Поверхностно-активные вещества в нефтегазовой отрасли: состав, свойства, применение
Покупка
Издательство:
Профессия
Редактор:
Шрамм Лорье Л.
Год издания: 2018
Кол-во страниц: 592
Дополнительно
Вид издания:
Практическое пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-91884-095-5
Артикул: 720214.01.99
Приведены физико-химические свойства, составы, методы введения и применение ПАВ в различных процессах нефтегазовой промышленности — бурении, методах повышения нефтеотдачи и интенсификации пластов и т. д. Детально рассмотрены процессы с использованием ПАВ в нефтегазовых скважинах, приствольной зоне, резервуарах, в операциях поверхностной обработки, экологическом восстановлении. Освещены проблемы техники безопасности и охраны здоровья. Продемонстрирован практический подход к решению проблем выбора наиболее эффективных реагентов на основе ПАВ для легких буровых растворов и подготовки шламов, операций при заводнении с целью повышения нефтеотдачи пласта, по кислотной обработке пласта для стимулирования притока, по добуриванию и флотации. Даны рекомендации по построению корреляционных моделей — от выбора методик и получения экспериментальных данных до результатов опытного применения и промышленного масштабирования. Книга рекомендована специалистам по добыче нефти и газа, промысловой химии, сервисных компаний, разработчикам и поставщикам реагентов, студентам профильных специальностей
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 21.03.01: Нефтегазовое дело
- ВО - Специалитет
- 21.05.05: Физические процессы горного или нефтегазового производства
- 21.05.06: Нефтегазовые техника и технологии
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Surfactants: Fundamentals and Applications in the Petroleum Industry
Laurier L. Schramm Petroleum Recovery Institute
Bl Cambridge
UNIVERSITY PRESS
Лорье Л. Шрамм (ред.)
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
Состав, свойства, применение
Перевод с английского языка под редакцией М. С. Подзоровой, В. Р. Магадова
Санкт-Петербург
2018
ЦЕНТР
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ ^ПРОФЕССИЯ
УДК 665.62
ББК 33.36
Лорье Л. Шрамм (ред.)
Ш85 Поверхностно-активные вещества в нефтегазовой отрасли. Состав, свойства, применение : пер. с англ. яз. под рсд. М. С. Подзоровой, В. Р. Магадова. — СПб.: ЦОП «Профессия», 2018. — 592 с., ил.
ISBN 978-5-91884-095-5
ISBN 978-0521157933 (англ.)
Приведены физико-химические свойства, составы, .методы введения и применение ПЛВ в различных процессах нефтегазовой промышленности — бурении, методах повышения нефтеотдачи и интенсификации пластов и т. д. Детально рассмотрены процессы с использованием ПАВ в нефтегазовых скважинах, приствольной зоне, резервуарах, в операциях поверхностной обработки, экологическом восстановлении. Освещены проблемы техники безопасности и охраны здоровья.
Продемонстрирован практический подход к решению проблем выбора наиболее эффективных реагентов на основе ПАВ для легких буровых растворов и подготовки шламов, операций при заводнении с целью повышения нефтеотдачи пласта, по кислотной обработке пласта для стимулирования притока, по добуриванию и флотации. Даны рекомендации по построению корреляционных моделей — от выбора методик и получения экспериментальных данных до результатов опытного применения и промышленного масштабирования.
Книга рекомендована специалистам по добыче нефти и газа, промысловой химии, сервисных компаний, разработчикам и поставщикам реагентов, студентам профильных специальностей.
УДК 665.62
ББК 33.36
© Cambridge University Press, 2010
This book is in copyright. Subject to statutory exception and to the provisions of relevant collective licensing agreements, no reproduction of any part may take place without the written permission of Cambridge University Press.
Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.
Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем нс менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство нс может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и нс несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книга.
ISBN 978-0521157933 (англ.)
