Совершенствование жидкостей для гидравлического разрыва пласта на основе вязкоупругих поверхностно-активных веществ

Крисанова Полина Константиновна

Введение
Глава 1 Литературный обзор
1.1 Вязкоупругие поверхностно-активные вещества
1.2 Модель вязкоупругого тела Максвелла
1.3 Вязкоупругие поверхностно-активные вещества в нефтегазодобыче
1.3.1 Определение гидравлического разрыва пласта
1.3.2 Технологические жидкости для гидравлического разрыва пласта на основе
вязкоупругих поверхностно-активных веществ
1.3.3 Другие способы применения ВУПАВ в нефтегазодобыче
1.4 Способы модифицирования свойств растворов ВУПАВ
1.4.1. Системы на основе сочетания ВУПАВ и полимерного компонента
1.4.2 Системы на основе ВУПАВ и наночастиц
1.4.3 Системы с использованием Gemini-ПАВ
1.4.4 Смешенные мицеллярные системы ВУПАВ
1.4.5 Использование солей в качестве модификаторов растворов ВУПАВ
1.5 Выводы по Главе 1
Глава 2 Объекты и методы исследований
2.1 Характеристика объектов исследований
2.2 Методики экспериментальных исследований
2.2.1 Определение физико-химических свойств исследуемых композиций
2.2.2 Исследование реологических характеристик жидкостей на вискозиметре
типа «Rheotest»
2.2.3 Исследование реологических свойств жидкостей на ротационном
вискозиметре Grace M5600
2.2.4 Осцилляционные исследования жидкостей на ротационном вискозиметре
Grace M5600
2.2.5 Определение межфазного натяжения методом профиля капли
2.2.6 Определение массовой доли соединения алюминия
2.2.7 Определение гидродинамических диаметров мицеллярных агрегатов
методом динамического рассеяния света (ДРС)
2.2.7 Определение пескоудерживающей и песконесущей способностей жидкостей
разрыва
2.2.8 Исследование стабильности жидкости разрыва к сдвиговым нагрузкам
2.2.9 Исследование процесса разрушения жидкости разрыва на основе ВУПАВ
2.3 Выводы по Главе 2
Глава 3 Исследование процессов самоорганизации в водных растворах
олеиламидопропилбетаина
3.1 Влияние на реологические характеристики водных растворов
олеиламидопропилбетаина солей одно- и двухвалентных металлов
3.2 Влияние температуры и рН среды на реологические характеристики водных
растворов олеиламидопропилбетаина в присутствии солей одно- и двухвалентных
металлов
3.3 Влияние полимерных реагентов на реологические характеристики водных
растворов олеиламидопропилбетаина
3.4 Влияние солей трехвалентных металлов на реологические характеристики
водных растворов олеиламидопропилбетаина
3.5 Определение межфазного натяжения водных растворов
олеиламидопропилбетаина в присутствии солей металлов различной валентности74
3.6 Влияние температуры и рН среды на реологические характеристики водных
растворов олеиламидопропилбетаина в присутствии хлорида алюминия
3.7 Определение структурных свойств водных растворов
олеиламидопропилбетаина и влияние на них хлорида алюминия
3.8 Определение гидродинамических диаметров мицеллярных агрегатов в водных
растворах олеиламидопропилбетаина в присутствии хлорида алюминия
3.9 Определение степени и механизма взаимодействия олеиламидопропилбетаина
с хлоридом алюминия
3.10 Выводы по Главе 3
Глава 4 Разработка технологической жидкости для гидравлического разрыва
пласта на основе системы олеиламидопропилбетаин/хлорид алюминия
4.1 Разработка реагента структурообразователя на основе хлорида алюминия
4.2 Технология приготовления технологических жидкостей
4.3 Исследование влияния реагента-структурообразователя на реологические
показатели водных растворов НЕФТЕНОЛа ВУПАВ
4.4 Исследование влияния реагента-структурообразователя на структурно-
механические свойства водных растворов НЕФТЕНОЛа ВУПАВ
4.5 Влияние температуры на реологические и структурные характеристики
разработанной композиции на основе НЕФТЕНОЛа ВУПАВ и реагента-
структурообразователя
4.6 Определение и анализ основных технологических свойств разработанной
жидкости для гидравлического разрыва пласта на основе НЕФТЕНОЛа ВУПАВ и
РС
4.6.1 Определение песконесущей способности разработанной жидкости для
гидравлического разрыва пласта на основе НЕФТЕНОЛа ВУПАВ и РС
4.6.2 Сравнительный анализ пескоудерживающей способности и структурно-
механических свойств полимерных жидкостей разрыва и разработанной
композиции на основе ВУПАВ
4.6.3 Исследование стабильности реологических характеристик разработанной
композиции на основе НЕФТЕНОЛа ВУПАВ
4.6.4 Разрушение жидкости разрыва на основе НЕФТЕНОЛа ВУПАВ и РС при
контакте с нефтью
4.7 Выводы по Главе 4
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературных источников

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы,
сформулированы цель и основные задачи исследований, представлены
научная новизна и практическая значимость полученных результатов.
В первой главе обобщены и проанализированы данные литературных
и патентных источников, в которых рассмотрены технологии применения
ВУПАВ в методах интенсификации нефтедобычи. Также в главе содержится
обзор литературы по основным свойствам водных растворов ВУПАВ.
При изучении и обобщении информации было выявлено, что
эффективными ВУПАВ являются соединения из класса алкилбетаинов.
Установлено, что на текущий момент использование ВУПАВ в качестве
технологических жидкостей для процессов интенсификации добычи
углеводородов является актуальным и востребованным направлением.
В результате проведенного анализа литературы выявлены основные
недостатки существующих разработок и технологий по применению
ВУПАВ, связанные с высоким расходом реагента и применением
дорогостоящих модифицирующих добавок. В связи с этим поиск
оптимального решения по улучшению свойств вязкоупругих композиций и
созданию на их основе эффективной технологической жидкости для методов
интенсификации добычи углеводородов является важной задачей.
Обнаружено, что соединения многовалентных металлов могут
выступать в качестве структурообразователей водных растворов ВУПАВ
(алкилбетаинов). Однако процесс взаимодействия и самоорганизации водных
растворов алкилбетаинов и соединений многовалентных металлов
практически не изучен, а исследование таких систем вызывает высокий
интерес, как с научной, так и с практической точки зрения.
Во второй главе представлено описание и обоснование выбора
объектов исследования.
В качестве объектов исследования были использованы:
– цвиттер-ионные ПАВ из класса бетаинов: БЕТАПАВ А1214.30 (алкил
(С12-С14)бетаин), БЕТАПАВ АП.45 (кокамидопропилбетаин), НЕФТЕНОЛ
ВУПАВ (олеиламидопропилбетаин);
– минеральные соли: хлориды натрия, калия, кальция и аммония;
хлорид алюминия (III); хлорид железа (III);
– полиакриламид (ПАА) марки «TR-CHIMECO-1516»;
– гуаровая камедь (гуар) марки «Гелеобразователь ГПГ-1».
В главе приведено описание методик приготовления и испытаний
исследуемых композиций на основе ВУПАВ.
Результатом первого этапа исследований стал выбор НЕФТЕНОЛа
ВУПАВ (олеиламидопропилбетаина) в качестве объекта дальнейших
исследований ввиду наилучших реологических показателей его водных
растворов из всего перечня, рассматриваемых в рамках данной работы ПАВ.
Втретьейглавепредставленырезультаты исследований
реологических и структурных свойств водных растворов ОАПБ и влияния на
данные показатели солей металлов разной валентности.
На первом этапе работы были определены зависимости эффективной
вязкости водных растворов ОАПБ в присутствии солей одно- и
двухвалентных катионов (рисунок 1). Было обнаружено, что влияние
минерализации среды на реологические свойства растворов ОАПБ,
прослеживается только при высоких концентрациях как ПАВ (3-5% масс.),
так и солей одно- и двухвалентных катионов (например, 20% NaCl).
400400
Дистиллированная водаРаствор NaCl 10%

