ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ В ОБРАЗОВАНИИ АДСОРБЦИОННО-СВЯЗАННОЙ НЕФТИ В ПОРОДАХ-КОЛЛЕКТОРАХ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Глинистые минералы широко распространены в углеводородосодержащих коллекторах. Располагаясь на поверхностях зерен породы в поровом пространстве в виде пленок, отдельных пластинок, мостиков через поровое пространство, они имеют большую удельную поверхность и высокую адсорбционную активность. Адсорбция на поверхности углеводородов приводит к образованию адсорбционно-связанной нефти. Адсорбционно-связанная нефть способствует образованию пленочной нефти, приводит к инверсии смачиваемости, что в конечном счете влияет на нефтеотдачу.

Ключевые слова: адсорбция, емкость катионного обмена, глинистые минералы.

Mikhailov N.N., Sechina L.S, Motorova K.A.

ROLE OF CLAY MINERALS IN FORMATION OF THE ADSORPTION-CONNECTED OIL IN ROCK-COLLECTORS OF HYDROCARBONIC RAW MATERIALS

Clay minerals are widespread in hydrocarbon collectors. Being located on grain surface in pore space in the form of films, plates and bridges, clay minerals have big specific surface and high adsorption activity. The adsorption on the surface of the hydrocarbon results in forming the adsorption-connected oil. Adsorption-connected oil stimulates the forming of film oil, change inversion of wettability and finally effect on oil recovery.

Keywords: adsorption, capacity of a cationic exchange, clay minerals.

oilgasjournal.ru

Влияние глинистых минералов и состава вод на проницаемость пород-коллекторов

Фон Энгельгардт и Танн показали, что проницаемости кернов, содержащих только иллит и каолинит без какой-либо примеси монтмориллонита, определенные по воздуху и по рассолам с различной концентрацией хлористого натрия, также различаются. Поэтому влияние глинистых минералов на величину проницаемости не ограничивается только монтмориллонитами, хотя можно полагать, что монтмориллониты сильнее влияют на проницаемость, чем другие глинистые минералы. Согласно фон Энгельгардту и Танну, глинистые минералы по уменьшению степени влияния на проницаемость располагаются в следующем порядке: монтмориллонит, иллит, каолинит. Фиг. 6-4 позволяет установить эти различия глинистых минералов по отношению к рассолам с разной концентрацией хлористого натрия. Кроме того, кривые показывают, что различие глинистых минералов в отношении проницаемости исчезает по мере увеличения концентрации раствора хлористого натрия. Данные фиг. 6-4 получены для кварцевого песка, содержащего 4% глины. На консолидированных природных образцах с различными количествами глинистого материала могут быть получены несколько иные результаты.

Согласно Додду и др., влияние монтмориллонита видно резче в песках с низкой проницаемостью. Иначе говоря, в сильно проницаемых песках могут быть встречены глинистые минералы, сильнее разбухающие. Многие исследователи отмечают, что применение при операциях по законтурному заводнению вод, близких по составу к пластовым водам, почти не меняет проницаемости пород. Новак и Крюгер отметили, что поливалентные катионы в растворах вследствие их тенденции к коагуляции глины способствуют сохранению более высокой проницаемости пород, чем одновалентные. Хьюгес показал, что воды с низким pH способствуют сохранению высокой проницаемости пород и что изменение pH в вытесняющих водах может обусловить резкое изменение проницаемости пород (фиг. 6-5).

В многочисленных работах по составу глинистых минералов пород-коллекторов указывается, что глинистые минералы играют очень большую роль при эксплуатации месторождений. Бейтс и др. показали, что в брэдфордских песках верхнего палеозоя в Пенсильвании преобладает иллит, в небольших количествах присутствуют также каолинит и монтмориллонит. Хьюгес и Нэхин и др. обнаружили, что третичные продуктивные горизонты в Калифорнии содержат монтмориллонит, каолинит и иллит, а также другие разбухающие глинистые минералы. Согласно Моррису и др., монтмориллонит — преобладающий глинистый минерал в продуктивных горизонтах нефтяных бассейнов Калифорнии.

