Немонотонная упругость границы раздела сырой нефти и рассола в связи с повышением нефтеотдачи

Закачка воды оптимизированного химического состава для повышения нефтеотдачи (EOR) в последние годы привлекает значительный интерес. Границы раздела между сырой нефтью и водой могут обладать вязкоупругими свойствами, на которые влияет адсорбция амфифильных молекул. Концентрация рассола и поверхностно-активные вещества могут существенно влиять на вязкоупругость границы раздела жидкость–жидкость. В данной работе исследуется вязкоупругость границы раздела для двух различных нефтей в зависимости от концентрации рассола и содержания неионогенного поверхностно-активного вещества. Полученные измерения сопоставляются с нефтеотдачей в проточном микроканале со структурой, вытравленной в стекле. Вязкоупругость границы раздела развивается относительно быстро для обеих нефтей и стабилизируется примерно через 48 ч. Границы раздела обладают более выраженными упругими, чем вязкими, свойствами. Межфазные модули упругости (G') и вязкости (G″) увеличиваются при снижении концентрации соли, пока при содержании соли около 0,01 мас.% не наблюдается максимум вязкоупругости. Для изучения влияния типа ионов используются одновалентные (Na(+)) и двухвалентные (Mg(2+)) катионы; при низкой минерализации различий не обнаружено. Введение небольшого количества поверхностно-активного вещества (100 ppm) повышает упругость границы раздела сырая нефть–вода при высокой концентрации соли. Водные растворы, обеспечивающие максимальную межфазную вязкоупругость, а также рассолы с высокой минерализацией используются для вытеснения нефти в микромодели «пористой среды» со структурой, вытравленной в стекле. В системах с высокой концентрацией соли после прорыва наблюдаются колебания давления, тогда как при низкой концентрации соли заметные колебания давления отсутствуют. Нефтеотдача при использовании рассолов с низкой минерализацией увеличивается на 5–10%. Применение небольшого количества неионогенного поверхностно-активного вещества совместно с рассолом высокой минерализации повышает нефтеотдачу на 10% без возникновения колебаний давления. Упругость границы раздела уменьшает явление snap-off нефтяной фазы, что приводит к снижению колебаний давления. Данное исследование демонстрирует значимость вязкоупругости границы раздела для нефтеотдачи при изменении концентрации соли и добавлении небольшого количества неионогенного поверхностно-активного вещества.