Инновационные методы добычи высоковязких нефтей и битумов с поверхности. Инновации добычи нефти


Современные и инновационные методы интенсификации добычи нефти

К эффективным и перспективным - новая технология, основанная на использовании синтетичеких латексов (СТЛ). Проведенные лабораторные исследования показали высокую способность СТЛ к снижению проницаемости водопромытых зон при взаимодействии с катионами кальция и магния пластовой воды и породой пласта. Латексы представляют собой стабильные взвеси мельчайших частиц каучука в воде, стабилизированные различными типами ПАВ. В зависимости от устойчивости к действию растворов солей их можно разделить на стабилизированные и нестабилизированные. Последние коагулируют и осаждаются при смешивании с пластовыми минерализованными водами.

Технология воздействия основана на селективной кольматации высокопроницаемых водонасыщенных прослоев агрегированными дисперсиями латекса, которые образуются в поровом пространстве, и создании в прослоях фильтрационного сопротивления. Это увеличивает коэффициент охвата пласта заводнением; гидрофобизация гидрофильной поверхности породы за счет сорбции латексов повышает фазовую проницаемость для нефти. Ускорению процессов сорбции и агрегирования латексов способствует постепенная потеря при фильтрации стабилизатора в результате сорбционных процессов и перехода в нефть.

Тепловые МУН – это методы интенсификации притока нефти и повышения продуктивности эксплуатационных скважин, основанные на искусственном увеличении температуры в их стволе и призабойной зоне. Применяются тепловые МУН в основном при добыче высоковязких парафинистых и смолистых нефтей. Прогрев приводит к разжижению нефти, расплавлению парафина и смолистых веществ, осевших в процессе эксплуатации скважин на стенках, подъемных трубах и в призабойной зоне.

Паротепловое воздействие на пласт. Вытеснение нефти паром – метод увеличения нефтеотдачи пластов, наиболее распространенный при вытеснении высоковязких нефтей. В этом процессе пар нагнетают с поверхности в пласты с низкой температурой и высокой вязкостью нефти через специальные паронагнетательные скважины, расположенные внутри контура нефтеносности. Пар, обладающий большой теплоемкостью, вносит в пласт значительное количество тепловой энергии, которая расходуется на нагрев пласта и снижение относительной проницаемости, вязкости и расширение всех насыщающих пласт агентов – нефти, воды, газа. В пласте образуются следующие три зоны, различающиеся по температуре, степении характеру насыщения:

1) Зона пара вокруг нагнетательной скважины с температурой, изменяющейся от температуры пара до температуры начала конденсации (400–200°С), в которой происходят экстракция из нефти легких фракций (дистилляция нефти) и перенос (вытеснение) их паром по пласту, то есть совместная фильтрация пара и легких фракций нефти.

2) Зона горячего конденсата, в которой температура изменяется от температуры начала конденсации (200°С) до пластовой, а горячий конденсат (вода) в неизотермических условиях вытесняет легкие фракции и нефть.

3) Зона с начальной пластовой температурой, не охваченная тепловым воздействием, в которой происходит вытеснение нефти пластовой водой.

При нагреве пласта происходит дистилляция нефти, снижение вязкости и объемное расширение всех пластовых агентов, изменение фазовых проницаемостей, смачиваемости горной породы и подвижности нефти, воды и др.

Закачка воздуха в пласт. Метод основан на закачке воздуха в пласт и его трансформации в эффективные вытесняющие агенты за счет низкотемпературных внутрипластовых окислительных процессов. В результате низкотемпературного окисления непосредственно в пласте вырабатывается высокоэффективный газовый агент, содержащий азот углекислый газ и ШФЛУ (широкие фракции легких углеводородов) (Рис. 6).

К преимуществам метода можно отнести:

– использование недорого агента – воздуха;

– использование природной энергетики пласта – повышенной пластовой температуры (свыше 60–70oС) для самопроизвольного инициирования внутрипластовых окислительных процессов и формирования высокоэффективного вытесняющего агента.

Быстрое инициирование активных внутрипластовых окислительных процессов является одним из важнейших следствий использования энергетики пласта для организации закачки воздуха на месторождениях легкой нефти. Интенсивность окислительных реакций довольно быстро возрастает с увеличением температуры.

Воздействие на пласт двуокисью углерода. Двуокись углерода растворяется в воде гораздо лучше углеводородных газов. Растворимость двуокиси углерода в воде увеличивается с повышением давления и уменьшается с повышением температуры.

При растворении в воде двуокиси углерода вязкость ее несколько увеличивается. Однако это увеличение незначительно. При массовом содержании в воде 3–5% двуокиси углерода вязкость ее увеличивается лишь на 20–30%. Образующаяся при растворении СО2 в воде угольная кислота Н2CO3 растворяет некоторые виды цемента и породы пласта и повышает проницаемость. В присутствии двуокиси углерода снижается набухаемость глиняных частиц. Двуокись углерода растворяется в нефти в четыре-десять раз лучше, чем в воде, поэтому она может переходить из водного раствора в нефть. Во время перехода межфазное натяжение между ними становится очень низким, и вытеснение приближается к смешивающемуся.

Двуокись углерода в воде способствует отмыву пленочной нефти, покрывающей зерна и породы, и уменьшает возможность разрыва водной пленки. Вследствие этого капли нефти при малом межфазном натяжении свободно перемещаются в поровых каналах и фазовая проницаемость нефти увеличивается.

При растворении в нефти СО2 вязкость нефти уменьшается, плотность повышается, а объем значительно увеличивается: нефть как бы набухает.

Увеличение объема нефти в 1,5–1,7 раза при растворении в ней СО2 вносит особенно большой вклад в повышение нефтеотдачи пластов при разработке месторождений, содержащих маловязкие нефти. При вытеснении высоковязких нефтей основной фактор, увеличивающий коэффициент вытеснения, – уменьшение вязкости нефти при растворении в ней CO2. Вязкость нефти снижается тем сильнее, чем больше ее начальное значение.

При пластовом давлении выше давления полного смешивания пластовой нефти с CO2 двуокись углерода будет вытеснять нефть, как обычный растворитель (смешивающее вытеснение). Тогда в пласте образуются три зоны: зона первоначальной пластовой нефти, переходная зона (от свойств первоначальной нефти до свойств закачиваемого агента) и зона чистого СО2. Если СО2 нагнетается в заводненную залежь, то перед зоной СО2 формируется вал нефти, вытесняющий пластовую воду.