Додд и др. определили глинистые минералы около 90 образцов керна, представляющих коллекторы различного геологического возраста из разных районов. По их наблюдениям, пески содержат в переменных количествах иллит, хлорит, каолинит и разбухающие минералы, при этом пески пермского возраста из западного Техаса — единственные домезозойские породы, в которых обнаружены разбухающие глинистые минералы. Согласно неопубликованным данным автора и его прежних коллег из Геологической службы штата Иллинойс, в палеозойских продуктивных толщах Иллинойса глинистые минералы представлены иллитом, хлоритом и отчасти каолинитом; монтмориллонит в них совершенно отсутствует или его очень мало.

Определений состава глинистых минералов пока еще мало, чтобы делать широкие обобщения; однако кажется установленным, что в мезозойских и третичных бассейнах присутствует монтмориллонит, который, видимо, является здесь преобладающим глинистым минералом, тогда как в палеозойских осадках монтмориллонита нет или очень мало. Это согласуется с наблюдениями, говорящими, что монтмориллонит в отложениях древнее мезозоя встречается редко.

Обобщение некоторых данных позволяет сделать вывод о том, что трехслойные глинистые минералы (в отличие от каолинита и галлуазита), вероятно, приурочены к морским отложениям. Поскольку нефтяные бассейны так же приурочены к морским отложениям, каолинит и галлуазит встречаются реже, чем другие глинистые минералы. Однако и в этой закономерности есть исключения; о некоторых из них уже сообщалось. Фон Энгельгардт и Танн изучили керны мелового возраста, в которых каолинит преобладал, а Уитер-спун недавно исследовал кембрийские нефтеносные пески, каолинит в которых был, по-видимому, единственным глинистым минералом.

Кульбицкий определил обломочный иллит и каолинит в некоторых докембрийских породах-коллекторах Северной Африки. Полагают, что нефть, попавшая в коллектор примерно в юрский период, сопровождалась paссолами, которые частично изменили каолинит во вторичный иллит. Расшифровка истории этого глинистого минерала оказала большую помощь при поисковых работах.

Глинистая составляющая коллекторов нефти, по-видимому, оказывает влияние на изменение их проницаемости для водных растворов, двигающихся различными путями. Молекулы воды могут адсорбироваться на поверхностях глинистых минералов, вследствие чего уменьшается эффективный размер пор и движение жидкости затормаживается из-за взаимодействия адсорбированной воды и жидкости. Вода, адсорбированная непосредственно на поверхностях глинистых минералов, представлена ориентированными молекулами воды, прочно связанными водородными связями с поверхностью глинистых минералов. Эти ориентированные молекулы ведут себя как частицы самой горной породы и уменьшают размер пор. По мере удаления от поверхности глинистых минералов степень ориентировки молекул воды понижается, и на некотором расстоянии либо резко, либо постепенно эти ориентированные молекулы сменяются жидкой водой. Можно полагать, что взаимодействие адсорбированной и жидкой воды должно отчетливо проявляться в тех случаях, когда между ними имеются постепенные переходы.

Всем глинистым минералам свойственно ориентировать молекулы адсорбированной воды, хотя эта способность проявляется у них различно. Монтмориллонит, по-видимому, обладает таким свойством особенно высокой степени и имеет наибольшую поверхность, способную к адсорбции. Катионы, адсорбированные на поверхностях минерала, определяют в основном толщину пленки адсорбированной воды и характер перехода этого слоя к жидкой воде. Например, натрий в умеренных количествах способствует образованию толстых пленок адсорбированной воды, постепенно сменяющихся жидкой водой, тогда как кальций способствует образованию более тонких пленок адсорбированной воды (при избытке воды), которые резко переходят к жидкой воде. Натрий в больших количествах, по-видимому, способствует образованию тем меньшей пленки адсорбированной воды, чем ниже его концентрация.

У кальциевого монтмориллонита толщина пленки ориентированных молекул воды, вероятно, равна пяти молекулярным слоям; при этом диаметр пор уменьшается на 30 А. Если натрия мало, эта пленка ориентированных молекул воды в несколько раз толще, а ее самые внешние слои характеризуются относительно меньшей ориентировкой молекул; эти внешние слои и влияют на характер движения жидкой воды.

Всем глинистым минералам присуще свойство адсорбции воды, которое яснее всего проявляется у монтмориллонита. Кроме того, на образование мощной пленки адсорбированных молекул воды сильно влияют даже небольшие содержания натрия, особенно в том случае, когда присутствуют в основном разбухающие глинистые минералы.