Эффективная вязкость при
Эффективная вязкость при

350Раствор NaCl 5%350
Раствор KCl 10%
300Раствор NaCl 10%300

100 с-1, мПа·с
100 с-1, мПа·с

Раствор СаCl2 10%
250Раствор NaCl 15%250
Раствор NaCl 20%Раствор NH4Cl 10%
200200
150150
100100
5050
1,02,02,53,01,02,02,53,0
Концентрация ОАПБ, % массКонцентрация ОАПБ, % масс.

Рисунок 1 – Зависимость эффективной вязкости водных растворов ОАПБ в
присутствии солей одно- и двухвалентных катионов

Выявленный рост вязкости растворов ОАПБ при высоких
концентрациях солей, вероятно, связан с повышением концентрации ионов в
двойном электрическом слое мицелл ОАПБ, что приводит к более сильному
электростатическому взаимодействию между последними.
Из литературных источников стало известно, что использование смеси
ВУПАВ с полимерными реагентами в различных их соотношениях может
сопровождаться загущением данных систем. В связи с этим далее было
исследовано влияние полимерных соединений на реологические
характеристики водных растворов ОАПБ (рисунок 2).
ОАПБ 1%+NaCl 10%+ГуарВкачествеполимерных
90ОАПБ 1%+NaCl 10%+ПАА
компонентов использовались широко
Эффективная вязкость при

80ОАПБ 2%+NaCl 10%+Гуар
70ОАПБ 2%+NaCl10%+ПААраспространенныеидоступные
100 с-1, мПа·с

60полиакриламид (ПАА) и гуаровая
40камедь (гуар). Согласно полученным
30результатам (рисунок 2) присутствие
полимера в водном растворе ОАПБ
0приводит к незначительному росту
0 0,001 0,010,05
Полимер, % масс.
0,1
вязкости системы, а в некоторых
Рисунок 2 – Влияние полимерныхслучаях даже к ее падению. Данный
соединений на эффективнуюфактуказываетнато,что
вязкость водных растворов ОАПБосновополагающимфактором
в формировании высоковязкой системы является не внедрение полимерных
молекул в ассоциаты мицелл, а способность молекул ОАПБ образовывать в
водной среде длинные цилиндрические мицеллы.
Было проведено исследование влияния солей трехвалентных металлов
на реологические свойства водных растворов ОАПБ (рисунок 3).
400400400
Эффективная вязкость при

350350ОАПБ 1% масс. +ОАПБ
ОАПБ 1% масс.350
NaCl 10% масс.2%
300300300масс.
100 с-1, мПа·с

250250250
200200200
150150150
100100100
505050
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60.000.01 0.02 0.030.040.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
AlCl3, % масс.AlCl3, % масс.AlCl3, % масс.

400400400
ОАПБ 1% масс. +ОАПБ
Эффективная вязкость при

350ОАПБ 1% масс.350350
NaCl 10% масс.2%
300300300масс.
100 с-1, мПа·с

250250250
200200200
150150150
100100100
505050
0.000.030.060.090.120.000.010.020.030.040.00 0.03 0.06 0.09 0.12 0.15
FeCl3, % масс.FeCl3, % масс.FeCl3, % масс.

Рисунок 3 – Влияние солей трехвалентных металлов на реологические
показатели водных растворов ОАПБ

Данные исследования показали (рисунок 3), что введение в водные
растворы ОАПБ долей процента солей трехвалентных металлов приводит к
образованию систем, характеризующихся значительно более высокими
значениями эффективной вязкости, нежели чем при введении солей одно- и
двухвалентных металлов или полимеров в аналогичных и значительно
больших концентрациях.
Полученные результаты могут свидетельствовать о возможном
формировании сложных структур из переплетенных цилиндрических мицелл
ОАПБ, характеризующихся вязкоупругими свойствами, где в качестве
дополнительного структурообразователя выступает катион многовалентного
металла (в нашем случае Al+3 или Fe+3).
Из полученных данных можно увидеть (рисунок 3), что интервал
концентраций хлорида железа, при которых водные растворы ОАПБ
характеризуются устойчивой структурой и наивысшими значениями
эффективной вязкости, лежит в значительно более узком диапазоне значений
в сравнении с хлоридом алюминия. Данный факт может быть связан с
возможностью ионов железа в водном растворе довольно легко переходить
из степени окисления Fe+3 в Fe+2 при изменении окислительно-
восстановительных потенциалов, что может пагубно повлиять на
предполагаемую комплексообразующую способность иона. В связи с этим в
качестве структурообразующего агента в водных растворах ОАПБ
целесообразно рассматривать хлорид алюминия.
Композиции, представляющие собой систему ОАПБ:хлорид алюминия
(III)/хлорид железа (III), были изучены с помощью осцилляционной реологии
с целью подтверждения образующихся структур и оценки их вязкоупругих
свойств.
Как стало известно из литературных источников системы, обладающие
вязкоупругими свойствами, т.е. характеризующиеся вязкостными и упругими
свойствами в широком диапазоне частот внешнего воздействия,
описываются моделью вязкоупругих тел Максвелла. Согласно данной
модели, в режиме колебательных сдвиговых деформаций в низкочастотной
области превалирующими значениями обладает вязкостной параметр
системы (модуль потерь, G’), а в области высоких частот напротив упругий
(модуль накопления, G’’). Важным параметром, на основании которого
можно судить о структурных свойствах вязкоупругих систем, является время
релаксации, определяемое величиной обратной значению частоты, при
которой кривые вязкостного и упругого модуля пересекаются.
Кроме того, максвеловская модель поведения вязкоупругих тел
позволяет определить размер ячейки мицеллярной сети (корреляционная
длина, ), который также является критерием структурированности системы.
На рисунке 4 представлены частотные зависимости G’ и G’’ водных
растворов ОАПБ в присутсвии соединений одно- и трехвалентных металлов,
а именно хлорида натрия, хлорида алюминия и хлорида железа.
Из полученных данных видно, что в низкочастотной области
динамические модули возрастают с ростом частоты. При этом в
низкочастотной области G’’ по величине превосходит G’. С увеличением
частоты осцилляции кривые модулей пересекаются, после этого в
высокочастотной области модуль потерь G’’ уменьшается, а модуль
накопления G’ наоборот растет.
2.0G’ ОАПБ 1%
2.0G’ ОАПБ 1%
G” ОАПБ 1%G” ОАПБ 1%
G’ ОАПБ 1%+Al(+3) 0,022 моль/лG’ ОАПБ 1%+Na(+1) 1,709 моль/л
G” ОАПБ 1%+Al(+3) 0,022 моль/лG” ОАПБ 1%+Na(+1) 1,709 моль/л
1.5G’ ОАПБ 1%+Na(+1) 0,022 моль/л
1.5G’ ОАПБ 1%+Na(+1) 1,709 моль/л+Al(+3) 0,0022 моль/л
G” ОАПБ 1%+Na(+1) 0,022 моль/лG” ОАПБ 1%+Na(+1) 1,709 моль/л+Al(+3) 0,0022 моль/л

