The experimental study of the effect of magnetically sensitive elastomers on oil recovery of reservoirs containing high-viscosity oils

In world practice, low-viscosity oil accounts for the main share of production. As the development progresses, the share of high-viscosity oil in the total balance increases year on year. The growing unused reserves of high-viscosity oil oblige researchers to solve the issue of developing these reserves, which is an important task for the oil industry. Studies have been carried out to increase oil recovery during the development of oil reservoirs containing high-viscosity oil by pumping a solution of magnetically active polymer, namely silicone oligomer, the matrix of which contains 5–25% Fe⁺³ ions, treated with a constant transverse magnetic field with a strength of H = 51740 A/m. A mixture of 90% by weight of quartz sand and 10% by weight of bentonite clay, with a permeability of k = 1.4 D, was used as a reservoir model. The high-viscosity oil model consisted of St-45 aviation oil. A silicone oligomer of 159–360 brand was used as a matrix with an operating temperature range of 60°C to +300°C, into which particles of gamma-Fe₂O₃ Nano powder with a size of 0.5 nm are introduced, with a degree of filling of the matrix of 5–25% by volume of Fe. Magnetization saturation is 80 emu/g, residual magnetization is 460 emu/g, and coercive force is 670 Oh. Validation of the proposed method was carried out by physical modeling of the process of displacement of high-viscosity oil with a magnetic elastomer on a laboratory installation. The oil recovery coefficient was calculated according to a wellknown method. The use of magnetically sensitive polymer can be an effective method of developing heavy oil fields. For each heavy oil field, taking into account its specifics (reservoir properties of the rock, physicochemical properties of oil, etc.), an appropriate magnet active polymer is selected. As the experimental results show, the best indicator of the oil recovery coefficient is achieved at 65%, compared with 48% of recovery in the absence of magnetic field exposure.

W praktyce światowej główną część produkcji stanowią ropy o niskiej lepkości. W miarę postępu rozwoju udział rop o dużej lepkości w ogólnym bilansie rośnie z roku na rok. Rosnące niewykorzystane zasoby ropy naftowej o wysokiej lepkości obligują badaczy do rozwiązania kwestii zagospodarowania tych zasobów, co jest ważnym zadaniem dla przemysłu naftowego. W czasie zagospodarowania złóż ropy naftowej o dużej lepkości prowadzone były badania nad zwiększeniem wydobycia ropy poprzez tłoczenie roztworu magnetycznie aktywnego polimeru, jakim jest oligomer silikonowy, którego matryca zawiera 5–25% jonów Fe⁺³, poddanego działaniu stałego poprzecznego pola magnetycznego o natężeniu H = 51740 A/m. Jako model złoża zastosowano mieszaninę: 90% mas. piasku kwarcowego i 10% mas. glinki bentonitowej, o przepuszczalności k = 1,4 D. Modelem ropy o dużej lepkości był olej lotniczy St-45. Jako matrycę o zakresie temperatur pracy od 60°C do +300°C zastosowano oligomer silikonowy marki 159–360, do którego wprowadzone zostały cząsteczki nanoproszku gamma-Fe₂O₃ o rozmiarach 0,5 nm, a stopień wypełnienia matrycy jest w zakresie 5–25% obj. Fe. Nasycenie magnetyczne wynosi 80 emu/g, namagnesowanie szczątkowe wynosi 460 emu/g, a siła koercji wynosi 670 Oh. Walidację proponowanej metody przeprowadzono poprzez fizyczne modelowanie procesu wypierania oleju o dużej lepkości elastomerem magnetycznym w instalacji laboratoryjnej. Współczynnik odzysku oleju obliczono według znanej metody. Zastosowanie magnetycznie czułego polimeru może być skuteczną metodą zagospodarowania złóż ciężkich rop. Dla każdego złoża ciężkiej ropy naftowej, biorąc pod uwagę jego specyfikę (właściwości skały zbiornikowej, właściwości fizykochemiczne ropy itp.), dobierany jest odpowiedni polimer magnetycznie aktywny. Z eksperymentu wynika, że najlepszy współczynnik odzysku oleju osiągnięto na poziomie 65%, w porównaniu z 48% odzysku przy braku ekspozycji na pole magnetyczne.