Если исходить из теоретических предпосылок, то можно указать еще один путь воздействия глинистых минералов на проницаемость коллекторов, а именно их диспергируемость в воде. Так, частицы глинистых минералов могут диспергироваться и выноситься из места их первоначального залегания вместе с движущейся жидкостью и оседать где-либо в другом месте. Фон Энгельгардт и Танн рассмотрели это явление с точки зрения коллоидной химии. Гриффитс отметил, что в ненарушенных коллекторах частицы глинистых минералов находятся в равновесии с ,пластовыми водами, которые, по-видимому, минерализованы и содержат натрий. Хорошо известен факт, что присутствие умеренных количеств натрия способствует диспергации глинистых частиц, тогда как большие концентрации натрия и многовалентные катионы способствуют коагуляции глинистых минералов. С другой стороны, диспергация приводит к тому, что частицы глинистых минералов отделяются одна от другой и могут быть взнесены из места их первоначального залегания. Поэтому если приток пресной воды понижает концентрацию натрия, то могут возникать условия, благоприятные для диспергации глинистых минералов. Увеличение концентрации рассола или содержания многовалентных катионов способствует коагуляции и уменьшению выноса частиц глинистных минералов, что могло бы повлечь за собой закупорку пор и уменьшение проницаемости пород.

Диспергируемость присуща всем глинистым минералам. Разбухающие глинистые минералы обладают еще одной особенностью: при их диспергации частицы отделяются одна от другой и в свою очередь расщепляются по плоскостям спайности на исключительно тонкие чешуйки. Способность к такому расщеплению зависит от природы адсорбированных катионов. Расщеплению частиц способствует натрий, присутствующий в умеренных количествах, тогда как в больших количествах он, а также многовалентные катионы препятствуют расщеплению частиц.

Известно, что разбухающие глинистые минералы имеют тенденцию к образованию межслоевой адсорбированной воды, причем толщина пленки такой воды находится в равновесии с катионами, как адсорбированными, так и присутствующими в окружающей воде. Изменение состава катионов, видимо, приведет к нарушению этого равновесия и облегчит расщепление частиц на более тонкие чешуйки. Этим можно объяснить, почему сохранение неизменности состава пластовых вод — самый надежный путь сохранения проницаемости пород при заводнении нефтеносных площадей.

Некоторые экспериментальные работы, особенно работа Хьюгеса, результаты которых приведены на фиг. 6-5, указывают на то, что при изменении состава вод проницаемость может преобретать прежнее значение. Это кажущееся восстановление проницаемости находится в противоречии с тем, что при диспергации происходит переотложение частиц глинистых минералов. Можно предположить, что это переотложение имеется не всегда, хотя теоретически его возможность не вызывает сомнений.

Глинистые минералы могут адсорбировать органические вещества, особенно полярные. Углеводороды, видимо, не адсорбируются глинистыми минералами, хотя Иордан показал, что после адсорбции ионных и полярных молекул органических веществ глинистые минералы могут взаимодействовать с углеводородами. Небольшие количества таких органических соединений могут сильно влиять на фиксацию углеводородов в коллекторах. Можно предположить, что органические молекулы другого строения будут уменьшать интенсивность фиксации углеводородов. Так, небольшие количества различных органических молекул, пластовых вод, добавленные к нагнетаемым водам, могут способствовать освобождению углеводородов из коллекторов. Кроме того, среди органических веществ можно выделить вещества, способствующие диспергации или коагуляции частиц глинистых минералов. Смут показал, что некоторые глинистые минералы, особенно разбухающие и деградированные трехслойные минералы, в миссисипских песках в Иллинойсе сильно поглощают некоторые органические вещества сырой нефти. Образующиеся органо-глинистые комплексы стремятся коагулировать. Следует тщательно следить за тем, чтобы какие-нибудь добавки к циркулирующим водам не разрушили эти комплексы и не привели бы к диспергации глинистых частиц.

fccland.ru

Способ заводнения малопроницаемых терригенных коллекторов, содержащих глинистые минералы