G’, G”, Па
G’, G”, Па

1.01.0

0.50.5

0.00.0
0.00.51.01.52.02.53.00.00.51.01.52.02.53.0
Частота, ГцЧастота, Гц
2.0G’ ОАПБ 1%
2.0
G’ ОАПБ 1%
G” ОАПБ 1%G” ОАПБ 1%
G’ ОАПБ 1%+Fe(+3) 0,0043 моль/лG’ ОАПБ 1%+Na(+1) 1,709 моль/л
1.5G” ОАПБ 1%+Fe(+3) 0,0043 моль/л1.5G” ОАПБ 1%+Na(+1) 1,709 моль/л
G’ ОАПБ 1%+Na(+1) 0,0043 моль/лG’ ОАПБ 1%+Na(+1) 1,709 моль/л+Fe(+3) 0,0012 моль/л
G’, G”, Па

G’, G”, Па
G” ОАПБ 1%+Na(+1) 0,0043 моль/лG” ОАПБ 1%+Na(+1) 1,709 моль/л+Fe(+3) 0,0012 моль/л

1.01.0

0.50.5

0.00.0
0.00.51.01.52.02.53.00.00.51.01.52.02.53.0
Частота, ГцЧастота, Гц

Рисунок 4 – Частотные зависимости G’ и G’’ водных растворов ОАПБ в
присутсвии солей металлов разной валентности (хлорида натрия, хлорида
алюминия и хлорида железа)
Такое поведение характерно для растворов, реологические свойства
которых описываются простой моделью вязкоупругой жидкости Максвелла с
одним временем релаксации. Максвелловское поведение растворов
свидетельствует о переплетении цилиндрических мицелл и образовании ими
сетки зацеплений, которая способна разрушаться и восстанавливаться под
влиянием внешних условий.
Стоит обратить внимание на то, что присутствие в растворе ОАПБ
ионов трехвалентного металла Me+3 приводит к значительному росту
значений модулей G’ и G’’, сравнимых со значениями в системе, где
содержание Na(+1) превышает в ≈80-100 раз концентрацию Me(+3). Также
обнаружен синергетический эффект роста реологических показателей при
совместном введении в раствор ОАПБ солей металлов разной валентности ∑
(Me+1+Me+3).
Анализируя динамику изменения структурных показателей систем на
основе ОАПБ в присутствии Me(+3) (таблица 1), можно сделать вывод о
значительном росте средней длины и количества мицеллярных цепей, а
также увеличении плотности и числа зацеплений в сетчатой структуре
переплетенных мицелл.

Таблица 1 – Структурные показатели вязкоупругих систем на основе ОАПБ
Соль,
СольMe+nMe, моль/лG0, ПаτR, с, нм
% масс.
—-0,361,03224,55
NaCl0,13Na+10,02200,381,25221,14
AlCl30,30Al+30,02200,5817,24191,85
NaCl0,025Na+10,00430,371,15223,55
FeCl30,07Fe+30,00430,561,75194,41
NaCl10,00Na+11,70901,0338,46158,48
NaCl+AlCl310,0+0,03∑ (Na+1+Al+3)1,7090 + 0,00221,1855,56151,53

NaCl+FeCl310,0+0,02∑ (Na+1+Fe+3)1,7090 + 0,00121,0376,92158,65
* G0 – модуль накопления на плато.
Наоснованиивыше представленных результатов, можно
предположить, что при наличии в растворе ионов трехвалентных металлов
(Al+3 или Fe+3) происходит формирование более сложных пространственных
структур мицелл и увеличение плотности их зацеплений, а ион
трехвалентного металла выступает в качестве центра структурообразования
данных систем.
Следующим этапом изучения влияния трехвалентных металлов на
характеристики вязкоупругих систем стала оценка размеров (диаметров)
образующихся в водной среде мицеллярных агрегатов ОАПБ с
использованием метода динамического рассеяния света. Результаты
исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Гидродинамические диаметры мицеллярных агрегатов ОАПБ
ГидродинамическийГидродинамический
Добавление к
ОАПБ, %диаметр мицеллярныхдиаметр мицеллярных
раствору ОАПБ
масс.агрегатов (без AlCl3),агрегатов (при добавлении
AlCl3, % масс.
нмAlCl3), нм
0,125-0,0375700-1000
0,2544-670,0750800-1500
0,5052-720,15001100-1900
0,625700-9700,18751800-2000
0,75500-13000,22502000-2100
1,001000-15000,30002100-2700
*МассовоесоотношениеОАПБ:AlCl3=3,33:1,0;Мольноесоотношение
ОАПБ:AlCl3=1,08:1,0.
Обнаружено (таблица 2), что присутствие хлорида алюминия в водных
растворах ОАПБ приводит к более значительному росту размеров
мицеллярных агрегатов ПАВ, чем при его отсутствии. Полученные
результаты в свою очередь подтверждают предположение о возможном
взаимодействии катиона трехвалентного металла (Al+3) с молекулами ОАПБ.
Далее в работе были проведены исследования по оценке степени
предполагаемого взаимодействия трехвалентного катиона Al+3 с молекулами
ОАПБ. В качестве исследуемых образцов использовались водные растворы
ОАПБ с введением в них в большом избытке хлорида алюминия, что в свою
очередь обеспечило образование двухфазной системы, представляющей
собой образующиеся при взаимодействии хлорида алюминия и ОАПБ белые
хлопья и водный раствор.
С помощью комплексонометрического метода было определено
количественное содержание Al+3 в выделяющейся водной фазе. Было
выявлено, что количество алюминия в водной фазе снижается по мере
увеличения вводимой концентрации ОАПБ, при неизменной исходной
концентрации хлорида алюминия в составах (таблица 3, рисунок 5).
На основании этого можно предположить, что именно Al+3 выступает в
качестве структурообразователя и, вступая во взаимодействие с молекулами
ОАПБ, приводит к образованию белых хлопьев. Причем мольное
соотношение ОАПБ к вступившему во взаимодействие (поглощенному) Al+3
варьируется в достаточно узком диапазоне 3:1 до 6:1.

