Увеличение коэффициента извлечения нефти из нефтяных пластов – одна из главных задач нефтегазового комплекса в ближайшие годы

В последние годы ведется поэтапная работа по повышению эффективности разработки и нефтеотдачи месторождений действующего фонда. Причем повышение коэффициента извлечения нефти из нефтяных пластов станет одной из главных задач казахстанского нефтегазового комплекса на ближайшие 10-15 лет.

Сейчас около 70 % нефти на действующих месторождениях остается в недрах. Конечно, есть объективные причины, связанные со спецификой месторождений. Вместе с тем, например, в Норвегии этот показатель достигает 50 %. 

Отмечается, что в настоящее время подавляющая часть (около 70 %) нефти на действующих месторождениях остается в недрах. Подчеркивается, что значительная часть отечественного углеводородного сырья пре дставлена выс оковязкими и парафинистыми видами нефти с повышенным содержанием серы. Особое среди стран СНГ после России (61,1 %) [3; 59-70]

Прежде всего необходимо отметить, что добываемая в Казахстане нефть по группе основных качественных характеристик относится к различным типам. Определенное влияние оказывают: глубина залегания продуктивных пластов, возраст геологических структур, местоположение скоплений углеводородов [1; 75-82]. Однако большая часть отечественного углевородного сырья представлена высоковязкими и парафинистыми видами нефти с повышенным содержанием серы [2; 85-92]. По запасам тяжелой парафинистой внимание уделяется применению нефти (22 %) Казахстан занимает второе место эффективных технологий, позволяющих решить проблемы добычи тяжелой нефти из коллекторов. Делается вывод о том, что в республике следует расширять перечень высокоэффективных технологий извлечения запасов нефти как за счет привлечения международного передового опыта, так и за счет собственных разработок.

Казахстанские тяжелые нефти по своим реологическим характеристикам отличаются повышенными значениями вязкости и содержания парафинов, но меньшим содержанием дизельных фракций. Добыча таких видов нефти ставит перед нефтяниками ряд сложных технических проблем.

Тяжелая нефть очень вязкая и может находиться в полутвердом или даже в твердом состоянии, что значительно увеличивает трудности ее добычи по сравнению со стандартной нефтью. В связи с этим первичная добыча нефти из таких коллекторов отличается очень низким коэффициентом нефтеотдачи (5-10%) [4; 38].

На сегодняшний день основной системой разработки нефтяных месторождений в Казахстане традиционно является заводнение. Однако являясь наиболее предпочтительным вариантом как в силу своей невысокой стоимости, так и в силу повсеместного распространения рабочего агента для вытеснения нефти (пресной воды), заводнение не позволяет получить высоких значений коэффициента извлечения нефти (КИН) [5; 52].

Обычно нагтенание воды для улучшения извлечения тяжелой нефти повышает пластовое давление и помогает вытеснить тяжелую нефть из коллектора. Однако при этом возникают проблемы низкой эффективности охвата пласта-коллектора вытесняющей водой и большого содержания воды в добываемой нефти. Главной причиной недостаточной эффективности процесса вытеснения тяжелой нефти является низкий коэффициент подвижности нефти из-за ее высокой вязкости. Поскольку до сих пор большая часть запасов нефти остается в пласте, а условия дальнейшего ее доизвлечения заметно осложняются, для борьбы с этим негативным явлением многие ученые мира рекомендуют

  1. Метод щелочного заводнения нефтяных пластов. Этот способ основан на взаимодействии щелочей с пластовой нефтью и породой, в результате которого происходит изменение межфазных характеристик системы нефть-водная фаза-порода и, следовательно, условии вытеснения нефти водой.

Наиболее важными механизмами повышения нефтеотдачи являются снижение межфазного натяжения, изменение смачиваемости породы и эмульгирование нефти, в основе которых лежит реакция нейтрализации кислотных компонентов нефти с образованием солей щелочных металлов, являющихся поверхностно-активными веществами (ПАВ). Образование ПАВ сопровождается адсорбционно-десорбционными процессами на границе раздела фаз и массопереносом продуктов взаимодействия в водную и нефтяную фазы [4; 38].

  1. Метод закачки полимерных композиций в нефтяные пласты. Полимерное

использовать различные термические методы, например, нагнетание пара, циклическое возбуждение с помощью нагнетания пара, парогравитационный дренаж пласта. Однако во многих пластах-коллекторах тяжелой нефти, особенно в глубокозалегающих или в пластах с продуктивным интервалом небольшой мощности, нагнетание пара может быть неэкономичным и неэффективным. Кроме того, термические методы также требуют больших затрат энергии. В связи с этим необходимы альтернативные нетермические методы добычи, менее затратные и энергоемкие, модернизацией производства непосредственно на месторож-дении. На наш взгляд, в будущем применение следующих методов позволит решить проблемы добычи тяжелой нефти из коллекторов:

Метод нагнетания СО2 в пласт. Данный способ достаточно исследованный и широко применяемый для повышения добычи легкой нефти [6; 16-23]. Основным преимуществом использования СО2 является его способность в условиях стандартных коллекторов становиться сверх критической жидкостью, обладающей высокой растворяющей способностью, обеспечивающей экстрагирование углеводородов и смешиваемость с нефтью. Помимо этого, из-за высокой плотности такой сверхкритической жидкости, она полностью совместима с нефтью, что облегчает гравитационное расслоение.

нефтедобывающим предприятиям заводнение рассматривается как способ уменьшения соотношения вязкостей вытесняющего агента (воды) и нефти, а также как эффективный метод выравнивания неоднородности фильтрационно-емкостных свойств пористой среды. Механизм повышения нефтеотдачи при полимерном заводнении включает три составляющие: снижение фазовой проницаемости по воде; уменьшение отношения подвижностей воды/нефти за счет роста вязкости вытесняющего агента; отклонение нагнетаемой воды из обводненных зон при увеличении в них фильтрационного сопротивления. Основными предпосылками для внедрения метода полимерного заводнения являются повышенная вязкость пластовой нефти (более 5 мПа с) и/или проницаемостная неоднородность продуктивного пласта. Невозможно использовать полимер дляглубокозалегающих пластов, сложенных малопроницаемыми коллекторами (менее 20 мД) и/или имеющих высокую температуру (более 90°С).

В последнее время по заказу АО «Мангистаумунайгаз» (ММГ), институтами АО «КазНИПИмунайгаз» успешно выполнены лабораторные исследования на кернах с целью выбора реагентов для полимерного заводнения. Подобраны опытные участки на месторождении Каламкас.

Выявлено, что после тестового применения метода полимерного заводнения на месторождении Каламкас добыча выросла с 22 до 44 %.

Результаты геолого-гидродинамического моделирования показывают, что применение полимерного заводнения позволит увеличить КИН на 12 %. Сегодняшний уровень остаточных извлекаемых запасов нефти по Мангыстауской области составляет 662 млн. т, а с учетом роста КИН есть возможность увеличить уровень запасов на «старых» месторождениях на 79 млн. т, что сравнимо с открытием нового месторождения, такого к примеру, как Кумколь [7; 8].

Такое увеличение КИН окупит все затраты на создание производств необходимых полимеров и других химреагентов.

  1. Метод щелочно-полимерного заводнения. Известно, что применение растворов щелочей и полимеров (AlkaliSurfactant-Polymer) приводит к синергетическому эффекту. При взаимодействии щелочи с кислотными компонентами в нефти образуются водорастворимые соли, обладающие свойствами ПАВ, которые, в свою очередь, адсорбируются на границе раздела фаз нефть-вода и тем самым снижают межфазное натяжение. Кроме того, увеличивается смачиваемость породы, то есть происходит гидрофилизация системы. Добавка щелочи улучшает фильтационные свойства полимера. С повышением рН раствора адсорбция полимера резко уменьшается, что способствует увеличению охвата пласта заводнением. Таким образом, нетепловые методы разработки залежей высоковязких нефтей, связанные с использованием активных добавок к закачиваемой воде (щелочь, полимер, щелочь + полимер), характеризуются высоким потенциалом по приросту вовлекаемых в разработку запасов. Изучение теоретических основ этих методов и их промышленное внедрение особенно актуально в условиях, ограничивающих применение тепловых способов добычи нефти [4; 39].
  2. При разработке высоковязких нефтяных залежей в пластовых условиях применяются новые технологии, которые в значительной степени устраняют негативные явления, характерные для эксплуатации залежей высоковязких нефтей при водонапорном режиме [8; 62-66].

В первую очередь, это бурение горизонтальных скважин и боковых наклоннонаправленных стволов из существующих добывающих скважин. Горизонтальные технологии позволяют существенно увеличить дебиты добывающих скважин и тем самым сделать более эффективным извлечение нефти. О высокой эффективности горизонтальных технологий свидетельствует тот факт, что в Канаде почти половина всех горизонтальных скважин пробурена на месторождениях тяжелой нефти. К новейшим методам горизонтальных технологий относится метод радиального бурения глубокопроникающих дренажных каналов.

Весьма эффективным методом разработки нефтяных залежей, содержащих высоковязкую нефть при водонапорном режиме, является организация вытеснения нефти водой в вертикальном направлении, поперек напластования, когда фронт вытеснения будет пониматься снизу вверх.

  1. Для значительного увеличения коэффициента извлечения высоковязких нефтей в сочетании с описанными технологиями необходимо применение ряда других эффективных технологий.

Наиболее перспективной представляется технология чередующейся закачки воды и небольшой части добытой и дегазированной высоковязкой нефти [9; 552].

Количество закачанной обратно в пласт нефти должно составлять около 10 % от общего объема закачки. Закачка высоковязкой нефти приводит к значительному повышению вязкости вытесняющего агента, что резко уменьшает соотношение вязкостей нефти и вытесняющего агента – главную причину быстрого обводнения добывающих скважин и низкого значения коэффициента извлечения. Необходимо отметить, что вся закачанная в пласт нефть в конечном итоге будет извлечена из недр вместе с нефтью, содержащейся в залежи.

Указанная технология позволяет резко улучшить состояние разработки нефтяной залежи с высоковязкой нефтью, значительно поднять уровни добычи нефти, продлить рентабельную эксплуатацию залежи и существенно повысить коэффициент извлечения. Хорошие перспективы имеют потокоотклоняющие технологии. За последние десятилетия созданы десятки технологий воздействия на пласт, позволяющих селективно снижать гидропроводность обводнившихся пропластков, по которым прорывается вода, и тем самым в значительной степени устранять негативные последствия вязкостной неустойчивости фронта вытеснения при разработке залежи при водонапорном режиме. Это осуществляется путем закачки в нагнетательные или добывающие скважины различных гелевых систем, эмульсий, осадкообразующих композиций, вязкоупругих составов. Увеличение фильтрационных сопротивлений в обводненной части пласта приводит к перераспределению потоков в пласте и интенсификации притоков из нефтенасыщенной части пласта. В результате резко улучшается динамика обводнения добывающих скважин, значительно увеличивается нефтеотдача пласта.

Таким образом, в настоящее время имеется значительное количество технологий, позволяющих резко улучшить эффективность разработки залежей высоковязких нефтей при водонапорном режиме. Эффективность этих технологий особенно велика, когда нефть высокой вязкости залегает в пласте с высокопроницаемым коллектором.

Вообще общей тенденцией мировой нефтяной отрасли является уменьшение запасов легкой нефти, практически весь прирост запасов происходит за счет тяжелой вязкой сернистой нефти. Потенциал качественного сырья реализован почти на 80 %, сохраняя лишь перспективы небольших открытий. В связи с этим разработка недорогих и эффективных процессов добычи тяжелой нефти является актуальной проблемой для всей мировой нефтедобывающей промышленности. Внедрение указанных технологий позволяет резко улучшить состояние разработки нефтяной залежи с высоковязкой нефтью, значительно поднять уровни добычи нефти, продлить рентабельную эксплуатацию залежи и существенно повысить извлечение углеводородного сырья.

В Казахстане, по подсчетам экспертов, внедрение новых методов нефтеотдачи позволило бы нарастить извлекаемые запасы нефти как минимум на 15-20 % [10; 12]. Это означает, что в республике перечень таких таких технологий необходимо расширять как за счет привлечения международного передового опыта, так и за счет собственных разработок. В связи с этим Министерством энергетики РК ведется работа по формированию современной научно-исследовательской базы. В частности, поддерживается инициатива по созданию специализированного центра по развитию углеводородного комплекса, где будут проводиться как фундаментальные, так и прикладные исследования по углеводородам, в том числе в части повышения коэффициента извлечения нефти.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Жумагулов Р. Б. Качество нефти – важный фактор развития перера-батывающей отрасли // Нефть и газ. – 2006. – № 2. – С. 7582.
  2. Васильянова Л. С. Некоторые особенности нефтей Казахстана // Нефть и газ.– 2006. – № 2. – С. 85-92.
  3. Ященко И. Г. Полищук Ю. М. Особенности физико-химических и реологических свойств парафинистых нефтей // Нефть и газ. – 2011. – № 5. – С. 5970.
  4. Тасекеев М., Васильянова Л. Промышленность Казахстана. – № 6 (75). – С. 37-40.
  5. Карим М., Ермекова М., Умбетов К. Технологические способы воздействия на нефтяные пласты с применением закачки углеводородного газа // Промышленность Казахстана. – 2011. – № 1 (64). – С. 52-54.
  6. Sohrabi М., Emadi U. A. Методы добычи сверхтяжелой нефти с помощью нагнетания гравитационно-устойчивого СО2 // Нефтегазовые технологии. – 2012. – № 4. – С. 16-23.
  7. Золотых О. Нефтесервис – звено особое // «Казахстанская правда», 11 июля 2014 года, С.
  8. Сазонов Б. Ф., Пономарев А. Г., Соложенкина Е. К. Разработка зале-жей высоковязких нефтей, обладающих активным водонапорным режимом // Нефть. Газ. Новации. – 2011. – № 3. – С. 62-66.
  9. Лысенко В.Д. Разработка нефтяных месторождений. Эффективные методы. – М.: Недра, 2009. – 552 с.
  10. Карабалин У. Инновации в сфере углеводородов // «Казахстанская правда» 19 декабря 2014 года, С.
Год: 2015
Город: Костанай
Категория: Экономика