Номер патента: 1686134

, .16 1)5 Е 21 В 43/ ННЫЙ КОМИТЕТ ЯМ И ОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВПО ИЗОБРЕТЕПРИ ГКНТ СС РЕТЕ овышефти за емости ПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(54) СПОСОБ ЗАВОДНЕНИЯ МАЛОПРОНИЦАЕМЫХ ТЕРРИГЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ,СОДЕРЖАЩИХ ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам заводнения малопроницаемых терригенных коллекторов, включающих глинистые минералы.Целью изобретения является и ние эффективности вытеснения не счет сохранения исходной проница коллектора,Устанавливают зависимость между содержанием гидрокарбонат-ионов в воде и степенью набухания глин, содержащихся в малопроницаемых терригенных коллекторах. При удалении гидрокарбонат-ионов из воды до рекомендуемого содержания, предотвращается набухание глинистых частиц и тем самым обеспечивается сохранение естественной проницаемости малопроницавмых терригенных коллекторов в процессе заводнения их пресной водой и, соответственно, создаются наиболее благоприятные(57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Цель — повышение эффективности вытеснения нефти за счет сохранения исходной проницаемости коллектора, Для этого до закачки воды из ее состава удаляют гидрокарбонат-ионы. Концентрация гидрокарбонат-ионов составляет не более 0,1 г/л. В промысловых условиях удаление гидрокарбонат-ионов иэ воды перед закачкой ее в малопроницаемый терри- генный коллектор осуществляют несколькими способами, например осаждением путем введения хлористого бария, воздействием электрическим полем постоянного тока или фильтрацией через ионитовые фильтры, 4 табл,условия для вытеснения нефти из таких коллекторов,В промысловых условиях удаление гидрокарбонат-ионов иэ пресной воды перед закачкой ее в малопроницаемый терригенный коллектор, включающий глинистые минералы, можно осуществить несколькими способами, например осаждением путем введения хлористого бария, воздействием электрическим полем постоянного тока или фильтрацией через ионитовые фильтры.Эффективность предлагаемого способа проверяют в лабораторных условиях с использованием указанных методов. За критерий оценки эффективности принимают сохранение исходной проницаемости глинистых образцов в процессе фильтрации через них пресной воды,Эксперименты проводят на кернах, отобранных из малопроницаемых терригенных коллекторов нефтяных месторождений. Для40 50 55 исследований используют образцы цилиндрической формы длиной 40 мм, диаметром 25 мм, проницаемостью 0,05-0,25 мкм и2 содержанием глинистых минералов 3 — 6 мас.,Эксперименты проводят на установкедля исследования проницаемости кернов(УИПКМ) в соответствии с известной методикой, Образцы исследуемых кернов предварительно насышают пластовой водой (ркг/м;и= 1,84 мПа с), взятой из скважины В 1,П р и м е р 1 (известный способ). Через образцы фильтруют пресную воду,Результаты экспериментов, показывающие изменение проницаемости керна от величины прокачанного объема пресной воды, приведены в табл. 1.Из табл, 1 видно, что в процессе фильтрации пресной воды наблюдается сникение проницаемости образцов. Отношение конечной проницаемости к начальному ее значению после прокачки 20 поровых объемов воды составляет 0,07 — 0,25.П р и м е р 2 (предлагаемый). Перед прокачкой пресной воды через образцы в последнюю добавляют хлористый барий (ВаС 12), выпавший осадок отделяют, воду анализируют на содержание гидрокарбонат-ионов, затем фильтруют ее через образцы,Полученные данные представлены в табл, 2.Как видно из табл, 2,введение в пресную воду хлористого бария в количестве 0,3 мас.70 является оптимальным, так как обеспечивает достаточное удаление гидрокарбонат-ионов из воды, а исходная проницаемость образцов практически остается без изменения при прокачке пресной воды в количестве 5 — 20 паровых обьемов.П р и м е р 3. Пресную воду перед закачкой обрабатывают электрическим током. В качестве электродов используют различные материалы. В резугьтатеобработки выпадает осадок, который отделяют, воду анализируют на содержание гидрокарбонат-ионов, а затем фильтруют через образцы.Технологические параметры процесса электрообработки воды и результаты экспериментов по фильтрации пресной воды, обработанной таким образом, через глинистые образцы приведены в табл. 3.Как видно из табл, З,при использовании свинцовых электродов содержание гидрокарбонат-ионов снижается до 0,061 г/л, а закачка воды с таким содержанием ионов 10 152025 3035 практически
не ухудшает проницаемость образца (Кк/КН=0,99), При использовании медных электродов содержание гидрокарбонат-ионов снижается до 0,122 г/л, при этом отношение Кк/Кн составляет 0,93, т.е. намечается тенденция к снижению исходной проницаемости образца, таким образом, содержание в воде гидрокарбонат-ионов, равное 0,1 г/л, можно считать предельно допустимым. При использовании графитовых электродов уменьшения содержания гидрокарбонат-ионов не наблюдается, поэтому проницаемость после закачки пресной воды снижается,П р и м е р 4, Пресную воду, используемую для фильтрации, предварительно пропускают через ионитовые фильтры для удаления гидрокарбонат-ионов.Результаты представлены в табл. 4.Как видно из табл, 4, использование анионитов является эффективным средством удаления гидрокарбонат-ионов из пресной воды (Кк/Кн= 0,99), Предлагаемый способ является экологически чистым и простым в осуществлении.Использование предлагаемого способа заводнения малопроницаемых терригенных коллекторов, включающих глинистые минералы, обеспечивает по сравнению с известным следующие преимущества. При фильтрации через глинистый образец пресной, необработанной воды проницаемость его снижается в 4-14 раз (табл. 1), следовательно, во столько же раз увеличивается объем закачиваемой пресной воды по предлагаемому способу, а это приводит к увеличению охвата пласта заводнением и позволяет получить дополнительное количество нефти, Закачку пресной воды по предлагаемому способу осуществляют при обычных давлениях нагнетания 0,6 — 0,7 вместо 0,8 — 0,9 вертикального горного по известному, что приводит к снижению затрат энергии и металла,Формула изобретения Способ заводнения малопроницаемых терригенных коллекторов, содержащих глинистые минералы, включающий закачку в продуктивный пласт пресной воды и отбор нефти, от лича ющи йс я тем,что, с целью повышения эффективности вытеснения нефти за счет сохранения исходной проницаемости коллектора, до закачки воды из ее состава удаляют гидрокарбонат-ионы, причем концентрация гидрокарбонат-ионов составляет не более 0,1 г/л.1686134 Таблица 1 Таблица 2 ТблнЧ эблмца 4 Составитель В,КошкинРедактор И.Шулла Техред М,Моргентал Корректор М.Дем каз 3583 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 а, 10 л,Г оизводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужго

ТАТАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ХАМЗИН АЗАТ АБСАЛЯМОВИЧ, ЯХОНТОВА ОЛЬГА ЕРЕМЕЕВНА, ДИЯШЕВ РАСИМ НАГИМОВИЧ

patents.su

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Коллекторы при флотации минералов

Регуляторы применяют для регулирования избирательного действия коллекторов. В одних случаях регулятор, действуя непосредственно на поверхность минерала, облегчает взаимодействие с ним коллектора и тем улучшает флотацию. Такой регулятор является активатором флотации. В других случаях, наоборот, регулятор затрудняет взаимодействие минерала с коллектором, что подавляет флотацию этого минерала. В этом случае регулятор можно назвать депрессором. Примером активатора прн флотации является сульфид натрия, улучшающий флотацию сернистых металлов с помощью ксантогенатов. В качестве депрессора может служить жидкое стекло, ухудшающее флотацию силикатных минералов. [c.167]

Флотация (флотационное обогащение) — это способ разделения мелкоизмельченной смеси веществ, основанный на различной смачиваемости компонентов смеси. Смесь, подлежащая разделению, например руда и пустая порода, взмучивается в воде, содержащей флотационные реагенты — коллектор (собиратель) и пенообразователь. Коллектор адсорбируется на поверхности одного нз компонентов смеси (чаще всего частицы минерала) и тем самым делает его гидрофобным. При продувании воздуха через суспензию образуется пена, в которой собирается ставший гидрофобным компонент (полезный минерал), а другой компонент смеси (пустая порода) осаждается на [c.392]

Пенной флотацией обрабатываются металлические руды, измельченные до 0,30—0,35 мм. уголь и некоторые неметаллические ископаемые, измельченные до 0,25—0,60 мм. Материал более грубого измельчения обычно не подходит для суспензии во флотомашине. Тонкость измельчения определяется размерами частиц, которые уже отделены от сопровождающей породы. Во флотомашине измельченная руда превращается с помощью механического или воздушного перемешивания в водную суспензию с содержанием твердого вещества от 15 до 35%. Поверхность частиц минерала обрабатывается так называемыми промоторами или коллекторами, которые сообщают поверхности способность прилипания к воздуху и отталкивания от воды. Благодаря энергичному перемешиванию и аэрации в присутствии пенообразователей в верхней части флотационной машины образуется слой пены. Минералы прилипают к пузырькам воздуха, поднимаются вверх вместе с ними, собираются в слое пены и снимаются вместе с ней. Нежелательные минералы идут вниз (т. е. не флотируются) либо потому, что их поверхность не изменилась при адсорбции коллектора, либо благодаря применению модифицирующих агентов. [c.369]