Таблица3 –Содержание0.0160ОАПБ, моль0.0140

прореагировавшего и находящегося в0.0140Al +3 (в растворе),
моль0.0135
растворе Al+30.0120
Al +3 (в растворе), моль
Al+3
ОАПБ, моль

+30.0130
Al
ОАПБ,(вОАПБ/Al+30.0100
(прореаг.),
мольрастворе),(прореаг.)
моль0.00800.0125
моль
0.0060
-0,0138–0.0120
0,00240,01310,00073,44140.0040
0,00490,01290,00095,42440.0115
0.0020
0,00730,01230,00164,6715
0,00970,01200,00185,42630.00000.0110
1234567
0,01210,01180,00215,9194
Рисунок 5 – Зависимость
0,01460,01160,00226,5159концентрации Al+3 в растворе от
исходной концентрации ОАПБ
Сучетомполученных
результатовисследования
реологическихиструктурных
показателей систем на основе ОАПБ
и Al+3, был предложен механизм
формированиявязкоупругой
структуры между молекулами ПАВ,
входящими в состав цилиндрических
Мольное соотношение ОАПБ:Al+3=3:1мицелл, и трехвалентного катиона
Al+3.
Предполагается, что сложная
вязкоупругаясистемаможет
образовываться за счет формирования
комплексныхсвязеймежду
Мольное соотношение ОАПБ:Al+3=6:1трехвалентнымкатиономAl+3,
выступающимвроли
комплексообразователя,и
молекулами ОАПБ. На рисунке 6
представлены возможные варианты
образующихсяструктурпри
различном мольном соотношении
ОАПБ:Al+3. Исследованные в работе
вязкоупругие системы на основе
ОАПБ и трехвалентного катиона-
Мольное соотношение ОАПБ:Al+3=4:1структурообразователя (Al+3) могут
Рисунок 6 – Механизмбытьрассмотреныкак
структурообразования систем набесполимерныежидкостидля
основе ОАПБ и хлорида алюминиягидравлического разрыва пласта.

В четвертой главе представлены исследования по созданию жидкости
для гидравлического разрыва пласта на основе НЕФТЕНОЛа ВУПАВ (ОАПБ
30-35% масс.) и структурообразующего реагента на основе хлорида
алюминия. Также в данной главе диссертационной работы приведены
экспериментальные результаты по оценке технологических параметров
разработанной композиции.
В настоящей работе выявленные вязкоупругие свойства водных
растворов ОАПБ были использованы при разработке жидкости для
гидравлического разрыва пласта. Для придания композиции на основе
НЕФТЕНОЛа ВУПАВ технологических свойств необходимых для жидкости
разрыва (высокие вязкость, упругость, песконесущая и пескоудерживающая
способность и др.) при меньших концентрациях ПАВ в составе, был
разработан реагент-структурообразователь (РС), представляющий собой
водный раствор смеси солей: (AlCl3 и CaCl2). Были предложены две марки
РС с разным соотношением компонентов в составе: РС-1 (10% масс. AlCl3,
20-25% масс. CaCl2), РС-2 (5% масс. AlCl3, 20-25% масс. CaCl2). Хлорид
кальция в РС выполняет роль дополнительного минерализатора среды,
наличие которого позволят создать реагент с низкой температурой
застывания.
Для оценки эффективности разработанного РС и жидкости разрыва в
целом, были проведены исследования по определению реологических
характеристик водных растворов НЕФТЕНОЛа ВУПАВ (30-70 л/м3) с
различными дозировками РС. Эксперименты показали (рисунок 7а), что
введение структурообразователя в систему приводит к резкому увеличению
эффективной вязкости системы. Данные результаты могут быть связаны с
уменьшением сил электростатического отталкивания между одноименно
заряженными полярными группами ПАВ и образованием предполагаемых
сложных пространственных структур между молекулами ПАВ и Al+3,
входящим в состав структурообразователя. Также выявлены диапазоны
концентраций структурообразователя, при которых система характеризуется
наибольшими показателями вязкости (например, 15-20 л/м3 РС для 70 л/м3
НЕФТЕНОЛа ВУПАВ). При превышении указанных дозировок, наблюдается
падение вязкости и разрушение системы.
40030 л/м3 НЕФТЕНОЛ ВУПАВ,40070 л/м3 НЕФТЕНОЛ
РС-1, ДВa)б)
Эффективная вязкость

350350ВУПАВ, РС-1, ДВ
50 л/м3 НЕФТЕНОЛ ВУПАВ,70 л/м3 НЕФТЕНОЛ
Эффективная вязкость
при 100 с-1, мПа∙с

300РС-1, ДВВУПАВ, РС-1, МВ
70 л/м3 НЕФТЕНОЛ ВУПАВ,30070 л/м3 НЕФТЕНОЛ
при 100 с-1, мПа∙с

РС-1, ДВВУПАВ, РС-2, МВ
250250
200200
150150
100100
5050
05101520250510152025
Объем структурообразователя, л/м3Объем структурообразователя, л/м3
Рисунок 7 – Зависимость эффективной вязкости растворов НЕФТЕНОЛа
ВУПАВ от концентрации РС (РС-1, РС-2): а) растворитель дистиллированная
вода (ДВ); б) растворитель минерализованная вода (МВ)

Известно, что в промысловых условиях с целью удешевления и
упрощения процесса ГРП в качестве основы для приготовления жидкости
разрыва используется вода из доступных на месторождениях источников.
Ввиду этого в рамках работы была рассмотрена возможность использования
в качестве основы для приготовления жидкости разрыва модели воды (с
минерализацией 21,1 г/л), используемой в больших объемах в системе для
поддержания пластового давления (ППД) на различных месторождениях
Западной Сибири.
Исследования эффективной вязкости композиций в случае
использования минерализованной воды показали (рисунок 7б), что система
становится более чувствительной к введению РС-1 и при невысокой его
концентрации подвергается деструкции. В связи с этим целесообразно
использовать другую марку реагента (РС-2) с меньшим содержанием хлорида
алюминия. Такой технологический подход позволяет расширить допустимый
диапазон концентраций использования структурообразователя (10-14 л/м3).
На основании полученныхТаблица 4 – Диапазон оптимальных
данных был произведен подборконцентрацийреагентовдля
оптимальногодиапазонаразработанных композиций
концентрацийкомпонентоввКонцентрация,
Компонент
разработаннойкомпозициинал/м3
основе НЕФТЕНОЛа ВУПАВ и РСНЕФТЕНОЛ
50,0-70,0
(таблица 4), таким образом, чтобыВУПАВ
данные системы характеризовались(РС)9,0-20,0
наивысшимизначениями
эффективной вязкости, однородной структурой, сохраняющей свою
устойчивость в течение времени. Однако учитывая чувствительность
разработанной жидкости разрыва к минерализации среды, при подборе
концентраций реагентов необходимо проводить тестовые анализы для
оценки реологических показателей композиций при использовании
конкретного типа водной основы.
На следующем этапе работы исследовано влияние разработанного РС
на показатели вязкоупругой системы на основе НЕФТЕНОЛа ВУПАВ,
которые характеризуют структурные свойства данных систем, а именно:
модуль упругости, время релаксации и корреляционная длина (рисунок 8).
50,025 Гц
100140
б)в)
Время релаксации, с