ISBN 978-5-91884-095-5
© 2010, Cambridge University Press, Reissue edition
© ЦОП «Профессия», 2018
© Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2018
Оглавление
Предисловие к русскому изданию......................................10
Предисловие..............................................................11
Благодарность.......................................................12
Об авторе...........................................................13
Часть I. ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ..............................................................15
Глава 1. Поверхностно-активные вещества и их растворы: основные принципы.17
Введение..........................................................17
Определение и классификация поверхностно-активных веществ.........19
Гидрофобный эффект и мицелл ©образование..........................19
Критическая концентрация мицеллообразования.......................22
Точка Крафта......................................................28
Анализ............................................................28
Поверхностно-активные вещества и поверхностное натяжение..........30
Поверхностная упругость...........................................33
Поверхностная реология............................................36
Поверхностно-активные вещества и кривизна .межфазной поверхности..37
Поверхностно-активные вещества и поверхностный потенциал..........42
Адсорбция поверхностно-активных веществ в пористой среде..........50
Адсорбция поверхностно-активных веществ на границе раздела жидкость/жцдкость.................................................52
Заключение........................................................54
Благодарность.....................................................54
Список обозначений................................................55
Литература........................................................56
Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕЭМУЛЬГАТОРОВ...................61
Введение..........................................................61
Определение характеристик деэмульгаторов и их выбор...............63
Оглавление Заключение.........................................................83 Литература.........................................................84 Глава 3. Эмульсии и пены в нефтяной промышленности...................86 Введение...........................................................86 Призабойные эмульсии и пены........................................91 Эмульсии и пены, встречающиеся в пласте............................95 Эмульсии и пены в операциях на поверхности........................107 Эмульсии и пены в процессах нефтепереработки......................113 Благодарность.....................................................115 Литература........................................................115 Часть II. ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ... 121 Глава 4. Адсорбция поверхностно-активных веществ в пористой среде...123 Введение..........................................................123 Химия твердой поверхности.........................................125 Механизмы адсорбции поверхностно-активных веществ.................130 Экспериментальные исследования....................................135 Заключение........................................................155 Благодарность.....................................................156 Литература....................................л.....................156 Глава 5. Изменение смачиваемости под действием поверхностно-активных веществ в пористой среде............................................158 Роль изменения смачиваемости......................................158 Теоретические аспекты смачиваемости...............................159 Методы измерения смачиваемости....................................164 Изменение смачиваемости под действием поверхностно-активных веществ.173 Лабораторные и промысловые исследования...........................185 Заключение........................................................192 Список обозначений................................................193 Литература........................................................194 Diaea 6. Химическое заводнение с применением поверхностно-активных веществ для повышения нефтеотдачи пластов...................................198 Введение..........................................................198 Химические реагенты...............................................204 Взаимодействия между химическими реагентами и породой.............211 Фазовые свойства/градиенты........................................216
Оглавление 7 Вязкостное вытеснение нефти.......................................221 Вытеснение нефти самопроизвольной пропиткой водным раствором поверхностно-активных веществ.....................................229 Заключение........................................................235 Список обозначений................................................236 Литература........................................................237 Глава 7. Макромасштабная оценка и моделирование контроля подвижности при заводнении пенами для улучшения нефтеотдачи пластов.............241 Введение..........................................................242 Экспериментальная часть...........................................243 Построение эмпирической модели пенного заводнения.................253 Модель фракционного потока при «критическом капиллярном давлении»..254 Обсуждение........................................................271 Рекомендации......................................................274 Благодарность.....................................................274 Приложение........................................................274 Список обозначений................................................280 Литература........................................................282 Часть III. ОПЕРАЦИИ В СКВАЖИНЕ, ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЕ И НА ПОВЕРХНОСТИ....................................................285 Глава 8. Использование поверхностно-активных веществ в облегченных буровых растворах...................................................287 Введение..........................................................287 Обзор облегченных буровых растворов...............................288 Использование пены в качестве бурового раствора...................289 Описание структуры пены...........................................289 Преимущества использования пены в качестве бурового раствора......291 Испытание поверхностно-активных веществ...........................293 Интерпретация результатов блендерных тестов.......................293 Выбор поверхностно-активных веществ...............................294 Основные пенообразующие поверхностно-активные вещества............295 Функциональные добавки............................................298 Гидротропы........................................................299 Механизмы стабилизации и разрушения пены..........................301 Ингибиторы коррозии...............................................304 Поверхностно-активные вещества, предназначенные для бурения с туманом.........................................................304
