Видобуток важкої високов’язкої нафти
На питання кореспондента журналу ТОЧКА ОПОРИ відповідають завідувач лабораторією Інституту біохімічної фізики ім. Н.М.Емануеля РАН (ІБХФ РАН), д.х.н. науковий керівник проекту: «Технологія термохімічного стимулювання нафтовидобутку» Євген Миколайович АЛЕКСАНДРОВ та старший науковий співробітник, к.т.н. науково-виробничого підприємства «Енергомаг» (ТОВ НВП «Енергомаг») Юрій Миколайович ТЄРЄХОВ.
- Які методи, технології та обладнання рекомендуєте застосовувати з метою підвищення нафтовіддачі при видобутку ТІЗ?
- На основі наявного досвіду роботи НПП «ЕНЕРГОМАГ» на родовищах Татарії, Башкирії, Удмуртії, Тюменського регіону і Китаю з в'язкими і високов'язкими парафінистої нефтями можна рекомендувати екологічно чисті безреагентниє технології віброакустичного і магнітовіброакустіческого впливу на флюїд, підземне обладнання свердловини і привибійну зону продуктивного пласта. Віброакустичні коливання впливають на всі перераховані вище об'єкти, а магнітне вплив поширюється тільки на флюїд.
- На даний момент лише дві технології стимулювання видобутку вуглеводнів забезпечують поєднання великих витрат з надійно прогнозованою прибутком. Це гідророзрив пласта (ГРП) холодною рідиною (США) і нагрів пласта пере-гріти паром (Канада). Привабливість теплових методів пов'язана з сильним зменшенням в'язкості і можливістю значного збільшення швидкості видобутку нафти при нагріванні продуктивного плата. Наприклад, при нагріванні на 100 ° С важкої нафти щільністю 0,96 т / м3 в'язкість нафти зменшується в 16 разів. Дебіт нафти в разі досить високого пластового тиску може збільшитися приблизно в 16 разів. При нагріванні на 100 ° С звичайної нафти щільністю 0,86 т / м3 в'язкість нафти зменшується в 7-8 разів, відповідно, дебіт нафти також може бути значно збільшений.
Провідні технології (ГПР і SAGD) вдосконалені шляхом розігріву пласта теплом хімічних реакцій бінарних сумішей (БС). Бінарні суміші - це рідкі розчини хімічних реагентів, які рухаються по двох окремих каналах і при зустрічі в зоні продуктивного пласта під пакером реагують, виділяючи газ і тепло, що йде в пласт під тиском, створеним самою реакцією.
- На яких родовищах ВВН були отримані позитивні результати при використанні запропонованих технологій, методів і обладнання? Що було відзначено в ході випробувань і експлуатації пропонованого обладнання?
- Технологія безреагентного вібро-акустичного впливу (ВАВ) з гирла свердловини широко використовувалася на родовищах ТатРІТЕКнефть (Луговому і Василівському) на свердловинах, обладнаних ШГН, і які видобувають нафту з в'язкістю 60-980 сПуаз. Роботи проводились по ліквідації гідратної-парафінових пробок (ЛГПП), асфальтеносмолістих відкладень (АСПО) і запуску свердловин в штатний режим роботи.
Відзначено, що після ВАВ відбулося збільшення дебіту, зменшення обводнення флюїду, підвищення продуктивності насоса (збільшення ефективної довжини ходу плунжера, підвищення коефіцієнтів заповнення і подачі), зниження розбігу навантаження на колону насосних штанг, очищення клапанів насоса.
На Шафрановском родовищі НГВУ «Аксаковнефть» (Башнефть) були отримані високі результати на свердловині № 137, обладнаної ШГН і працює 3-4 теплих місяці на рік. Після ЛГПП при температурі навколишнього середовища T = - (18-21) оC і ліквідації відставання КНШ від руху головки балансира свердловина запущена в штатний режим роботи з виміром обсягу флюїду в мірної ємності.
При ВАВ в зимовий час зафіксовано:
• приплив склав 4,5 м3 / добу проти 1,9 м3 / добу в літній час;
• продуктивність насоса зросла в літню пору з 1,9 м3 / добу до 11,2 м3 / добу;
• зниження розбігу навантаження на КНШ з 4088 кгс до 2719 кгс;
• зменшення в'язкості флюїду до 2159 сПуаз.
- ВУкаіни, в республіках Татарстан і Удмуртія, Сумиской, Пермської, Мелітопольської областях і ін. Із застосуванням БС була оброблена Привибійна зона пласта в декількох десятках свердловин. Цей метод зазвичай використовували в малодебітних свердловинах, що давали 1-2 тонни нафти на добу. З метою прочистки скін-шару ініціювали реакцію від 0,5 до 1,5 тонн розчинів БС. Розчини неорганічної (мінеральної) селітри і ініціатора реакції (нітрату натрію), розділені шаром буферного (інертного) розчину, закачували в свердловину по одному каналу - по насосно-компресорної труби (НКТ). Газ, що виділився після виходу розчинів з НКТ і реакції їх в обсадної трубі, виходив в пласт. Додаткова нафту (в середньому, 0,6-0,7 тонн на добу), отримана таким чином, протягом року після обробки окупала витрати. Тепловий внесок БС в цьому випадку був малий, тому що під час підготовки свердловин до відкачування нафти велика частина нагрітої породи встигала охолонути. Розрахунок показав, що технологія БС здатна конкурувати з провідними світовими технологіями тільки при масштабному прогріванні пласта.
Практика обробки пласта з в'язкою нафтою показала, що гарячі гази, що утворюються в зоні реакції, входять в пласт значно легше, ніж рідина, яка використовується в технології «холодного» ГРП. Тому при розриві пласта гарячим газом тиск, небезпечне для свердловини, виникає рідше, ніж при розриві пласта не нагрівається рідинами. Гарячий розрив пласта переважно виробляти, застосовуючи реакції БС, в яких виділяється водень. Цей газ можна використовувати як проникає теплоносій, який полегшує розвиток і розгалуження нових тріщин.
- Які перспективи вдосконалення пропонованих технологій, методів і обладнання?
- Для вдосконалення пропонованих технологій необхідне проведення широкомасштабних лабораторних експериментів і промислових випробувань по визначенню рівня впливу виброакустического і магнітного впливу на реологічні властивості і релаксацію флюїду з метою оптимізації параметрів комплексного магнітовіброакустіческого впливу на реологічні властивості нафт різного складу, щільності, в'язкості і обводнення флюїду для кожного родовища . На основі отриманих даних - розроблення та створення обладнання нового покоління виброакустического і магнітовіброакустіческого впливу застосовні до умов кожного родовища.
Крім того, можуть бути розглянуті варіанти об'єднання ВАВ з іншими видами впливу на флюїд і привибійну зону продуктивного пласта, тому що відомо, що в цьому випадку результуючий вплив зростає кратно.
- В останні роки вченими української академії наук (РАН) і Московського університету (МДУ) були розроблені високоенергетичні склади БС, придатні для теплового стимулювання видобутку нафти. Кожен кілограм таких БС, виділяє від 8 до 20 МДж тепла і здатний нагріти на 100 К породу масою від 100 до 250 кг. Склади БС, розроблені в останні роки, виділяють в 4-10 разів більше тепла, ніж використані раніше на свердловинах для прочищення скін-шару.
Розроблено режими реакції БС з пластової водою, які можна використовувати для зменшення кількості води в продуктивному пласті.
Розроблено режими реакції БС, в яких утворюється водень може бути використаний як засіб для гідрокрекінгу нафти. Для цього потрібен нагрів колектора до 300-400 ° С, який повинен відбуватися в процесі реакції в тріщинах пласта без нагріву труб, що знаходяться в стовбурі свердловини.
Розроблено режими закачування розчинів БС, в яких виділення тепла повинно відбуватися тільки в продуктивному пласті.
- Чи є обмеження застосування запропонованих технологій, методів і обладнання?
- Обмежень на застосування запропонованих технологій не існує, тому що вони є безреагентна і екологічно чистими.
- Ніяких технічних обмежень сьогодні немає. Сучасна техніка, хоч і дорога, надає безліч варіантів для будівництва та обслуговування свердловин. І вона окупає себе. Проблеми, що існують в даний час, можна вирішити. Коли нам вдасться перейти до режиму постійно діючого контролю і регулювання процесу, тоді стане можливим перехід до цивілізованих, енерго- і ресурсозберігаючих методів.
- Який вплив може надати використання пропонованих методів на наступні за здобиччю ТІЗ етапи: транспортування, зберігання, переробку?
- Відомо, що після ВАВ знижується в'язкість нафти (флюїду). Повернення до вихідного стану (релаксація) залежить від багатьох чинників - складу, в'язкості, щільності, температури навколишнього середовища, обводнення. Після ВАВ час релаксації коливається від декількох годин до 3-4 діб. Після магнітної обробки час релаксації - від декількох днів до 2-3 тижнів. Відзначено, що після магнітовіброакустіческой обробки тверді фракції флюїду досить довго не випадають в осад. Тому комплексний вплив на пластовий флюїд надає чималі вигоди з транспортування та нетривалого зберігання.
- При пластовому горінні часто отримували так звану «облагороджених нафту», середня молекулярна вага якої менше, ніж у вихідної нафти. При нагріванні пласта вище 3000С свій внесок починає вносити процес крекінгу нафти. Розраховувати на виробництво бензину прямо в пласті поки зарано, але головне - принципова можливість проводити такий крегінг доведена роботами українських вчених. «Облагороджені нафту» легше перерабитивать.
- Чи можна дати прогноз розробки більш прогресивних методів видобутку ВВН?
- В даний час найбільш перспективним напрямком подальшого розвитку маловитратних технологій ВАВ і МВАВ є оптимізація рівнів впливу на пластовий флюїд для кожного родовища ТІЗ ВВН з великою щільністю при негативних температурах навколишнього середовища.
- У порівнянні з нині діючою паровою технологією розвивається технологія БС в перспективі більш вигідна тому, що:
• з використанням раніше застосовуваних сумішей вона придатна для вилучення запасів нафти або бітумів будь-якого родовища практично без збільшення ступеня його обводнення;
• в поєднанні з Металлотермія технологія БС придатна для стимулювання видобутку нафти зі зменшенням кількості води в продуктивному пласті;
• при періодичному прогріванні продуктивних пластів може стимулювати більш швидку видобуток вуглеводнів і істотно скоротити час експлуатації родовищ.
Розрахунки і експерименти на стендах і свердловинах показали, що масштабний прогрів продуктивного пласта продуктами реакції БС, розроблених останнім часом, дозволяє вважати ресурсосберегающую технологію БС альтернативою парової технології.
Установа української академії наук
Інститут біохімічної фізики