0,1 Гцa)
41 Гц80
G’, Па
ξ, нм
120
0080
024 6 8 10 12 140246 8 10 12 14024 6 8 10 12 14
РС-1, л/м3РС-1, л/м3РС-1, л/м3

Рисунок 8 – Влияние РС на показатели вязкоупругой системы на основе
НЕФТЕНОЛа ВУПАВ 50 л/м3 (растворитель – дистиллированная вода): а)
модуль упругости G’; б) время релаксации τR; в) корреляционная длина .
Из полученных данных видно, что увеличение дозировки РС приводит
к росту модуля упругости и времени релаксации, и уменьшению значения
корреляционной длины, что также подтверждает ранее выдвинутые
предположения о взаимодействии и образовании сложных комплексных
структур между молекулами НЕФТЕНОЛа ВУПАВ и ионами Al+3.
Экстремумы значений данных параметров (рисунок 8) прослеживаются
в аналогичном диапазоне концентраций РС, используемом для получения
максимального значения эффективной вязкости, что подтверждает
правильность выбора оптимальных дозировок реагента для создания
вязкоупругих систем с наилучшими структурными и реологическими
показателями.
Как было сказано ранее, цилиндрические мицеллы схожи по свойствам
с полимерными цепями, но в отличие от них агрегаты ПАВ обладают
высокой восприимчивостью к воздействию внешних факторов (например,
температуры) и под действием их способны обратимо разрушаться и
восстанавливаться. В связи с этим в работе было изучено влияние
температуры на свойства разработанной жидкости на основе НЕФТЕНОЛа
ВУПАВ и РС. Исследования показали, что при повышении температуры
наблюдается падение вязкостных и упругих свойств (рисунки 9 и 10).
Однако стоит отметить, что в интервале температур от 20 до 50оС значение
эффективной вязкости остается на достаточно высоком уровне и в
исследуемых системах сохраняются структуры, которые описываются
максвелловской моделью вязкоупругих тел, что делает возможным
использование разработанных композиций в данных условиях.
6.0350
G’ (25oC)G” (25oC)25oC40оС50оС
Эффективная вязкость при

G’ (40oC)G” (40oC)60оС70оС
5.0300
G’ (50oC)G” (50oC)
G’ (60oC)G” (60oC)
100 с-1, мПа·с

4.0
G’, G’’. Па
3.0
2.0
1.0
0.00
0.00.51.01.52.02.53.0010203040
Частота, Гц
Время, мин
Рисунок 9 – Влияние температурыРисунок 10 – Влияние температуры на
на G’ и G’’ жидкости разрыва:эффективную вязкость жидкости
НЕФТЕНОЛ ВУПАВ 50 л/м3 + РС-1разрыва: НЕФТЕНОЛ ВУПАВ 70 л/м3
11 л/м3+ РС-1 17 л/м3
Одним из критериев успешного проведения операций ГРП является
равномерное распределение расклинивающего материала по образующимся
трещинам в пласте. В связи с этим дальнейшие исследования были
направлены на анализ технологических параметров разработанной жидкости
разрыва, а именно определение пескоудерживающей способности жидкости
разрыва на основе НЕФТЕНОЛа ВУПАВ и РС (Таблица 5). Были
рассмотрены и сравнены жидкости разрыва на основе гуара и на основе
системы НЕФТЕНОЛа ВУПАВ и РС. По результатам видно, что способность
жидкости на основе ВУПАВ удерживать в своем объеме проппант,
сопоставима со структурированным сшитым гелем на основе гуара. Также
обнаружено, что при сравнительно близких значениях эффективной вязкости
у систем на основе ВУПАВ скорость осаждения частиц проппанта в объеме
кратно ниже, чем у линейного гуарового геля (гуар 3,5 кг/м3), что можно
объяснить высокими показателями модуля упругости у первых (таблица 5).

Таблица 5 – Сравнительный анализ пескоудерживающей способности и
структурно-механических свойств полимерных жидкостей разрыва и
разработанной композиции на основе ПАВ
НЕФТЕНОЛ
РС-1,Гуар,БС-1,η при 100ʋ,G’,G’’,
№ ВУПАВ,τR, с
л/м3кг/м3л/м3с-1, мПа∙с*см/мин*Па*Па*
л/м3
1–3,5-54,5318,651,021,23-
2–3,52,01030,820,563,341,4610,53
330,015,0–64,940,171,500,2822,42
450,011,0–135,670,124,050,6446,30
570,017,0–301,830,027,221,9133,22
*БС – боратный сшиватель; η – эффективная вязкость; ʋ – скорость
осаждения частиц расклинивающего материала в объеме жидкости; G’ и G’’
измерены при частоте 3 Гц;

На заключительных этапах лабораторных исследований было
проведено исследование стабильности реологических показателей
разработанной системы в течение времени. Из результатов видно (рисунок
11), что вязкость жидкости в течение 80 минут держится на постоянном
уровне. Разрушения композиций по окончании эксперимента не происходит.
Также экспериментально подтверждено разрушение вязкоупругой
системы разработанной жидкости разрыва при взаимодействии с
углеводородной средой. Из рисунка 12 видно, что значение эффективной
вязкости жидкости разрыва после контакта с нефтью снижается на ≈90% от
изначального значения.
400300
Эффективная вязкость при 100 с-1,270.0

Эффективная вязкость при 100 с-1,
НЕФТЕНОЛ ВУПАВ 70 л/м3, РС-1 17 л/м3
НЕФТЕНОЛ ВУПАВ 50 л/м3, РС-1 11 л/м3
250
мПа∙с

мПа·с
200150

15096.4
10072.8
5035.2
0102030 40 50607080100:075:2550:5025:75
Время, минСоотношение ЖР:нефть

Рисунок 11 – СтабильностьРисунок 12 – Изменение эффективной
эффективной вязкостивязкости жидкости разрыва (ЖР)
разработанной жидкости разрыва на состава НЕФТЕНОЛ ВУПАВ 70,0 л/м3
основе НЕФТЕНОЛа ВУПАВ и РС + РС-1 17,0 л/м3 до и после контакта с
нефтью в различных соотношениях

