gototopgototop

УДК 622.7

Совершенствование технологии внутрипластового горения

Агабекян Гаяне Валодияновна – студент Северо-Кавказского федерального университета.

Турская Ольга Юрьевна – аспирант Северо-Кавказского федерального университета.

Маслюков Роман Сергеевич – студент Северо-Кавказского федерального университета.

Аннотация: В статье описанметод извлечения нефти при помощи внутрипластового горения, разновидности внутрипластового горения, а также его преимущества и недостатки. Рассмотрено создание лаборатории мирового уровня в области термического анализа материалов и применение физико–химии в процессах внутрипластового горения, цель которой совершенствование технологии внутрипластового горения.

Ключевые слова: Высоковязкая нефть, внутрипластовое горение, лаборатория.

Разработка и внедрение новой технологии разработки высоковязкой нефти и природных битумов – проблема довольно узкая и, наверное, эта технология последние 10 лет развивается интенсивно, а в России она применяется уже более 5 лет и может оказаться так, что в ближайшие 20–25 лет она будет одной из основных технологий разработки основных объемов добычи нефти в России. В настоящее время Россия добывает примерно 1\2 миллиарда тонн – это примерно 10% общей добычи в мире.

Сегодня запасы нефти в России катастрофически уменьшаются, а увеличиваются запасы высоковязкой нефти и природных битумов. Кроме того, в стране огромные запасы разных нетрадиционных углеводородов, таких как сланцевая нефть, матричная нефть, т.е. существует масса видов нефти, которая на сегодняшний день не разрабатывается. В основном они залегают в слабопроницаемых коллекторах [4].

На сегодняшний день в мире используют такие особенные методы, как методы с катализаторами, это фактически подземное облагораживание или подземная частичная нефтепереработка прямо в пласте, т.е. внутрипластовое горение.

Внутрипластовое горение – это способ разработки нефтяных месторождений. Его суть состоит в создании зоны экзотермических реакций, которая, перемещаясь по пласту, позволяет в процессе частичного сжигания нефти облегчить ее извлечение. Очаг горения инициируется различными глубинными нагревательными устройствами (электрическими, химическими и т.п.), а продвигается он по пласту при помощи подачи воздуха. Нефть извлекается путем вытеснения образовавшейся смесью углеводородных и углекислых газов, азота, пара и горячей воды.

При этом значительно возрастает коэффициент нефтеотдачи месторождения, поскольку под воздействием высокой температуры (в зоне горения она достигает 500–700°C) уменьшается вязкость нефти [1].

Количество статей в базе Scopus по внутрипластовому горению постоянно увеличивается. Сам метод начал применяться в начале прошлого века, причем как для тяжелой, так и для легкой нефти.

Исходя из данных, приведенных в журнале «Neftegaz.RU», на рисунке 1 отобразим действующие проекты внутрипластового горения в мире, на рисунке 2 рассмотрим внутрипластовое горение в России.

 

Рисунок 1. Действующие проекты внутрипластового горения в Мире.

Как видно из рисунка, проекты внутрипластового горения в первую очередь действуют в США, Индия, Румыния, Колумбия и Канада. В России этот метод вызывает интерес в нефтяных компаниях Сургутнефтегаз, Татнефть, Ритэк, Зарубежнефть.

 

Рисунок 2. Внутрипластовое горение в России.

Разрабатывают этот метод СПБУ, МГУ, ТГНУ и ГРУ нефти и газа им. И.М Губкина. И институты это ОАО ВНИИнефть, Институт органической и физической химии им. А.Е Арбузова и Сколковский институт науки и технологии. Как видно, и за рубежом, и в России интерес к такому методу довольно большой.

На рисунке 3 показано, что в России этот метод применяет Татнефть при добыче сверхвязкой нефти на Мордово–Карамальском месторождении. Ритэк добывает легкую нефть на Средне–Назымском месторождении.

 

Рисунок 3. Применение внутрипластового горения в России.

Существует несколько разновидностей внутрипластового горения: это сухое, влажное и сверхвлажное, которое отличается количеством закачиваемой воды (рисунок 4).

Сухое горение более высокотемпературное, однако влажное считается лучшим, так как происходит более эффективное распределение тепла, которое позволяет увеличить скорость продвижения фронта горения, снизить расход воздуха, а также уменьшить концентрацию сжигаемой нефти в пласте.

 

Рисунок 4. Разновидности внутрипластового горения.

Метод извлечения нефти при помощи внутрипластового горения обладает гораздо большим потенциалом, нежели любой другой метод повышения нефтеотдачи. При его использовании значительно снижаются производственные затраты, минимальным является расход природного газа и пресной воды, а также сокращаются затраты на растворители для транспортировки нефти. Последнее становится возможным, поскольку в ходе описанных выше процессов происходит дополнительное облагораживание нефти (термический крекинг, пиролиз и т.д.).

Стоит также отметить, что возможность применения этого метода не зависит от глубины залегания нефти. Внутрипластовое горение может осуществляться как на месторождениях, расположенных близко к поверхности земли (этим способом производится разработка месторождения Суплако де Барко в Румынии, расположенном на глубине от 60 метров), так и на значительных глубинах (в пример можно привести месторождение Хейделберг в США, глубина которого доходит до 3572 метров) [2].

Важным представляется и тот факт, что внутрипластовое горение можно осуществлять и при малой толщине пласта, а также в обводненных, глинистых, песчаных и карбонатных пластах. В России потенциальными объектами для применения метода внутрипластового горения являются пермские, доманиковые отложения, а также баженовская свита.

Однако помимо преимуществ, у метода внутрипластового горения имеется и ряд недостатков, которые сдерживают его широкое внедрение:

  • труднорегулируемый процесс (прорыв газов в добывающую скважину);
  • отсутствие надежных технических средств контроля за распространением фронта горения;
  • при малых глубинах могу возникать поверхностные утечки газа (азот, углекислый газ, кислород);
  • образуются стойкие нефтеводогазовые эмульсии, осложняющие промысловую подготовку нефти;
  • коррозия оборудования;
  • экологические проблемы (образование сильно обводненной эмульсии, выделение токсичных продуктов (H2S,SO2, NO2));
  • засоры фильтров–хвостовиков добывающих скважин (вынос песка);
  • часть нефти сгорает в пласте;
  • сложность математического моделирования [3].

Для решения этих задач была создана лабораториямирового уровня в области термического анализа материалов и применение физико–химии в процессах внутрипластового горения.

Данная лаборатория создана на базе двух институтов КФУ: это Химического Института имени Бутлерова и института Геологии и Нефтегазовой Технологии.

На данный момент все направления изучений в области внутрипластового горения можно разделить на два этапа, которые ученые исследуют с разных точек зрения с использованием разных методов.

  1. Исследование процессов горения и физико–химических свойств нефти при нагревании и высоком давлении на лабораторных установках. Установление общих соотношений структура–свойство. Создание моделей внутрипластового горения.
  2. Разработка и конструирование реакторов и труб горения, моделирующих реальные свойства нефтяных пластов. Апробация различных моделей внутрипластового горения на данных установках [2].

Список литературы

  1. Бетелин В.Б., Юдин В.А., Афанаскин И.В., Вольпин С.Г., Кац Р.М., Королёв А.В. Создание отечественного термогидросимулятора –необходимый этап освоения нетрадиционных залежей углеводородов России. – М.: ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, 2015. – 206 с.
  2. Высоковязкая нефть - новые технологии разработки. Часть 2. / Наука и технологии // Добыча и переработка [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://neftegaz.ru/science/view/1028
  3. Инициирование внутрипластового горения в низкопроницаемых карбонатных коллекторах [Текст] / А. С. Ушакова, авт. В. В. Зацепин // Нефтяное хозяйство. – 2015. – № 6. – с. 62-66
  4. Шпуров И.В. Состояние воспроизводства запасов УВС в РФ и задачи новой классификации запасов // Недропользование XXI век, 2014, №4. – с. 58–67.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail

Отправить статью

...

Форма оплаты

Номер статьи, присвоенный редакцией
Количество страниц в статье
Количество экземпляров журнала
Доставка: РФСНГ
Скидка (%)
Заказать свидетельство о публикации
1. Стоимость публикации каждой страницы статьи составляет 200 рублей.
2. Стоимость каждого экземпляра журнала, включая его изготовление и доставку, составляет 300 рублей для России и 600 рублей для стран СНГ.
3. Стоимость печатного свидетельства о публикации составляет 100 рублей

Реквизиты для оплаты через банк