Увеличение объема нефти под воздействием растворяющегося в нем СО2 наряду с изменением вязкости жидкостей (уменьшением вязкости нефти и увеличением вязкости воды) – один из основных факторов, определяющих эффективность его применения в процессах добычи нефти и извлечения ее из заводненных пластов.

Воздействие на пласт азотом, дымовыми газами и др. Метод основан на горении твердых порохов в жидкости без каких-либо герметичных камер или защитных оболочек. Он сочетает тепловое воздействие с механическим и химическим, а именно:

а) образующиеся газы горения под давлением (до 100 МПа) вытесняют из ствола в пласт жидкость, которая расширяет естественные и создает новые трещины; б) нагретые (180–250°С) пороховые газы, проникая в пласт, расплавляют парафин, смолы и асфальтены; в) газообразные продукты горения состоят в основном из хлористого водорода и углекислого газа; хлористый водород при наличии воды образует слабоконцентрированный солянокислотный раствор. Углекислый газ, растворяясь в нефти, снижает ее вязкость, поверхностное натяжение и увеличивает продуктивность скважины.

Химические МУН применяются для дополнительного извлечения нефти из сильно истощенных, заводненных нефтеносных пластов с рассеянной, нерегулярной нефтенасыщенностью.

Объектами применения являются залежи с низкой вязкостью нефти (не более 10 мПа*с), низкой соленостью воды, продуктивные пласты представлены карбонатными коллекторами с низкой проницаемостью (Рис. 7).

Вытеснение нефти водными растворами ПАВ. Заводнение водными растворами поверхностно-активных веществ (ПАВ) направлено на снижение поверхностного натяжения на границе «нефть – вода», увеличение подвижности нефти и улучшение вытеснения ее водой. За счет улучшения смачиваемости породы водой она впитывается в поры, занятые нефтью, равномернее движется по пласту и лучше вытесняет нефть.

Вытеснение нефти растворами полимеров. Полимерное заводнение заключается в том, что в воде растворяется высокомолекулярный химический реагент – полимер (полиакриламид), обладающий способностью даже при малых концентрациях существенно повышать вязкость воды, снижать ее подвижность и за счет этого повышать охват пластов заводнением.

Основное и самое простое свойство полимеров заключается в загущении воды. Это приводит к такому же уменьшению соотношения вязкостей нефти и воды в пласте и сокращению условий прорыва воды, обусловленных различием вязкостей или неоднородностью пласта.

Кроме того, полимерные растворы, обладая повышенной вязкостью, лучше вытесняют не только нефть, но и связанную пластовую воду из пористой среды. Поэтому они вступают во взаимодействие со скелетом пористой среды, то есть породой и цементирующим веществом. Это вызывает адсорбцию молекул полимеров, которые выпадают из раствора на поверхность пористой среды и перекрывают каналы или ухудшают фильтрацию в них воды. Полимерный раствор предпочтительно поступает в высокопроницаемые слои, и за счет этих двух эффектов – повышения вязкости раствора и снижения проводимости среды – происходит существенное уменьшение динамической неоднородности потоков жидкости и, как следствие, повышение охвата пластов заводнением.

Вытеснение нефти щелочными растворами. Метод щелочного заводнения нефтяных пластов основан на взаимодействии щелочей с пластовыми нефтью и породой. При контакте щелочи с нефтью происходит ее взаимодействие с органическими кислотами, в результате чего образуются поверхностно-активные вещества, снижающие межфазное натяжение на границе раздела фаз «нефть – раствор щелочи» и увеличивающие смачиваемость породы водой. Применение растворов щелочей – один из самых эффективных способов уменьшения контактного угла смачивания породы водой, то есть гидрофилизации пористой среды, что приводит к повышению коэффициента вытеснения нефти водой.

Вытеснение нефти композициями химических реагентов (в том числе мицеллярные растворы). Мицеллярные растворы представляют собой прозрачные и полупрозрачные жидкости. Они в основном однородные и устойчивые к фазовому разделению, в то время как эмульсии нефти в воде или воды в нефти не являются прозрачными, разнородны по строению глобул и обладают фазовой неустойчивостью.

Механизм вытеснения нефти мицеллярными растворами определяется их физико-химическими свойствами. В силу того что межфазное натяжение между раствором и пластовыми жидкостями (нефтью и водой) очень низкое, раствор, устраняя действие капиллярных сил, вытесняет нефть и воду. При рассеянной остаточной нефтенасыщенности заводненной пористой среды перед фронтом вытеснения мицеллярным раствором разрозненные глобулы нефти сливаются в непрерывную фазу, накапливается вал нефти – зона повышенной нефтенасыщенности, а за ней – зона повышенной водонасыщенности.

Нефтяной вал вытесняет (собирает) только нефть, пропуская через себя воду. В зоне нефтяного вала скорость фильтрации нефти больше скорости фильтрации воды. Мицеллярный раствор, следующий за водяным валом, увлекает отставшую от нефтяного вала нефть и вытесняет воду с полнотой, зависящей от межфазного натяжения на контакте с водой. Такой механизм процессов фильтрации жидкости наблюдается во время вытеснения остаточной (неподвижной) нефти из заводненной однородной пористой среды.

Микробиологическое воздействие – это технологии, основанные на биологических процессах, в которых используются микробные объекты. В течение процесса закачанные в пласт микроорганизмы метаболизируют углеводороды нефти и выделяют полезные продукты жизнедеятельности:

• спирты, растворители и слабые кислоты, которые приводят к уменьшению вязкости, понижению температуры текучести нефти, а также удаляют парафины и включения тяжелой нефти из пористых пород, увеличивая проницаемость последних;

• биополимеры, которые, растворяясь в воде, повышают ее плотность, облегчают извлечение нефти при использовании технологии заводнения;

• биологические поверхностно-активные вещества, которые делают поверхность нефти более скользкой, уменьшая трение о породы;

• газы, которые увеличивают давление внутри пласта и помогают подвигать нефть к стволу скважины.