В ходе проведенных исследований было выявлено, что разработанные
композициинаосновеНЕФТЕНОЛаВУПАВиреагента-
структурообразователяобладаютнеобходимымитехнологическими
свойствами для использования их в качестве жидкостей разрыва, что
свидетельствует о возможности применения их при проведении операций
проппантного ГРП.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1.Цвиттер-ионные ПАВ с углеводородным радикалом С12, С14
незначительно загущают солевые растворы даже при увеличении их
концентрации до 5% масс. При увеличении радикала до C17, вязкость водных
растворов ПАВ значительно увеличивается;
2.Обнаружено, что введение в водные растворы ОАПБ солей одно-
и двухвалентных металлов, полимеров не способствует формированию
высоковязких систем;
3.Введение в раствор ОАПБ малого количества соединения
многовалентного металла Ме+3 приводит к резкому возрастанию как упругих,
так и вязкостных показателей системы;
4.При наличии в растворе катиона трехвалентного металла (Al+3)
происходит формирование более сложных пространственных структур
мицелл и увеличение плотности их зацеплений, что доказывается
выявленным ростом структурных свойств исследуемых систем;
5.Предложен возможный механизм формирования вязкоупругой
системы на основе ОАПБ за счет образования комплексных связей между
Al+3 и молекулами ПАВ;
6.Разработан реагент-структурообразователь на основе AlCl3,
позволяющий создавать жидкости для ГРП с необходимыми
технологическими параметрами при меньших концентрациях ОАПБ;
7.Подобраны оптимальные концентрации ВУПАВ и реагента-
структурообразователя для приготовления жидкости ГРП на основе пресной
и минерализованной воды. Варьирование соотношенийкомпонентов
позволяет регулировать вязкостные и структурно-механические свойства
разработанных жидкостей в широком диапазоне;
8.Разработанные жидкости на основе ОАПБ и реагента-
структурообразователяобладаютнеобходимымитехнологическими
свойствами, что свидетельствует о возможности применения их при
проведении операций проппантного ГРП.

Рекомендации, перспективы дальнейшей разработки темы
Полученные результаты работы рекомендуется использовать для
разработки технологий проведения операций проппантного гидравлического
разрыва пласта. Дальнейший научный интерес заключается в углубленном
изучении механизма взаимодействия цвиттер-ионных поверхностно-
активных веществ с солями многовалентных металлов. Практический
интерес заключается в рассмотрении разработанных композиций в качестве
технологических жидкостей для других методов интенсификации добычи
углеводородов, таких как кислотный гидравлический разрыв пласта и
направленные кислотные обработки.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному
руководителю д.т.н. проф. Магадовой Л.А. и заведующему кафедрой д.х.н.
проф. Силину М.А., всему профессорско-преподавательскому составу
кафедры технологии химических веществ для нефтяной и газовой
промышленностии коллективунаучно-образовательногоцентра
«Промысловая химия» за помощь, оказанную при работе над диссертацией.
Отдельную благодарность автор выражает заведующему сектором
Малкину Д.Н., к.т.н. Потешкиной К.А., к.т.н. Мухину М.М. и аспиранту
Бородину С.А. за ценные советы в ходе выполнения диссертационной
работы и помощь в проведении экспериментов.

Актуальность темы исследования. В настоящее время перспективным
направлением в развитии процесса гидравлического разрыва пласта (ГРП)
является разработка и применение бесполимерных жидкостей разрыва на основе
вязкоупругих поверхностно-активных веществ (ВУПАВ). ВУПАВ активно
изучаются и используются в силу их способности к мицеллообразованию и, как
следствие, образованию длинных цилиндрических мицелл в водном растворе.
Цилиндрические мицеллы ВУПАВ обладают многими схожими свойствами с
полимерными цепями. В частности, при высоких концентрациях мицеллы
образуют сетку зацеплений, в результате чего раствор приобретает вязкоупругие
свойства, наличие которых и позволяет использовать их в качестве жидкости
разрыва.
Однако можно выделить существенные различия в данных системах.
Молекулы поверхностно-активных веществ (ПАВ) не кольматируют пласт, ввиду
того, что имеют небольшую молекулярную массу в сравнении с полимерными
соединениями. Также стоит отметить, что для разрушения жидкости на основе
ВУПАВ прибегать к использованию реагентов-деструкторов не требуется, в
отличии от полимерных жидкостей разрыва. Сеть из переплетенных
цилиндрических мицелл при контактировании с углеводородной средой теряет
свои вязкоупругие свойства.
Особый интерес у исследователей вызывают ВУПАВ, представленные
цвиттер-ионными ПАВ, а именно соединениями из класса алкилбетаинов.
Алкилбетаины благодаря двум функциональным группам с противоположными
зарядами в молекуле, способны формировать в водных растворах
преимущественно длинные цилиндрические мицеллы, наличие которых
необходимо для формирования вышеупомянутой вязкоупругой системы. Помимо
этого алкилбетаины характеризуются устойчивостью к минерализации среды,
стабильностью в кислой и щелочной средах. Описанные свойства алкилбетаинов
делают их в первую очередь востребованными для использования в процессах
интенсификации добычи углеводородов, таких как гидравлический разрыв пласта,
кислотный гидравлический разрыв пласта и направленные кислотные обработки.
Однако характерные свойства жидкостей на основе алкилбетаинов
проявляются при высоких концентрациях вещества, что может привести к
дополнительным затратам и к ограничению в практическом использовании. На
основании этого, остро стоит вопрос о совершенствовании композиций,
сохраняющих на должном уровне необходимые технологические свойства, при
снижении концентрации активного компонента.
В настоящей практике существуют различные варианты по
модифицированию свойств растворов ВУПАВ. В большинстве случаев они
основаны на использовании дорогостоящих и сложных в синтезе реагентов (солей
органических кислот, металлических наночастиц, ПАВ сложной структуры,
полимеров и др.). Данные методы неизбежно приведут к удорожанию и
усложнению процесса приготовления технологических жидкостей и
использованию дополнительного дозирующего оборудования.
Перспективным, но малоизученным является способ регулирования свойств
растворов ВУПАВ, основанный на применении соединений многовалентных
катионов, выступающих в качестве структурообразователей в водных растворах
ПАВ. Кроме этого некоторые соли многовалентных металлов хорошо растворимы
в воде и выполняют структурообразующую функцию, находясь в
диссоциированном состоянии, что упрощает процесс их использования. Также
соединения многовалентных металлов являются доступными продуктами и не
привнесут дополнительных затрат.
Ввиду того, что процесс взаимодействия алкилбетаинов, образующих
цилиндрические мицеллы в водном растворе, и многовалентного катиона
практически не изучен, подробное исследование данных систем имеет важное
фундаментальное значение. В связи с этим актуальной задачей является
исследование процесса структурообразования в водных растворах алкилбетаинов
в присутствии солей многовалентных металлов, обнаружение и исследование
вязкоупругих свойств данных систем и разработка на их основе составов,
рекомендованных к использованию в методах интенсификации добычи
углеводородов, таких как гидравлический разрыв пласта, кислотный
гидравлический разрыв пласта и направленные кислотные обработки.
Степень разработанности темы исследования. Изучению свойств водных
растворов различных ВУПАВ и разработке на их основе композиций для методов
интенсификации добычи углеводородов посвящено большое количество работ
как зарубежных (R. Kumar, G.C. Kalur, S.R. Raghavan, E.W. Kaler, Y. Zhang и др.),
так и отечественных исследователей (Н.Ю. Башкирцева, Д.А. Куряшов, И.Ф.
Исмагилов, О.Е. Филиппова, В.С. Молчанов, А.В. Шибаев и др.). Широко
исследованы и описаны методы совершенствования свойств водных растворов
ВУПАВ, предполагающие использование различных модифицирующих добавок
(солей органических кислот, металлических наночастиц, ПАВ сложной
структуры, полимеров и др.). Однако стоит отметить, что способ регулирования
свойств водных растворов ВУПАВ соединениями многовалентных металлов в
настоящее время является недостаточно исследованным.
Цель диссертационной работы. Исследование влияния соединений
многовалентных металлов на процесс структурообразования водных растворов
цвиттер-ионных ПАВ и разработка на их основе состава для гидравлического
разрыва пласта.
Основные задачи исследований:

