ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА КОЛЛЕКТОРА НА АДСОРБЦИЮ ПОЛЯРНЫХ КОМПОНЕНТОВ НЕФТИ

INFLUENCE OF THE MINERALOGICAL COMPOSITION OF THE RESERVOIR ROCK ON THE ADSORPTION OF POLAR OIL COMPONENTS

Kalybekova Dilnaz Alibekovna

Master’s student, Department of  Oil and Gas Engeneering, Aktobe Regional University named after K.Zhubanov,

Kazakhstan, Aktobe

Tastanova Lyazzat Knashevna

Scientific supervisor, candidate of chemical sciences, associate professor, Aktobe Regional University named after K.Zhubanov,

Kazakhstan, Aktobe

АННОТАЦИЯ

Минералогический состав пород-коллекторов оказывает существенное влияние на процессы адсорбции полярных компонентов нефти, определяя степень их удерживания в пласте, изменение смачиваемости и особенности фильтрации углеводородов. Адсорбция происходит на поверхности минералов и зависит от химической природы породы, структуры порового пространства и наличия активных центров, способных взаимодействовать с функциональными группами нефтяных молекул. Сравнительный анализ различных типов коллекторов позволяет установить закономерности их взаимодействия с нефтью и выявить механизмы, влияющие на накопление, распределение и миграцию углеводородов в пласте. Результаты исследования имеют практическое значение для повышения эффективности разработки месторождений и оптимизации методов увеличения нефтеотдачи.

ABSTRACT

The mineralogical composition of reservoir rocks has a significant influence on the adsorption of polar oil components, determining the degree of their retention within the formation, changes in wettability, and the characteristics of hydrocarbon filtration. Adsorption occurs on the surface of reservoir minerals and depends on the chemical nature of the rock, the structure of the pore space, and the presence of active sites capable of interacting with functional groups of oil molecules. A comparative analysis of different reservoir types makes it possible to identify patterns of their interaction with crude oil and to determine the mechanisms affecting the accumulation, distribution, and migration of hydrocarbons within the formation. The results of this study have practical importance for improving field development efficiency and optimizing enhanced oil recovery methods. 

Ключевые слова: минералогический состав; породы-коллекторы; адсорбция; полярные компоненты нефти; смачиваемость; методы увеличения нефтеотдачи.

Keywords: mineralogical composition; reservoir rocks; adsorption; polar oil components; wettability; enhanced oil recovery (EOR).

Адсорбция полярных компонентов нефти в породах-коллекторах является одним из ключевых факторов, определяющих поведение углеводородов в пласте. Она зависит от минералогического состава пород, структуры порового пространства и наличия активных поверхностных центров, способных взаимодействовать с молекулами нефти. Различные типы коллекторов — терригенные, карбонатные, магматические и сланцевые — обладают специфическими адсорбционными свойствами, что влияет на удерживание нефти, её миграцию и эффективность добычи. Понимание этих особенностей позволяет прогнозировать распределение углеводородов в пласте и выбирать оптимальные методы увеличения нефтеотдачи [1-2].

Терригенные породы, представленные преимущественно песчаниками, характеризуются относительно простой структурой пор и высоким содержанием кварца — химически инертного минерала, слабозадействованного в процессах адсорбции. Поэтому терригенные коллектора обычно демонстрируют умеренную способность к удерживанию полярных компонентов нефти. Однако даже в этих породах адсорбционные свойства существенно усиливаются при наличии глинистых минералов, обладающих большой удельной поверхностью и отрицательным поверхностным зарядом. Каолинит, иллит и особенно монтмориллонит способны связывать смолы и асфальтены, создавая дополнительные механизмы удерживания нефти в породе и влияя на её подвижность[3].

Карбонатные породы обладают совершенно иным характером взаимодействия с нефтью. Известняки и доломиты отличаются высокой поверхностной реактивностью, обусловленной присутствием ионов кальция и магния, способных образовывать устойчивые связи с полярными молекулами. В сочетании с развитой системой трещин, микропор и каверн это приводит к выраженной адсорбции смолисто-асфальтеновых компонентов и формированию масловлажной смачиваемости коллектора [1]. Такое сочетание факторов объясняет значительное удерживание тяжелых фракций нефти в карбонатных пластах, характерных для месторождений Тенгиз и Карачаганак, где минералогия играет ключевую роль в особенностях разработки.

Магматические породы занимают более специфическую позицию среди коллекторов, так как их матричная пористость обычно низкая. Основную роль в накоплении углеводородов здесь играют трещины, возникающие в процессе охлаждения и тектонических деформаций. Химическая инертность минералов магматических пород, таких как базальт или гранит, определяет низкую адсорбционную способность их поверхности. Однако вторичные минералы — цеолиты, хлориты и другие продукты гидротермальных изменений — могут формировать локальные зоны повышенной адсорбции [4]. Таким образом, в магматических коллекторах адсорбция имеет трещинно-локализованный характер и существенно зависит от степени переотложения породы.

Сланцевые породы являются одним из наиболее сложных типов коллекторов, где адсорбционные механизмы выражены наиболее сильно и многослойно. Сланцы состоят из тонкодисперсных глинистых минералов, органической матрицы и слоистых структур, способных удерживать нефть не только на поверхности, но и в межслоевых пространствах. Уникальная структура приводит к тому, что полярные компоненты нефти прочнее связываются с минералами, а сама нефть демонстрирует низкую мобильность. В сланцевых коллекторах адсорбция является доминирующим механизмом удерживания, что объясняет необходимость применения специальных технологий — гидроразрыва пласта, растворителей и термических методов — для извлечения нефти [5].

Таким образом, минералогический состав коллектора играет ключевую роль в адсорбции полярных компонентов нефти, определяя их удерживание, скорость миграции и распределение в пласте. Разные типы пород проявляют специфические особенности: терригенные коллектора характеризуются умеренной адсорбционной активностью, карбонатные — высокой реактивностью и сильным удерживанием полярных фракций, магматические — трещинной локализацией адсорбции, а сланцевые — многослойной и интенсивной адсорбцией. Понимание этих различий позволяет более точно прогнозировать поведение нефти в пластовых условиях, формировать достоверные геолого-гидродинамические модели, выбирать оптимальные технологии добычи и эффективно применять методы увеличения нефтеотдачи, что повышает общую продуктивность месторождения.

Список литературы:

1. He Y., Niu W., Gao Z., Dong H., Han C., Zhao L. Adsorption behavior of asphaltene on clay minerals and quartz in a heavy oil sandstone reservoir with thermal damage // Clays and Clay Minerals. — 2024. — Vol. 72, № 3. — P. 341–355.
2. Mikhailov N. N., Ermilov O. M., Sechina L. S. Изменение смачиваемости пород-коллекторов при адсорбции асфальтенов на внутрипоровой поверхности // Научно-практический журнал нефтяной и газовой отрасли. — 2021. — № 32.
3. Piñerez Torrijos I. D., Mamonov A., Strand S., Puntervold T. The role of polar organic components in dynamic crude oil adsorption on sandstones and carbonates // CT&F – Ciencia, Tecnología y Futuro. — 2021. — Vol. 8, № 4. — P. 23–36.
4. Fredrich J. T., Jerauld G. R. Adsorption of aqueous crude oil components on the basal surfaces of clay minerals: molecular simulations including salinity and temperature effects // The Journal of Physical Chemistry C. — 2017. — Vol. 121, № 45. — P. 25000–25012.
5. Interfacial interaction of clay and saturates in petroleum-contaminated soil: effect of clay surface heterogeneity // Molecules. — 2022. — Vol. 27, № 22. — P. 7950.