Гидродинамические методы при заводнении позволяют интенсифицировать текущую добычу нефти, увеличивать степень извлечения нефти, а также уменьшать объемы прокачиваемой через пласты воды и снижать текущую обводненность добываемой жидкости.

Интегрированные технологии. Интегрированные технологии выделяются в отдельную группу и не относятся к обычному заводнению водой с целью поддержания пластового давления. Эти методы направлены на выборочную интенсификацию добычи нефти.

Прирост добычи достигается путем организации вертикальных перетоков в слоисто-неоднородном пласте через малопроницаемые перемычки из низкопроницаемых слоев в высокопроницаемые на основе специального режима нестационарного воздействия.

Барьерное заводнение на газонефтяных залежах. Эксплуатация газонефтяных месторождений осложняется возможными прорывами газа к забоям добывающих скважин, что вследствие высокого газового фактора значительно усложняет их эксплуатацию. Суть барьерного заводнения состоит в том, что нагнетательные скважины располагают в зоне газонефтяного контакта. Закачку воды и отборы газа и нефти регулируют таким образом, чтобы исключить взаимные перетоки нефти в газовую часть залежи, а газа – в нефтяную часть.

Нестационарное (циклическое) заводнение. Суть метода циклического воздействия и изменения направления потоков жидкости заключается в том, что в пластах, обладающих неоднородностью по размерам пор, проницаемости слоев, пропластков, зон, участков и неравномерной их нефтенасыщенностью (заводненностью), вызванной этими видами неоднородности, а также отбором нефти и нагнетанием воды через дискретные точки – скважины, искусственно создается нестационарное давление. Оно достигается изменением объемов нагнетания воды в скважины или отбора жидкости из скважин в определенном порядке путем их периодического повышения или снижения.

В результате такого нестационарного, изменяющегося во времени воздействия на пласты в них периодически проходят волны повышения и понижения давления. Слои, зоны и участки малой проницаемости, насыщенные нефтью, располагаются в пластах бессистемно, обладают низкой пьезопроводностью, а скорости распространения давления в них значительно ниже, чем в высокопроницаемых насыщенных слоях, зонах, участках. Поэтому между нефтенасыщенными и заводненными зонами возникают различные по знаку перепады давления. При повышении давления в пласте, то есть при увеличении объема нагнетания воды или снижения отбора жидкости, возникают положительные перепады давления: в заводненных зонах давление выше, а в нефтенасыщенных – ниже.

При снижении давления в пласте, то есть при уменьшении объема нагнетаемой воды или повышении отбора жидкости, возникают отрицательные перепады давления: в нефтенасыщенных зонах давление выше, а в заводненных – ниже. Под действием знакопеременных перепадов давления происходит перераспределение жидкостей в неравномерно насыщенном пласте.

Форсированный отбор жидкости применяется на поздней стадии разработки, когда обводненность достигает более 75%. При этом нефтеотдача возрастает вследствие увеличения градиента давления и скорости фильтрации. При этом методе вовлекаются в разработку участки пласта, не охваченные заводнением, а также отрыв пленочной нефти с поверхности породы.

Электромагнитное воздействие. Метод основан на использовании внутренних источников тепла, возникающих при воздействии на пласт высокочастотного электромагнитного поля. Зона воздействия определяется способом создания (в одной скважине или между несколькими), напряжения и частоты электромагнитного поля, а также электрическими свойствами пласта. Помимо тепловых эффектов электромагнитное воздействие приводит к деэмульсации нефти, снижению температуры начала кристаллизации парафина и появлению дополнительных градиентов давления за счет силового воздействия электромагнитного поля на пластовую жидкость.

Волновое воздействие на пласт. Известно множество способов волнового и термоволнового (вибрационного, ударного, импульсного, термоакустического) воздействия на нефтяной пласт или на его призабойную зону.

Основная цель технологии – ввести в разработку низкопроницаемые изолированные зоны продуктивного пласта, слабо реагирующие на воздействие системы ППД, путем воздействия на них упругими волнами, затухающими в высокопроницаемых участках пласта, но распространяющимися на значительное расстояние и с достаточной интенсивностью, чтобы возбуждать низкопроницаемые участки пласта.

Применением таких методов можно достичь заметной интенсификации фильтрационных процессов в пластах и повышения их нефтеотдачи в широком диапазоне амплитудно-частотной характеристики режимов воздействия.

При этом положительный эффект волнового воздействия обнаруживается как в непосредственно обрабатываемой скважине, так и в отдельных случаях, при соответствующих режимах обработки проявляется в скважинах, отстоящих от источника импульсов давления на сотни и более метров.

То есть при волновой обработке пластов принципиально можно реализовать механизмы как локального, так и дальнего площадного воздействия.

Все вышеперечисленные методы характеризуются различной потенциальной возможностью увеличения нефтеотдачи пластов.

Так по России КИН тепловых методов составляет 15–30%, газовых методов – 5–15%, химических методов – 25–35%, физических методов – 9–12%, гидродинамических методов – 7–15%.

students-library.com

новые высокотехнологичные решения для газовой и нефтяной промышленности

Потенциал нефтегазовой отрасли огромен. Однако задача повышения прибыльности бизнеса, стоящая перед нефтяниками, постоянно усложняется. Объём добычи из зрелых скважин снижается, а перспективные месторождения труднодоступны. Для их освоения требуется мощный технологический инструментарий.

Добиться высокорезультативного, энергоэффективного, ресурсосберегающего и геоэкологического производства возможно с помощью инноваций. Они способствуют поиску новых нефтегазовых месторождений, увеличению коэффициента извлечения запасов и глубины переработки сырья, сокращению потерь при добыче и транспортировке.

ФОТО

Только благодаря прорывным инновациям компании способны получить доступ к трудноизвлекаемым и нетрадиционным запасам, увеличить нефтеотдачу и, тем самым повысить рентабельность нефтегазового бизнеса.

Нефтегазовые инновации в сфере поиска и разведки месторождений

На сегодняшний день неосвоенных легкодоступных залежей почти не осталось. Геологи выискивают варианты нефтедобычи в суровых природных условиях, удалённых местах со сложной структурой пород.