Для обеспечения высокой эффективности процесса флотации используют флотационные реагенты, которые по характеру действия подразделяют на три класса собиратели, пенообразователи и регуляторы. Большинство из них являются поверхно-стно-активными веществами. Собиратели (коллекторы) обеспечивают гидрофобизацию поверхности частиц флотируемого минерала и, соответственно, увеличение межфазного натяжения От-ж и уменьшение поверхностного натяжения От-г [см. уравнение (11.167)], т. е. в конечном итоге — увеличение угла смачивания (И. 168). Собиратели должны селективно адсорбироваться на частицах минерала (или частицах пустой породы). [c.98]

При флотации молекулы коллектора располагаются таким образом, что их полярная часть взаимодействует с поверхностью минерала, а аполярная часть направлена наружу. Благодаря этому поверхность минерала становится гидрофобной и таким образом создаются условия для прилипания пузырька воздуха к поверхности минерала. Наиболее распространенными коллекторам] являются [c.176]

Для повышения гидрофобности частиц отдельных минералов в пульпу вводят коллекторы (собиратели), т. е. вещества, которые адсорбируются на одних минералах, покрывая их поверхность гидрофобной пленкой, и не адсорбируются на других. В результате гидрофобные частицы собираются на поверхности пузырьков и всплывают. Применение флотореагентов-коллекторов позволяет осуществлять флотацию сложного минерального сырья селективно, т. е. последовательно выделять всплывающие фракции концентратов. Для увеличения гидрофильности других минералов, входящих в состав разделяемой породы, к пульпе добавляют подавители, которые подавляют возможность всплывания. Собирателями служат в зависимости от выделяемого минерала олеиновая кислота, нафтеновые кислоты, ксантогенаты и другие органические вещества со сложной и несимметричной структурой, имеющие не- [c.14]

Флотация растворимых минералов применяется взамен более сложных и менее экономичных методов галлургии, основанных на различной растворимости компонентов разделяемой системы. Основная особенность флотации растворимых минералов (как правило, солей) заключается в том, что средой для флотации служит насыщенный раствор солей, входящих в состав обогащаемого сырья. Разделение солей ведется при аэрировании пульпы и при помощи селективных флотореагентов — собирателей. Реагенты-пенообразователи при флотации растворимых солей применяются не всегда, так как многие насыщенные солевые растворы сами по себе обладают пенообразующей способностью. Особо важное значение имеет регулирование pH среды при помощи реагентов-регуляторов, которые способствуют действию реагентов-коллекторов. Метод флотации применяется, например, для получения хлорида калия из сильвинита (минерал Na l-K l), из насыщенного солевого раствора, содержащего примерно до 100 г/дм КС и 250 г/дм Na l. Реагентами-коллекторами служат амины жирного ряда с числом углеродных атомов С б—С20. [c.17]

Обычно разность в гидрофобности поверхности частиц ценного минерала и пустой породы сравнительно невелика. Поэтому для повышения эффективности флотации почти всегда применяют так называемые коллекторы, или собиратели. В качестве коллекторов используют органические вещества с дифильной молекулой, способные адсорбироваться на поверхности частиц ценного минерала таким образом, что полярная часть молекулы обращается к адсорбенту, а углеводородный радикал — наружу. В результате этого гидрофобность частиц минерала возрастает и флотационный процесс протекает интенсивнее. Наиболее часто в качестве коллекторов применяют ксантогенаты RO—С Смотреть страницы где упоминается термин Коллекторы при флотации минералов: [c.5] [c.208] [c.34] [c.36] [c.259] Физика и химия поверхностей (1947) — [ c.257 , c.261 ]

chem21.info

Типы коллекторов нефти и газа

Этим термином называют горную породу, которая способна вмещать в себя (собирать) углеводородные соединения в жидком и газообразном виде, а в процессе переработки – отдавать их.

