New representations of wettability of oil and gas reservoirs (Russian)

The pdf file of this paper is in Russian.

 

This paper discusses a wide range of physical and geological factors that determine the wettability of oil and gas reservoirs. Wettability is an important parameter in oil recovery as it affects relative permeability characteristics, capillary pressure, electrical properties and other characteristics of the reservoir. Neglecting the effects of wetting causes erroneous distribution of saturation in geological modeling and development of substandard forward-looking indicators in simulation. Existing types of wettability and their applications were analyzed: strongly water-wet, strongly oil-wet, neutrally wet and fractional wettability. The phenomenon of hydrophobic pore surface by adsorption of surfactants (polar) oil components in the natural hydrophilic mineral surfaces was considered. On the basis of modern ideas about the physics of microscopic processes in porous media and stages of the geological formation of deposits substantiates a type of fractional wettability –microstructural wettability in which the oil-wet and waterwet surfaces of pores and capillaries have various wettability. Hydrophobization at pores and channels forms microstructural wettability, since pores of different size, shape and mineral composition different hydrophobized and therefore have different wettability. In the process of water repellency decreases the amount of free long oil takes a different size pores and in various forms (film, meniscus, contact), change the configuration of the pore space (in the presence of hydrocarbons configuration smoothed). These phenomena lead to the need for a detailed study of the physics of water-repellency at the micro level. There is connection between pore space structure and pores form of the rock and wettability of all pores size range. Along with the identified patterns of adsorption of hydrocarbons, depending on the shape, size and distribution of pores, they also investigated the effect of mineralogical composition (composition and particle size, the presence of clay) pore surface adsorption of water and oil phases. The conclusions from these studies are that the composition of the rock also significantly affects the adsorption processes.

Рассмотрен широкий круг физико-геологических факторов, определяющих смачиваемость коллекторов нефти и газа. Смачиваемость играет ключевую роль в любом процессе извлечения нефти и существенно влияет на коэффициенты извлечения нефти, относительные фазовые проницаемости, капиллярное давление, удельное электрическое сопротивление пласта и другие параметры. Пренебрежение эффектами смачивания обусловливает ошибочные распределения насыщенности при геологическом моделировании, а также некачественные прогнозы показателей разработки при гидродинамическом моделировании. Проанализированы существующие типы смачиваемости и области их существования: сильно гидрофильная, сильно гидрофобная поверхности, промежуточное, смешанное, пятнистое, избирательное смачивание. Рассмотрено явление гидрофобизации внутрипоровой поверхности за счет адсорбции поверхностно-активных (полярных) компонентов нефти на природно-гидрофильных минеральных поверхностях. На основе современных представлений о физике микропроцессов в пористых средах и этапах геологического формирования залежей обосновано существование нового типа гетерогенной смачиваемости – микроструктурной смачиваемости, характеризующейся приуроченностью гидрофильных и гидрофобных участков к отдельным порам и капиллярам. Гидрофобизация на уровне пор и каналов формирует микроструктурную смачиваемость, так как поры различного размера, формы и минерального состава по-разному гидрофобизированы и, следовательно, имеют различную смачиваемость. В процессе гидрофобизации уменьшается количество свободных пор, нефть (пленочная, менисковая, контактная) занимает поры разного размера, изменяется конфигурация порового пространства (в присутствии углеводородов конфигурация сглаживается). Эти явления обусловливают необходимости детального изучения физики гидрофобизации на микроуровне. Установлена взаимосвязь между размерами и формой пор и их смачиваемостью, характерная для всего диапазона изменения пор. Наряду с выявленными закономерностями адсорбции углеводородов в зависимости от формы, размера и распределения пор исследовано также влияние минералогического состава внутрипоровой поверхности на адсорбцию водной и нефтяной фазы. В результате этих исследований сделаны выводы, что состав породы также существенно влияет на адсорбционные процессы.