Основной метод, применяемый в исследовании недр – сейсмический, при котором искусственный источник возбуждает упругие волны. Сейсмоприёмники регистрируют информацию. Затем происходит обработка и интерпретация полученных данных.

ФОТО

Нефтегазовые инновации, такие как электроразведка и высокоплотная сейсмосъёмка UniQ позволили увеличить количество источников и приёмников волн и повысить точность исследований.

Ещё одной инновацией в области поиска стала техника лучевого моделирования, рассчитывающая оптимальную схему расстановки источников возбуждения и регистрирующего оборудования.

С помощью 4D-сейсмики моделируются нефтегазовые бассейны со сложной структурой, оцениваются изменения залежей, повышается достоверность прогнозирования нефтегазоносности. Увеличивается результативность поиска, обнаружения и технической подготовки к дальнейшему освоению. Растёт эффективность ресурсной базы. Внедрение инновации способствует приросту извлекаемых запасов и уменьшает капиталовложения в эксплуатационное бурение.

ФОТО

Метод бассейнового моделирования реконструирует процессы создания и изменения геологических слоёв, выясняет, когда и как в них зародились, накапливались и распределялись углеводороды. После изучения данных выбираются перспективные участки, на которых формируется модель нефтегазового месторождения. На последнем этапе моделирования оцениваются риски и обосновывается эффективность освоения залежи.

Экологосберегающая геологоразведка – инновационный способ, позволяющий вдвое сократить объём вырубаемого леса за счёт замены кабеля на беспроводные радиотелеметрические датчики регистрации данных RT System2.

Инновационные технологии добычи и повышения нефтегазоносности

Естественное сокращение традиционных нефтегазовых запасов заставляет нефтегазовые компании применять новые способы добычи трудноизвлекаемых ресурсов.

К ним относятся:

  1. Подгазовые залежи
  2. Низкопроницаемые коллекторы
  3. Карбонатные и трещиноватые коллекторы
  4. Баженовские месторождения
  5. Месторождения арктического шельфа
  6. Остаточные запасы зрелых месторождений
  7. Высоковязкая нефть

ФОТО

Их освоение становится доступным благодаря созданию высокотехнологичных горизонтальных и многоствольных скважин. Разветвления в горизонтальных скважинах направляются в разные нефтяные участки, что даёт возможность не задевать пласты с водой или газом. Бурение таких скважин многостадийным гидроразрывом пласта – инновационная разработка при добыче сланцевой и баженовской нефти. Трещины при разрыве создаются на нескольких участках скважины одновременно. Совместно с новым видом бесшаровой компоновки данная инновация усиливает нефтегазоносность, а также позволяет проводить исследования внутри скважины и повторный гидроразрыв.

Использование новых растворов также повышает результативность бурения сложных нефтегазовых скважин. Для укрепления скважин и эффективного выноса пород на поверхность разработаны новые методы поинтервальной обработки бурового раствора.

Данная инновация позволяет вовлечь в разработку крайние зоны пластов и увеличивает экономический эффект.

Основа современного безопасного и точного бурения – роторные управляемые системы. Они бурят скважины длиной более 2000 м с экстремально большими отходами ствола и точно проводят их в маломощных коллекторах.

ФОТО

Активно осваивается газовый метод, при котором в пласт закачивают газ. Он растворяется в нефти, увеличивает её объём, снижает вязкость и выталкивает наружу. Такая разработка может не только увеличивать коэффициент нефтеотдачи, но и способствовать утилизации попутного нефтяного газа.

Инновационная технология щелочного ПАВ-полимерного заводнения мобилизирует нефть, оставшуюся после применения традиционных способов добычи.

Передовые идеи в сфере нефтепереработки

Необходимость рентабельной переработки нефтяных остатков и снижение качества нефти стимулирует развитие инноваций.

Приоритетным направлением является оснащение производства технологиями и оборудованием, ориентированными на переработку дешёвого сырья: тяжелой нефти, компонентов жирного и попутного нефтяного газа.

ФОТО

Создаётся новое катализаторное производство, демонстрирующее лучшие показатели выхода светлых нефтепродуктов. Разрабатывается уникальная технология твердокислотного алкилирования с применением безопасного катализатора на основе цеолита.

Внедрение инноваций в нефтепереработке позволило получать из отходов фторид кальция, который используется в металлургии в качестве полноценной замены импортного плавикового шпата.

Отдельным направлением технологического развития стал каталитический крекинг и каталитический риформинг – инновации, значительно повысившие экологичность и безопасность производства высокооктанового бензина.

Нефтегазовая промышленность – стратегическая отрасль мировой экономики, в инновационное развитие которой инвестируются миллиарды долларов.

Создание нефтегазовой инфраструктуры нового поколения

Инновации совершенствуют процесс строительства нефтегазовых производственных объектов, уменьшают капиталовложения и сокращают время на возведение объектов.

ФОТО

С помощью модульных систем на месторождение доставляется спецоборудование и организуется необходимый технологический процесс. Пример такой системы – мобильная установка мягкого парового риформинга для утилизации попутного нефтяного газа, которую можно легко переместить в случае необходимости.

Строительство инновационных объектов позволяет снизить нагрузку на окружающую природу за счёт полезного использования попутного нефтяного газа, ветропарков, геотермальных энергостанций и эффективных автономных электростанций.Также в данном направлении ведётся работа по повышению технологичности транспортной и трубопроводной инфраструктуры.

Внедрение IT-инноваций в производственные процессы нефтегазовых компаний

Создание нового поколения информационных систем решает задачи оптимизационного планирования, непрерывного контроля качества и количества продукции.

Новейшие IT-программы хранят информацию о месторождениях в единой базе данных, организуют технический график их работы, следят за его отклонениями и обнаруживают места, требующие ремонта или оптимизации производственного процесса.

Базой для инноваций станут технологии искусственного интеллекта, предикативного управления, математического моделирования производств.

ФОТО

4D-технологии позволят прогнозировать месторождения и другие инфраструктурные объекты, моделировать и контролировать процессы на разных стадиях производства. С помощью цифровых двойников нефтегазовых скважин управление активами происходит в режиме круглосуточного доступа. Это помогает предвидеть и исключить множество проблем.

Прогрессивные инновации в нефтегазовой промышленности становятся неотъемлемой частью развития отрасли. Только новые возможности призваны обеспечить высокую экономическую эффективность, технологическую и экологическую безопасность деятельности.

ВИДЕО

viafuture.ru

Инновации в нефтегазодобывающей отрасли

Автор: Прогресс Технологий 03.05.2017 6183 Просмотров

Необходимость перехода российской нефтегазодобычи на инновационный путь развития продиктована целым рядом объективных факторов. Горно-геологические и природно-климатические условия разведки и разработки природных углеводородов имеют тенденцию к ухудшению. С разработкой новых месторождений центры переработки и сбыта отодвигаются от мест добычи все дальше. На традиционных территориях добычи происходит увеличение глубины продуктивных пластов; отмечается усложнение геологического строения месторождений. Складывается ситуация «проедания» запасов, при которой объем добычи нефти и газа превышает восполнение запасов за счет разведки новых и доразведки ранее открытых месторождений.

Сложившаяся ситуация требует включения в процесс нефтедобычи передовых технологий, инновационных моделей спецтехники и оборудования, внедрения новых материалов и компонентов, используемых при добыче. Это невероятно широкая тема, раскрыть которую даже в общих чертах в формате журнальной статьи очень трудно. Поэтому здесь мы ограничимся примерами инновационных продуктов, доступных уже сегодня и применяемых в процессе добычи нефти и газа.

ТЕХНОЛОГИИ

Целый ряд инновационных технологий в добывающей отрасли нацелен на достижение эффективности добычи. Средняя величина нефтеотдачи в разных регионах России составляет 40% и зависит от структуры нефтепластов и методов их разработки. Таким образом, остаточные запасы нередко превышают извлекаемые и увеличить нефтеотдачу можно лишь благодаря внедрению новых технологий и методов добычи, что и осуществляется последовательно. Если в 1985 году объем нефти, добытой с применением новых технологий, составил 70 миллионов тонн в год, то двадцать лет спустя он увеличился вдвое и составлял уже более 140 миллионов тонн. Инновационные методы нефтедобычи — газовые, тепловые, химические, физико-химические и другие — позволяют повысить нефтеотдачу вдвое и более.

Одним из наиболее перспективных в плане интенсификации добычи эксперты считают термогазовый метод, который начал применяться в США и в последние годы все активней используется и в России (Ай-Пимское, Маслиховское, Галяновское, Приобское и другие месторождения). Эта технология основана на закачке воздуха в пласт и его трансформации в эффективные вытесняющие агенты за счет низкотемпературных внутрипластовых окислительных процессов. В результате низкотемпературных окислительных реакций непосредственно в пласте вырабатывается высокоэффективный газовый агент, содержащий азот, углекислый газ и широкую фракцию легких углеводородов. Высокая эффективность термогазового метода достигается за счет реализации полного или частичного смешивающегося вытеснения.

Большей нефтеотдачи позволяют достичь технологии наклонного и горизонтального бурения, а также бурение многоствольных скважин. Начинаясь вертикально, скважина, достигая нефтеносного пласта, меняет направление, что позволяет добраться до пластов, бурение непосредственно над которыми не представляется возможным. При многоствольном бурении одна разветвляющаяся скважина заменяет сразу несколько традиционных, что позволяет обеспечить более эффективный приток нефти из пласта и существенно повысить коэффициент извлечения нефти (КИН). И хотя технологию многоствольного бурения новой назвать нельзя, сама по себе она является областью активного применения инноваций.

Пожалуй, наиболее известной в мире инновационной технологией интенсификации добычи природных углеводородов является метод гидроразрыва пласта (ГРП), достоинствам и недостаткам которого в нашем журнале была посвящена отдельная статья. На этот раз мы просто напомним, что суть этого метода заключается в создании искусственной трещины в продуктивном пласте с помощью закачивания под давлением в скважину вязкой жидкости с гранулообразным материалом — проппантом. Местом приложения инноваций при гидроразрыве пласта является управление углом наклона распространения трещины — так, чтобы она вскрыла все продуктивные слои, но при этом была достаточно пологой.

Новые методы применяются в наши дни и для получения данных о состоянии ствола скважины. Если еще в восьмидесятых годах прошлого века их можно было получить только после окончания бурения, то сегодня широко используется метод передачи данных за счет пульсации бурового раствора в скважине. Такой способ позволяет избежать использования многокилометровых проводов для передачи данных и, что важнее, получать информацию в режиме реального времени, чтобы насколько возможно быстро реагировать на возникающие в процессе бурения проблемы.

По мнению экспертов отрасли, в случае развития благоприятного сценария в отрасли при внедрении новых методов и инновационных технологий извлекаемые запасы нефти в России могут вырасти до четырех миллиардов тонн при годовой дополнительной добыче в сорок-шестьдесят миллионов тонн. По некоторым данным, в нефтяной промышленности по всему миру сегодня действует без малого полторы тысячи проектов, в которых применяются современные методы увеличения нефтеотдачи.

ОБОРУДОВАНИЕ

Эффективность процесса добычи в значительной степени зависит от качества используемой спецтехники и оборудования, поэтому российские разработчики стремятся воплотить свои лучшие разработки в новых моделях машин. Одно из отечественных предприятий, чьи конструкторские разработки ориентированы на инновации, — компания «Иннкор-Маш». Ее инженеры-конструкторы имеют на своем счету целый ряд научно-практических решений как в области буровой техники, так и в транспортной, железнодорожной, упаковочной и многих других производственных отраслях. Предприятие разрабатывает и выпускает как серийное, так и узкоспециальное буровое технологическое оборудование в точном соответствии с требованиями заказчиков.

Одна из моделей техники «Инкор-Маш», которую можно в полной мере назвать новаторской, — высокопроизводительная гидравлическая буровая установка ГБУ-5М «Оса» грузоподъемностью до 10 тонн для разведочного, геофизического и эксплуатационного бурения на глубину до 500 метров, инженерно-строительных изысканий, а также бурения скважин на воду.

По замыслу производителей она представляет собой логическое продолжение отлично зарекомендовавшей себя установки ГБУ-5. Ее основные достоинства — надежность, современный дизайн, а главное, универсальность: с помощью одной ГБУ-5М «Оса» при производстве различных инженерно-геологических и буровых работ можно осуществить шнековое бурение, ударно-канатное и колонковое бурение, в том числе с применением пневмоударного инструмента, а также произвести статическое зондирование грунтов и выполнить ряд других производственных задач.

Инновационные решения, воплотившиеся в конструкции установки, позволили снабдить ее многократным запасом надежности, увеличить скорость и повысить эффективность выполняемых работ. Вместе с тем ГБУ-5М «Оса» проста и удобна в эксплуатации.

У «Осы» полный гидравлический привод подвижного откидного вращателя и грузовой быстроходной лебедки со свободным сбросом грузоподъемностью 3 тнс, причем по желанию заказчика эта характеристика может быть увеличена до 5 тнс. Привод установки в базовой комплектации осуществляется от двигателя транспортной базы через КОМ, но по запросу заказчика может быть реализован от палубного ДВС.

Мачта буровой установки — круглого сечения, с закрытой гранью, с опорными гидродомкратами. Привод перемещения каретки — гидравлический, с одним гидроцилиндром; скорость перемещения каретки вращателя — 0,1—0,5 м/с. Максимальный ход вращателя по выбору заказчика может составлять 2200, 3600 или5200 миллиметров. Осевое усилие на шпиндель вращателя (вниз/вверх) — 10 000 кгс.

Вращатель бурового инструмента установки — подвижный, одношпиндельный, с гидравлическим приводом с возможностью отвода вращателя и освобождения створа скважины, с двумя механическими и тремя гидравлическими передачами. По заказу возможно также его двухшпиндельное исполнение. Скорость вращения — от 5до 550 оборотов в минуту.

Максимальный крутящий момент на шпинделе вращателя у ГБУ-5М «Оса» составляет 500 кгм; максимальный геометрический диаметр бурения — 600 миллиметров. Буровая лебедка установки гидроприводная, планетарная, со свободным сбросом; скорость выполнения спуско-подъемных операций составляет от 0,07 до 1,2 метра в секунду.

Установка оборудована быстроподъемным буровым столом с подкладной вилкой. Максимальный диаметр буровых штанг — 168 миллиметров.

В связи с индивидуальными потребностями предприятия-заказчика ГБУ-5М «Оса» может быть дополнительно укомплектована компрессорами ПК-5/25, 4ВУ1-5/9, АК-9/10, КВ-10/10, буровыми насосами НБ-4, НБ-5, а также амортизирующим устройством для гашения ударных нагрузок на вращатель.

В зависимости от условий, в которых будет протекать эксплуатация буровой установки, ГБУ-5М «Оса» может быть смонтирована как на колесное шасси повышенной проходимости ГАЗ-3308, Садко (ГАЗ-66), ЗИЛ-131 (АМУР), КАМАЗ-43114 и -43118, УРАЛ-4320, так и на шасси гусеничных транспортеров МТ-ЛБ, МГШ-521 либотрелевочных тракторов ТТ-4М, ТЛТ-100.

ДОБАВКИ И РЕАГЕНТЫ

Одним из ведущих российских предприятий, разрабатывающих и производящих инновационные реагенты, позволяющие повысить нефтеотдачу пластов и интенсифицировать добычу нефти, является компания «Татхимпродукт». На своей производственной базе при участии предприятия-партнера ООО «Нефтехимгеопрогресс»» освоила синтез поверхностно-активных веществ (ПАВ), которые изготавливаются на основе российского сырья с применением импортных добавок. Гибкий процесс производства позволяет выпускать большую линейку этой продукции с различными по природе анионами и катионами, в том числе — реагенты «Сульфен-35», «Сульфен-35К», «Сульфен-35Д», термостабилизатор «СД-АПР», смазочная противоприхватная добавка «КСД», универсальный замедлитель кислот «ТХП-1». Рассмотрим подробнее один из реагентов — «Сульфен-35», его свойства и применение в технологиях добычи.

«Сульфен-35» — негорючая жидкость, обращение с которой для человеческого организма безопасно и не требует особых мер предосторожности при хранении и использовании, способная сохранять свои свойства после размораживания. Температура замерзания (потери подвижности) летней формы продукта -50оС; для зимней формы — 300оС. Этот реагент представляет собой композицию высокомолекулярных и низкомолекулярных анионактивных и неионогенных синтетических поверхностно-активных веществ и целевых добавок и применяется для увеличения нефтеотдачи пластов, интенсификации добычи нефти. Закачка 3—5%-го водного раствора реагента в добывающие скважины позволяет увеличить проницаемость пласта, разрушить водо-нефтяные эмульсии и очистить поровое пространство пласта от нефтяной пленки и асфальто-смолистых отложений.

Поверхностная активность в пластовой воде и, по большому счету, эффективность реагента «Сульфен-35» ощутимо превышает аналогичные показатели других используемых в отрасли химреагентов — таких как сульфонол-порошок, различные неонолы, компаунды и так далее.

Высокой эффективностью также характеризуется залповая подача 1—2 – процентного раствора реагента «Сульфен-35» в нагнетательные скважины с целью «доотмыва» пленки нефти в нефтенасыщенном коллекторе; кроме того, добавка реагента увеличивает эффективность МУН при полимерном заводнении.

Использование реагента «Сульфен-35» и других инновационных синтетических ПАВ производства компании «Татхимпродукт» обеспечивает эффективность обработок независимо от состава и рН пластовых вод. В данном случае эффективность процесса сопоставима (а в ряде случаев и превосходит) с обработкой органическим растворителем, однако затраты на химреагент значительно ниже. Предварительная обработка призабойной зоны реагентом «Сульфен-35» позволяет подготовить нефтенасыщенный пласт к последующей кислотной обработке и повысить степень реагирования соляной или плавиковой кислоты по нефтенасыщенным пропласткам.

Отметим, что «Сульфен-35» растворяется в пресной, технической и пластовой воде, он поставляется как концентрат, в бочках, цистернах или евротаре и доступен в двух вариантах — летнем и морозоустойчивом.