Коллектор нефти и газа бывает промышленным, из которого есть возможность получать достаточные по величине притоки флюидов, и, соответственно, не промышленным, получение таких притоков из которого на этом этапе не представляется возможным.

Основными свойствами коллекторов, которые используются для их промышленной оценки, являются полезная ёмкость и проницаемость.

Нижние пределы этих параметров зависят от:

Поскольку газ отличается от нефти своей подвижностью, то значения этих нижних пределов у него значительно ниже, чем у нефти-сырца.

Первой стадией формирования природного накопителя является седиментогенез породы. Насколько сохранятся седиментационные признаки, зависит от минерального состава матрицы (породообразующей части), формы распределения в порах и минерального состава цемента, а также от коллекторной мощности. Эволюция породы после стадии седиментогенеза определяется новыми признаками, которые формируются под действием возрастающих значений температуры и давления, увеличения концентрации флюидов, перераспределения цемента, изменения пустотной структуры, а также под влиянием растворения неустойчивых минералов и формирования стабильных. Такие изменения происходят с разной степенью интенсивности, которая, прежде всего, зависит от литологического типа породы.

Типы коллекторов

Нефтяные и газовые коллекторы бывают:

Основные запасы углеводородного сырья извлекают из карбонатных и терригенных коллекторов, имеющих наибольшее распространение.

Реже можно встретить природные накопители глинисто-кремнисто-битуминозной, магматической, вулканогенной и вулканогенно-осадочной природы.

Терригенные породы

Большая часть коллекторов терригенной природы – порового типа, который характеризуется межзерновыми пустотами, которые еще называют гранулярными. Помимо поровых. встречаются и так называемые смешанные терригенные коллекторы: трещинно-поровые или кавернозно-поровые (образующиеся в случае выщелачивания части зёрен).

Свойства коллекторов терригенного вида зависят от:

  • их гранулометрического состава;
  • характера и формы поверхности, которые определяют породу зёрен;
  • степени окатанности и отсортированности зерен;
  • упаковки обломочных зёрен;
  • типа, состава и количества связующего зерна цемента.

    • Перечисленные параметры характеризуют геометрию расположения пор, величину эффективной проницаемости и пористости, а также принадлежность горной породы к тому или иному классу. Фильтрационная способность терригенных пород зависит также от минерального состава, количества и характера распределения снижающей проницаемость породы глинистой примеси.

    Классификаций коллекторов терригенной природы существует множество, но самая популярная основана на следующих критериях:

  • гранулометрический состав;
  • эффективная пористость;
  • эффективная проницаемость.

    • С учетом перечисленных параметров выделяют шесть классов таких коллекторов:

    • проницаемость более 1 тысячи миллидарси (мД);
    • проницаемость от 500 до 1 тысячи мД;
    • от 10-ти до 100 мД;
    • от 1-го до 10-ти мД;
    • меньше 1-го мД.

      • Один миллидарси примерно равен 1·10 -3 микрометра в квадрате.

      Каждый тип песчано-алевритовой породы внутри одного класса характеризуется своим значением эффективной пористости. Породы, которые относятся к классу с показателем проницаемости меньше 1-го мД, как правило, содержат от 90 процентов остаточной воды, поэтому относятся к непромышленным коллекторам. Самые лучшие фильтрационные свойства показывают кварцевые пески, поскольку сорбционная способность кварца очень низкая. Полимиктовые песчаники, вследствие своего таблитчатого облика, наличия трещин спайности и повышенной сорбционной емкости слагающих их минералов, обладают значительно более низкой способностью фильтрации флюидов.

      Карбонатные коллекторы

      Спектр их типов наиболее широк:

      • гранулярные, представленные обломочными и оолитовыми известняками;
      • трещинные, к которым относятся доломиты и плотные известняки;
      • кавернозные, образующиеся в результате карста;
      • биопустотные, представленные органогенными известняками.

      К отличительным особенностям коллекторов карбонатного вида относятся их ранняя литификация, склонность с образованию трещин, а также избирательная растворимость. Эти факторы обусловливают разнообразие генезиса и морфологии пустотного пространства.

      Качественные характеристики карбонатных коллекторов зависят от первичных условий седиментации, а также от интенсивности и направления постседиментационной эволюции. Эти факторы влияют на развитие дополнительных пор, трещин, каверны и более крупных полостей выщелачивания.