Оглавление Пеногасители и системы контроля пснообразования....................305 Альтернативные системы контроля пснообразования....................306 Анализ примеров практического применения облегченных буровых растворов.........................................................310 Заключение.........................................................315 Сокращения.........................................................315 Литература................................................\.........316 Глава 9. Использование поверхностно-активных веществ при кислотной обработке пласта.....................................................317 Введение...........................................................317 Применение поверхностно-активных веществ в качестве антишламовых реагентов.........................................................319 Применение поверхностно-активных веществ в качестве кислотных замедлителей......................................................323 Применение поверхностно-активных веществ для снижения поверхностного натяжения при кислотной обработке скважин.........................329 1 !римснснис поверхностно-активных веществ для отклонения кислоты с помощью пен.....................................................332 Фазовое разделение поверхностно-активных веществ при кислотной обработке скважины................................................338 Заключение.........................................................345 Благодарность......................................................346 Список обозначений.................................................346 Литература.........................................................347 Глава 10. Поверхностно-активные вещества в процессах переработки битуминозных песков месторождения Атабаска: обогащение суспензии, флотация и переработка хвостов.......................................351 Введение...........................................................351 Промышленный процесс горячей водной флотации.......................354 Технологичность и контроль процесса................................358 Роль поверхностно-активных веществ и межфазных свойств в процессах переработки би гуминозных песков..................................363 Флотационные пены..................................................389 Влияние природных поверхностно-активных веществ битуминозных песков на качество воды..................................................393 Заключение.........................................................409 Благодарность......................................................409 Список обозначений.................................................410 Литература.........................................................410
Оглавление 9 Часть IV. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ЗДОРОВЬЯ, ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ...............................................415 Слава 11. Очистка водоносных горизонтов с помощью поверхностно-активных веществ.............................................................417 Введение..........................................................417 Ремедиация водоносных горизонтов с помощью поверхностно-активных веществ............................................................419 Благодарность...........................................f................441 Литература...............................................................441 Глава 12. Применение повсрхпостпо-активных веществ в природоохранной сфере.444 Введение..........................................................444 Диспергаторы......................................................447 Неф те отмывающие поверхностно-активные вещества, служащие для удаления нефти с побережья.....................................504 Деэмульгаторы и ингибиторы эмульсий...............................511 Благодарность.....................................................519 Литература........................................................520 Глава 13. Токсичность и персистентность поверхностно-активных веществ, используемых в нефтяной промышленности..............................528 Введение........................................................ 528 Основные принципы оценки риска....................................529 Поверхностно-активные вещества, используемые в нефтяной промышленности.....................................................531 Алкилэтоксисульфаты...............................................532 Этоксилаты спиртов (алкоксилаты)..................................534 Алкиларилсульфонаты и нефтяные сульфонаты.........................538 Алкил фенол этоксилаты............................................539 Диалкилсульфосугашнаты............................................546 Четвертичные аммониевые соединения................................547 Заключение........................................................549 Литература........................................................550 ГЛОССАРИЙ...........................................................553 Введение..........................................................553 Термины и определения.............................................553 Благодарности.....................................................589
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Предлагаемая вниманию читателей книга написана известным канадским специалистом, внештатным профессором университета г. Калгари, доктором наук Лорье Линкольном Шраммом. Она содержит обширные сведения о научных основах и промышленном применении поверхностно-активных веществ (ПАВ) в нефтегазовой промышленности. Столь широкому охвату материала, несомненно, способствовала научно-исследовательская деятельность автора. Сложный теоретический материал представлен в форме, доступной для неспециалистов в области физической и коллоидной химии, позволяющей им разобраться в тонкостях механизмов действия ПАВ и различных функциональных добавок (со-ПАВ, полимеров, растворителей, неорганических солей и т. п.), их химической структуры и методик исследования.
В настоящее время нет недостатка ни в книгах и учебных пособиях, посвященных межфазным явлениям и физико-химическим свойствам ПАВ, ни в экспериментальных и стандартных методиках оценки их свойств. Однако русскоязычного издания, охватывающего большинство направлений использования ПАВ в нефтяной промышленности и при этом раскрывающего теоретические основы такого применения, на сегодняшний момент, к сожалению, не существует. С момента выхода оригинала книги Л. Шрамма ни одна из глав не потеряла актуальности, а некоторые из описанных на ее страницах подходов лишь недавно начали применяться в отечественной нефтяной промышленности. Отдельные определения и термины отличаются от принятых в отечественной практике, поэтому знакомство с ними позволит специалистам лучше ориентироваться в зарубежном опыте применения ПАВ.
Книга состоит из 13 глав, каждая из которых написана ведущими специалистами в соответствующей области и содержит большое количество практических примеров, а также обширный список литературы, что важно для детального знакомства с рассматриваемой темой. Настоящее издание не претендует на полнот)' рассмотрения всех свойств и применений ПАВ, однако круг рассмотренных проблем чрезвычайно широк. Особый акцент сделан на применении эмульсий и пен в различных процессах нефтяной промышленности — бурении, методах повышения нефтеотдачи и интенсификации пластов и т. д. Также рассмотрен экологический аспект применения ПАВ. Отдельная глава посвящена разработке месторождений битуминозных песков, относящихся к категории трудноизвлекаемых запасов, — теме, актуальность которой растет с каждым годом. В книге рассматривается как положительный, так и отрицательный опыт исследования и применения ПАВ, что позволяет глубже понять спектр проблем и путей их решения.
Автором продемонстрирован подход к решению практических проблем выбора наиболее эффективных реагентов на основе ПАВ, состоящий из нескольких этапов