Внедрение инноваций — будь то новые технологии, модели спецтехники с улучшенными характеристиками или более эффективные добавки и реагенты — одно из главных направлений развития современной нефтедобывающей отрасли в России. От их внедрения напрямую зависят такие важные показатели, как объем воспроизводства минерально-сырьевой базы, выраженный в уровне поисково-оценочного и разведочного бурения; коэффициент извлечения; доля вовлеченности в разработку трудноизвлекаемых запасов; разработка месторождений в регионах с преимущественно суровыми природно-климатическими условиями и отсутствием развитой инфраструктуры, таких, к примеру, как Восточная Сибирь и Дальний Восток; доля добычи нефти нетрадиционных источников – преимущественно жидких углеводородов (сланцевая нефть, битуминозные песчаники и другие).

При этом приоритетными сферами приложения инноваций в отрасли остается как непосредственно добыча природных углеводородов, так и их разведка. Для повышения эффективности геологоразведочных работ кроме внедрения инновационных методов в равной мере важно увеличение их финансирования государством — особенно в регионах, изученных в меньшей степени, чем другие: таких как шельфы арктических морей, Восточная Сибирь и Дальний Восток.

Внедрение новых технологий и оборудования особенно важны с точки зрения совершенствования методов воздействия на пласты и увеличения нефтеотдачи. Это повысит эффективность разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов как на месторождениях с истощенной ресурсной базой, так и на тех из числа новых, для которых характерно наличие низкопроницаемых коллекторов, резервуаров нефти с аномально низкими температурами и пластовыми давлениями, остаточных запасов нефти обводненных зон, а также запасов в подгазовых зонах, с высокой степенью выработанности и запасов низконапорного газа.

Инновационные методы разведки и добычи могут обеспечить высокоэффективную разработку высоковязких нефтей, разведку и разработку нетрадиционных источников жидких углеводородов, а кроме того, существенно повысить уровень энергосбережения и ощутимо снизить нагрузку на окружающую среду.

proteh.org

перспективные направления и разумные решения

Недавно в столице прошел семинар Венчурной компании России по проблемам нанотехнологий в энергетике. Академик РАН Анатолий Дмитриевский, директор Института проблем нефти и газа Российской Академии Наук, заведующий базовой кафедрой моделирования месторождений углеводородов Госуниверситета газа и нефти имени И.М. Губкина, считает, что самыми перспективными направлениями являются те, которые дают дополнительную добычу нефти, учитывая рациональное природопользование в этой области. Действия такого рода направлены на то, чтобы не истощать месторождения, как в свое время это сделала компания «Славнефть». Она увеличила добычу нефти, тем самым снизив коэффициент нефтеотдачи. Тогда добыча была высокая, но ее последствия весьма печальные.

Инновации направляют на наиболее эффективные, перспективные, ресурсо- и энергосберегающие технологии. Инновационные процессы должны учитывать тот факт, что появились возможности добычи газа и нефти и на больших глубинах. Это то, что подсказывает природа.

Будущий центр инноваций в этой отрасли почти наверняка расположится в России. Фундаментальная наука показывает успешность этого развития, на практике реализуя новые технологические и научно-технические решения. Сегодня академическая наука создает для конкретных отраслей экономики промышленности базис инновационных технологий. Благодаря этому нефтяная и газовая промышленность России преуспеет в своем развитии, а российские компании станут самыми активными в развитии инноваций.

Сейчас повсеместно создаются инновационные центры в компании «Газпром» и в нефтяных компаниях. РАН заключает с ними соглашения и будет делиться с ними своими научными разработками.

Самым перспективным направлением в геофизике является трехмерная сейсмическая разведка. Если финансовых средств достаточно, можно вкладывать в освоение месторождений: для начала получить лицензию на перспективный участок недр, а затем, заручившись согласием передовых компаний, постараться открыть месторождения на этих участках. Применение нанотехнологии в энергетики также возможно поможет начать активную добычу газа или нефти. Впрочем, утверждает эксперт, даже если со средствами у компании в данный момент - затруднительная ситуация, можно вкладывать в отдельные сервисные проекты и начинать их развивать.

www.innoros.ru

Инновационные методы добычи высоковязких нефтей и битумов с поверхности

Транскрипт

1 Раздел: инженерные науки Инновационные методы добычи высоковязких нефтей и битумов с поверхности Волик Александр Игоревич, аспирант кафедры РЭНГМиПГ, УГТУ, г. Ухта. Жангабылов Руслан Абдималикович, аспирант кафедры РЭНГМиПГ, УГТУ, г. Ухта. Дуркин Сергей Михайлович, аспирант кафедры РЭНГМиПГ, УГТУ, г. Ухта. Морозюк Олег Александрович, доцент кафедры РЭНГМиПГ, УГТУ, канд. техн. наук, г. Ухта. Рузин Леонид Михайлович профессор кафедры РЭНГМиПГ, УГТУ, д-р. техн. наук, г. Ухта. Из года в год вовлечение в активную разработку залежей высоковязких нефтей становится все более актуальной задачей. Этому способствует и высокий спрос на углеводородное сырьѐ со стороны потребителей и налоговые послабления со стороны государства. С другой стороны разработка таких месторождений требует решения целого ряда наукоѐмких инженерных задач, а так же больших капитальных затрат, успешность которых сложно гарантировать. Вместе с тем, доля добычи высоковязких нефтей в общемировой добыче неуклонно растѐт. Мировыми лидерами по добыче трудноизвлекаемых запасов нефтей бесспорно можно считать Канаду, США, Венесуэлу и др., в то время как в России темпы вовлечения в разработку месторождений такого рода незначительны. Одним из уникальнейших месторождений на территории Российской Федерации является Ярегское месторождение, расположенное в 20 километрах от города Ухта. Ярегское месторождение характеризуется аномально высокой вязкостью нефти (10 12 тыс. мпа с), трещиноватостью коллектора и наличием подстилающего водоносного горизонта почти на всей площади месторождения. Начальное пластовое давление - 1,0 1,3 МПа. Плотность нефти в пластовых условиях кг/м 3, нефть малосернистая (до 1,1 % масс.), малопарафинистая (0,5 %). При повышении температуры нефти до 120 С вязкость нефти уменьшается почти в 1000 раз. Поэтому термические методы добычи нефти в настоящее время являются безальтернативной технологией разработки залежей высоковязких нефтей и битумов. Ярегское месторождение включает три структуры: Ярегскую, Лыаельскую и Вежавожскую. На месторождении на протяжении более 40 лет в промышленных

2 масштабах применяется термошахтная технология, по которой разрабатывается Ярегская площадь [1]. Применение термошахтной технологии может быть эффективным лишь на площадях, подготовленных действующими горными выработками при условии освоения новых менее затратных технологий. По этим причинам для разработки площадей месторождения, где горные сооружения отсутствуют (часть Ярегской площади, а также Лыаельская площадь) более целесообразно осваивать технологии теплового воздействия на пласт с поверхности. В последнее время проводятся опытно-промышленные работы по испытанию канадской технологии термогравитационного дренирования пласта на Лыаельской площади Ярегского месторождения. Термогравитационное дренирование пласта - эффективный метод добычи высоковязких нефтей и битумов, который представляет собой две горизонтальные параллельные скважины, расположенные одна над другой, где верхняя скважина нагнетательная, а нижняя добывающая. При постоянной закачке пара в верхнюю скважину образуется паровая камера (рис. 1). Рис. 1 - Технология термогравитационного дренирования пласта Температура внутри паровой камеры становится практически равной температуре закачиваемого пара. На границе паровой камеры пар взаимодействует с холодной нефтью и конденсируется, а тепло передается нефти. Нагретая нефть и сконденсировавшийся пар по стенкам паровой камеры стекают к расположенной ниже добывающей скважине за счет гравитационной сегрегации [3]. Однако при всей успешности данной технологии на месторождениях Канады, США, Китая и др. стран, эта технология не учитывает особенностей геологического

3 строения пласта Лыаельской площади, препятствующие эффективному применению этой технологии. К основным особенностям строения пласта можно отнести высокую трещиноватость коллектора и присутствие непроницаемых аргилитовых пропластков. Наличие данных факторов препятствует образованию равномерной паровой камеры, снижает общую эффективность технологии и делает разработку площадей Ярегского месторождения по данной методике экономически нецелесообразной. В связи с этим, сотрудниками центра высоковязких нефтей под руководством Рузина Л. М. были предложены новые,

docplayer.ru

Инновации в области добычи – Инновации – Операционные результаты – Годовой отчет ОАО «Газпром нефть» за 2014 г.

Инновации в области добычи – Инновации – Операционные результаты – Годовой отчет ОАО «Газпром нефть» за 2014 г.

[zebra:content.corrections in /local/components/zebra/content.corrections]

Наверх

В 2014 г. завершена разработка технологической стратегии «Газпром нефти» в области разведки и добычи. Определены технологические вызовы и решения, направленные на их преодоление. Для обеспечения эффективной реализации стратегии в каждом профильном подразделении Блока разведки и добычи выделены сотрудники, отвечающие за технологическое развитие по конкретному направлению (ГРР, добыча на текущих месторождениях, новые проекты добычи, природный газ и энергетика).

Внедренные инновации в области добычи углеводородов Направление Ключевые достижения
Операции грп на месторождениях с нетрадиционными запасами углеводородов Выполнено бурение первой горизонтальной скважины для исследования нетрадиционных запасов Пальяновской площади Красноленинского месторождения, и выполнен ГРП — первая подобная операция для «Газпром нефти» на месторождениях с нетрадиционными запасами углеводородов.
Закачка в пласт смеси asp в рамках проекта разработки технологии сода-пав-полимерного заводнения Завершено бурение скважин в рамках пилотного проекта химического заводнения на основе трехкомпонентной смеси ASP (сода, ПАВ и полимер) на Салымской группе месторождений, также выполнена доставка оборудования для закачки смеси в пласт.

Начало пилотной закачки трехкомпонентной смеси ASP на Салымской группе месторождений запланировано на вторую половину 2015 г. По окончании закачки будет проведен анализ эффективности технологии и оценена целесообразность промышленного внедрения. Ожидается, что технология сода-ПАВ-полимерного заводнения найдет широкое применение на месторождениях Западной Сибири, при этом потенциал прироста КИН составляет от 8 до 25 %.

Бурение сверхдлинных горизонтальных скважин На полуострове Ямал впервые в России пробурена нефтяная скважина с длиной горизонтального ствола более 1,5 тыс. м при общей протяженности около 4,2 тыс. м. При этом на 91 % горизонтальный участок располагается в нефтенасыщенном пласте на Новопортовском месторождении, который характеризуется высокой проницаемостью пород, что позволяет получать высокие дебиты без применения ГРП.
Внедрение технологии беспроводной сейсмики в россии Реализован первый в России проект сейсмических исследований с применением инновационной технологии беспроводной сейсмики. При использовании данной технологии вдвое уменьшается необходимый объем вырубки леса по сравнению с использованием традиционных технологий сейсморазведки. Итоги пилотного проекта свидетельствуют, что при выполнении работ новым способом на площади в 400 км2 можно сохранить около 200 га леса, или около 60 тыс. деревьев.
Внедрение технологии электроразведки Завершены полевые электроразведочные работы в объеме 600 км2 на Тымпучикано-Вакунайском блоке. Таким образом, реализован самый крупный проект в мире по электроразведке по методике зондирования методом становления поля в ближней зоне (ЗСБ) по количеству физических точек ЗСБ (более 7 600), по количеству генераторных петель, по объему полученных данных, по времени выполнения проекта.
Эксплуатация информационной системы GEOMATE Начато внедрение собственной разработки — информационной системы GeoMate. Особенностью системы является возможность применения передовых подходов в анализе геолого-промысловых данных. Встроенный математический аппарат информационной платформы учитывает влияние на разработку более 200 геологических параметров. GeoMate объединил около 80 % проводимых операций по анализу геолого-геофизической информации: сейсмических данных, карт, результатов исследований скважин, керна и т. д. Доступ к единой информационной среде дает возможность сотрудникам различных подразделений «Газпром нефти» оперативно изучать все доступные показатели для построения моделей месторождений, выявления и детализации перспективных зон и пластов. Тщательная всесторонняя проработка информации помогает геологам, геофизикам, петрофизикам и специалистам других направлений принимать интегрированные решения по изучению и разработке месторождений, опираясь на широкий спектр данных. Создание собственного программного продукта позволило не прибегать к использованию импортных аналогов.

ar2014.gazprom-neft.ru