1. Обоснование выбора ПАВ, образующих в водной среде мицеллярные
растворы, обладающие вязкоупругими свойствами;
2. Изучение влияния солей многовалентных металлов на основные физико-
химические и реологические свойства мицеллярных растворов цвиттер-ионных
ПАВ;
3. Описание возможного механизма взаимодействия в системе
ПАВ/многовалентный катион;
4. Разработка на основе системы ПАВ/многовалентный катион
технологической жидкости для гидравлического разрыва пласта;
5. Определение оптимального соотношения компонентов в исследуемых
системах ПАВ/многовалентный катион с целью получения высоких структурных
характеристик разработанных композиций.
Научная новизна работы:
1. Выявлено, что при введении малых концентраций солей трехвалентных
металлов в водный раствор олеиламидопропилбетаина (ОАПБ), последний
характеризуется значительно более высокими реологическими показателями, чем
при введении солей одно- и двухвалентных металлов или полимеров в
аналогичных и значительно больших концентрациях;
2. Предложен механизм формирования структуры между молекулами ОАПБ
и трехвалентным катионом (Al+3) с образованием вязкоупругих жидкостей в
водной среде;
3. Экспериментально доказано увеличение структурных показателей
вязкоупругой системы, а также значительный рост размеров мицеллярных
агрегатов ОАПБ в водной среде в присутствии хлорида алюминия;
4. Определены закономерности воздействия различных факторов
(концентраций компонентов, температуры, минерализации) на свойства и процесс
формирования вязкоупругой системы на основе ОАПБ и хлорида алюминия.
Теоретическая ценность. В работе описаны закономерности изменения
реологических характеристик водных растворов ОАПБ в присутствии солей
трехвалентных металлов, установлено влияние солей трехвалентных металлов на
структурные параметры и размеры мицеллярных агрегатов ОАПБ в водной среде,
что дополняет теоретические положения по вопросам структурообразования в
мицеллярных растворах ВУПАВ.
Практическая значимость работы:
1. Установлена возможность использования системы, представленной
цвиттер-ионным ПАВ (ОАПБ) и солью трехвалентного металла (хлорид
алюминия), в качестве композиции для гидравлического разрыва пласта;
2. Разработан реагент-структурообразователь на основе хлорида алюминия,
позволяющий создавать системы на основе ОАПБ с высокими вязкостными и
упругими свойствами;
3. Разработана бесполимерная композиция на основе ОАПБ и реагента-
структурообразователя для использования в процессах интенсификации добычи
углеводородов (в частности, гидравлического разрыва пласта). Получен патент на
изобретение №2746499 «Вязкоупругая композиция для применения в технологиях
добычи нефти и газа»;
4. Определен оптимальный диапазон концентраций реагента на основе
ОАПБ – НЕФТЕНОЛа ВУПАВ (содержание ОАПБ 30-35% масс.) и реагента-
структурообразователя для проведения операций ГРП: 50÷70 л/м3, 9÷20 л/м3,
соответственно;
5. Показана возможность применения разработанной композиции в качестве
технологической жидкости для гидроразрыва пласта в пластах с температурой до
50⸰С.
Методология и методы исследования. Для решения поставленных в
диссертационной работе задач проводился анализ научно-технической и
патентной литературы. Также в работе для проведения лабораторных
исследований использовались современное научно-исследовательское
оборудование и стандартные методики анализа, а также специальные
исследовательские методики.
Положения, выносимые на защиту:
1. Закономерности изменения вязкостных и упругих свойств, межфазного
натяжения водных растворов ОАПБ в присутствии соединений многовалентных
металлов (AlCl3, FeCl3);
2. Закономерности увеличения размеров мицеллярных агрегатов в водных
растворах ОАПБ при введении в систему хлорида алюминия;
3. Механизм формирования вязкоупругих систем в водных растворах ОАПБ
в присутствии хлорида алюминия;
4. Разработка реагента-структурообразователя на основе хлорида алюминия,
способствующего образованию систем на основе ОАПБ с высокими
вязкоупругими свойствами;
5. Разработка бесполимерной композиции на основе ОАПБ и реагента-
структурообразователя для использования в операциях ГРП;
6. Исследование основных технологических характеристик разработанной
композиции.
Степень достоверности результатов проведенных исследований.
Основные научные положения, изложенные в работе, достаточно полно и
убедительно подтверждены результатами экспериментальных исследований с
использованием современного научно-исследовательского оборудования и
воспроизводимостью полученных данных.
Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты
работы докладывались и обсуждались на: IV Международной научно-
практической конференции (XII Всероссийской научно-практической
конференции) «Нефтепромысловая химия» (г. Москва, 29 июня 2017 г.), X
Международном промышленно-экономическом Форуме «Стратегия объединения:
Решение актуальных задач нефтегазового и нефтехимического комплексов на
современном этапе» (г. Москва, 23-24 ноября 2017 г.), Международной научно-
практической конференции Geopetrol-2018 (Польша, г. Краков, 17-20 сентября
2018 г.), VI Международной научно-практической конференции (XIV
Всероссийской научно-практической конференции) «Нефтепромысловая химия»
(г. Москва, 27 июня 2019 г.), Национальной научно-практической конференции
«НЕФТЬ И ГАЗ: технологии и инновации» (г. Тюмень, 19-20 ноября 2020 г.), VIII
Международной научно-практической конференции (XVI Всероссийской научно-
практической конференции) «Нефтепромысловая химия» (г. Москва, 24 июня
2021 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том
числе 1 патент РФ на изобретение и 3 статьи в изданиях, входящих в перечень
ВАК Министерства науки и высшего образования РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,
четырех глав, заключения и списка литературы (134 ссылки). Материал
диссертации изложен на 131 странице машинописного текста, включает 15
таблиц, 53 рисунка.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю
д.т.н. проф. Магадовой Л.А. и заведующему кафедрой д.х.н. проф. Силину М.А.,
всему профессорско-преподавательскому составу кафедры технологии
химических веществ для нефтяной и газовой промышленности и коллективу
научно-образовательного центра «Промысловая химия» за помощь, оказанную
при работе над диссертацией. Отдельную благодарность автор выражает
заведующему сектором Малкину Д.Н., к.т.н. Потешкиной К.А., к.т.н. Мухину
М.М. и аспиранту Бородину С.А. за ценные советы в ходе выполнения
диссертационной работы и помощь в проведении экспериментов.