      Для свойств карбонатных коллекторов характерны крайняя невыдержанность и большое разнообразие, которое зависит от фациальных условий, при которых происходило их образование. Это делает их сопоставление довольно затруднительным. Фациальные условия при формировании пород карбонатной природы на свойства коллекторов влияют в гораздо большей степени, чем при формировании терригенных пород.

      По своему минеральному составу породы карбонатного типа отличаются меньшим разнообразием по сравнению с терригенными, однако имеют больше структурно-текстурных разновидностей. Отличаются карбонатные коллекторы от терригенных и по характеру происходящих в них преобразований в постседиментационный период. Это отличие заключается в степени уплотнения.

      Поскольку остатки биогермов в карбонатных породах твердые с самого начала процесса эволюции, то дальнейшее уплотнение протекает очень медленно. Карбонатный ил и комковато-водорослевые карбонатные осадки с мелкими обломками литифицируются достаточно быстро. В результате пористость немного сокращается, однако значительное поровое пространство как бы «консервируется».

      Показатель трещиноватости, который в большинстве пород составляет от 0,1 до 1 процента, в коллекторах карбонатной природы может доходить до 1,5 – 2,5 процентов.

      Этот показатель, при значительной мощности продуктивных горизонтов весьма значим при оценке величины полезного объёма пласта. Дополнительную ёмкость таких коллекторов обеспечивают стилолитовые швы, которые образуются вследствие неравномерного растворения минералов под действием давления. Глинистая корка на таких швах является нерастворимым остатком породы. Зачастую стилолитовые горизонты наиболее продуктивны в разрезе, из-за процессов вымывания глинистых корок.

      Основные углеводородные запасы карбонатных коллекторов в их поровых и кавернозно-поровых видах. Самыми лучшими коллекторами карбонатной природы считаются рифовые известняки, из которых в сутки получают десятки тысяч тонн нефти.

      Глинисто-кремнисто-битуминозные коллекторы

      Среди таких коллекторов в основном встречаются трещинные и порово-трещинные. Для их пород характерны значительная изменчивость состава минералов и разная степень обогащённости органическими веществами.

      Их довольно низкие фильтрационные и емкостные свойства объясняются микрослоистостью, микротрещинноватостью и наличием субкапиллярных пор. Пористость некоторых коллекторов такого типа может достигать 15-ти процентов, а проницаемость при это составлять всего доли миллидарси. В породах такого типа участки с увеличенной пористостью и повышенной проницаемостью образуются как результат процесса катагенеза.

      Считается, что на этапе седиментогенеза формируются породные микроблоки, которые покрываются плёнкой органического вещества (их еще называют кремнеорганическими рубашками). Мелкие послойные трещины образуются в процессе трансформации минералов глинистой природы и в процессе выделения связанных вод.

      Во время вскрытия коллекторов такого типа в большинстве случаев отмечают высокую степень разуплотнения и аномально большое давление пласта. На образование трещин также влияют и тектонические процессы.

      Такие коллекторы являются «одноразовыми», поскольку после забора нефти их трещины смыкаются.

      Обратно закачать в них нефть, газ или нефтепродукт уже нельзя, как это практикуется при организации хранилищ подземного типа в других породах.

      Вулканогенные и вулканогенно-осадочные типы коллекторов

      В основном представлены порово-трещинным и трещинным типами. К таким породам относятся застывшая лава, туф и прочие вулканические образования.

      Пустоты, из которых добывают газ и нефть, образуются при выходе газа или как результат вторичного выщелачивания. Особенность коллекторов такого типа – несоответствие между достаточно низкой ёмкостью и проницаемостью и высоким дебитом скважин, которые в них вскрывают.

      Магматические породы

      Пустоты в этих породах образуются в процессе выщелачивания и метасоматоза как результат деятельности гидротермального характера, усадки в процессе остывания пород и дробления в зонах тектонических нарушений. Основные пустоты – микротрещины и микрокаверны. Пористость – не более 10-ти – 11-ти процентов. Проницаемость – невысока, однако за счет трещинноватости кавернозности в целом может доходить до нескольких сотен миллидарси.

      Коллекторы нефти и газа выявляют с помощью целого комплекса геофизических исследований с помощью бурения скважин, а также путем и анализа лабораторных данных, учитывающих геологическую информацию о месторождении.


      neftok.ru