1. Цвиттер-ионные ПАВ с углеводородным радикалом С12, С14
незначительно загущают солевые растворы даже при увеличении их
концентрации до 5% масс. При увеличении радикала до C17, вязкость водных
растворов ПАВ значительно увеличивается;
2. Обнаружено, что введение в водные растворы ОАПБ солей одно- и
двухвалентных металлов, полимеров не способствует формированию
высоковязких систем;
3. Введение в раствор ОАПБ малого количества соединения
многовалентного металла Ме+3 приводит к резкому возрастанию как упругих, так
и вязкостных показателей системы;
4. При наличии в растворе катиона трехвалентного металла (Al+3)
происходит формирование более сложных пространственных структур мицелл и
увеличение плотности их зацеплений, что доказывается выявленным ростом
структурных свойств исследуемых систем;
5. Предложен возможный механизм формирования вязкоупругой системы
на основе ОАПБ за счет образования комплексных связей между Al+3 и
молекулами ПАВ;
6. Разработан реагент-структурообразователь на основе AlCl3, позволяющий
создавать жидкости для ГРП с необходимыми технологическими параметрами
при меньших концентрациях ОАПБ;
7. Подобраны оптимальные концентрации ВУПАВ и реагента-
структурообразователя для приготовления жидкости ГРП на основе пресной и
минерализованной воды. Варьирование соотношений компонентов позволяет
регулировать вязкостные и структурно-механические свойства разработанных
жидкостей в широком диапазоне;
8. Разработанные жидкости на основе ОАПБ и реагента-
структурообразователя обладают необходимыми технологическими свойствами,
что свидетельствует о возможности применения их при проведении операций
проппантного ГРП.

Рекомендации, перспективы дальнейшей разработки темы
Полученные результаты работы рекомендуется использовать для
разработки технологий проведения операций проппантного гидравлического
разрыва пласта. Дальнейший научный интерес заключается в углубленном
изучении механизма взаимодействия цвиттер-ионных поверхностно-активных
веществ с солями многовалентных металлов. Практический интерес заключается
в рассмотрении разработанных композиций в качестве технологических
жидкостей для других методов интенсификации добычи углеводородов, таких как
кислотный гидравлический разрыв пласта и направленные кислотные обработки.
Список сокращений и условных обозначений

ВУПАВ – вязкоупругое поверхностно-активное вещество
ГРП – гидравлический разрыв пласта
ГМ ПАА – гидрофобно-модифицированный полиакриаламид
ДБСН – додецилбензолсульфонат натрия
ККМ – критическая концентрация мицеллообразования
КО – кислотная обработка
НКО – направленная кислотная обработка
НКТ – насосно-компрессорные трубы
ОАПБ – олеиламидопропилбетаин
ПАА – полиакриламид
ПАВ – поверхностно-активное вещество
ППД – поддержание пластового давления
РС – реагент-структурообразователь
СКС – самоотклоняющийся кислотный состав
VDA – Viscoelastic Diverting Acid

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Совершенствование жидкостей для гидравлического разрыва пласта на основе вязкоупругих поверхностно-активных веществ»

    Публикации автора в научных журналах

    М.А. Силин, Л.А. Магадова, Д.Н. Малкин, П.К. Крисанова, С.А.Бородин, Фан Ву Ань // Территория «НЕФТЕГАЗ». – 2– №– С. 36
    Применение вязкоупругих поверхностно-активных веществ в нефтегазодобывающей промышленности
    М.А. Силин, Л.А.Магадова, Д.Н. Малкин, П.К. Крисанова, С.А. Бородин // Технологии нефти игаза. – 2– №3 (128). – С. 3
    Реологические параметры солевых растворов вязкоупругих поверхностно-активных веществ, используемых в качестве жидкости для гидроразрыва пласта
    Л.А. Магадова, Д.Н. Малкин, П.К.Крисанова, С.А. Бородин // Сборник тезисов II научно- практическойконференции с международным участием «Нефтегазовый комплекс:проблемы и инновации», Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2– С.
    Влияние поливалентных металлов на реологические характеристики жидкостей для гидроразрыва пласта, представляющих собой растворы вязкоупругих поверхностно-активных веществ
    Л.А. Магадова,Д.Н. Малкин, П.К. Крисанова, С.А. Бородин // Материалы XМеждународногопромышленно-экономическогофорума«Стратегияобъединения: Решение актуальных задач нефтегазового и нефтехимическогокомплексов на современном этапе», 2– С. 22
    Исследование влияния поливалентных металлов на реологические характеристики водных растворов вязкоупругих поверхностно-активных веществ, применяемых в качестве жидкостей для гидроразрыва пласта
    М.А. Силин, Л.А. Магадова, Д.Н. Малкин, П.К.Крисанова, С.А. Бородин // Материалы IV Международной научно-практической конференции (XII Всероссийской научно-практическойконференции) «Нефтепромысловая химия», 2– С. 67
    Исследование реологических характеристик растворов вязкоупругих поверхностно-активных веществ и создание на их основе жидкостей для гидроразрыва пласта
    Л.А. Магадова, Д.Н. Малкин,П.К. Крисанова // Материалы международной научно-практическойконференции Geopetrol-2018 (Польша, г. Краков), 2– С. 871
    Исследование вязкоупругих свойств растворов поверхностно-активных веществ
    Л.А. Магадова, Д.Н. Малкин, П.К.Крисанова, С.А. Бородин // Материалы VI Международной научно-практической конференции (XIV Всероссийской научно-практическойконференции) «Нефтепромысловая химия», 2– С. 93
    Бесполимерная композиция для операций гидроразрыва пласта на основе вязкоупругого поверхностно-активного вещества
    Л.А. Магадова, Д.Н. Малкин, П.К. Крисанова // МатериалыНациональной научно-практической конференции «НЕФТЬ И ГАЗ:технологии и инновации», «Тюменский индустриальный университет», 2– Т. – С. 138
    Способ модифицирования жидкостей для гидравлического разрыва пласта на основе вязкоупругих поверхностно-активных веществ
    Л.А. Магадова, Д.Н. Малкин, П.К. Крисанова, С.А.Бородин, А.А. Филатов // Материалы VIII Международной научно-практической конференции (XVI Всероссийской научно-практическойконференции) «Нефтепромысловая химия», 2– С. 51
    Способ оценки структурно-механических свойств технологических жидкостей для гидроразрыва пласта
    Л.А. Магадова, Д.Н.Малкин, П.К. Крисанова, С.А. Бородин // Материалы XXII Международнойнаучно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия ихимическая технология в XXI веке», 2– Т.– С. 63

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ

    Последние выполненные заказы

    Другие учебные работы по предмету

    Синтез фотокатализаторов на основе сульфида кадмия и мезопористых алюмосиликатов для процесса получения водорода из водных растворов электролитов
    📅 2021 год
    🏢 ФГАОУ ВО «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина».
    «Синтез и применение функциональных наноматериалов на основе плазмонных наночастиц для идентификации микроорганизмов и борьбы с бактериальной колонизацией»
    📅 2021 год
    🏢 ФГАОУ ВО «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина».