Новые технологии повышения нефтеотдачи

Результативность добычи сырья из пластов определяется современными методами разработки залежей.

На сегодняшний день извлечение углеводородов считается неудовлетворительным, учитывая то, что их использование постоянно увеличивается.

Средний показатель нефтеотдачи по всем государствам составляет от 25 до 40 %.

Так, для разных стран он выглядит следующим образом:

• Латинская Америка и Юго-Восточная Азия – 24-27 %;


• Иран – 16-17 %;


• США, Канада, Саудовская Аравия – 33-37 %;


• страны СНГ и Россия – до 40 %.

Показатель напрямую зависит от содержания запасов сырья и применяемых методов. Для увеличения эффективности извлечения сырья из пластов необходимо применять новые технологии повышения нефтеотдачи.

При этом с каждым днем возрастает интерес к инновационным технологическим решениям. Это связано с тем, что остаточные или неизвлекаемые промышленным способом освоенными вариантами запасы сырья достигают в среднем 55-75 % от изначальных залежей в пласте.

Новые технологии позволяют добыть оставшиеся объемы углеводородов. Традиционные способы уже не обеспечивают максимального результата.

Цель использования новых технологий повышения нефтеотдачи

Увеличение нефтеотдачи пластов необходимо как с экономической, так и практической точек зрения. Это позволит:

• уменьшить прямые инвестиции;


• повысить экономическую эффективность;


• максимально рационально использовать ресурсы.

Весь период извлечения сырья условно разделяется на три стадии. Первая предполагает использование естественной энергии пласта, что представлено на рисунке ниже.

Второй этап в свою очередь подразумевает реализацию способов поддержания изначального давления залежи. Это осуществляется посредством закачивания внутрь воды или газа. Также данные способы получили название вторичных.

Уже на третьей стадии применяются именно методы увеличения нефтеотдачи (МУН). Это позволяет достичь максимальной эффективности извлечения сырья. Применение таких методов представлено на рисунке.

Остаточная нефтенасыщенность распределяется определенным образом, что требует эффективного воздействия МУН на пласт, где сырье рассеивается в зонах, которые заводнены или загазованные.

Классификация традиционных способов повышения нефтеотдачи

Существующие методы имеют свою классификацию. Такие способы характеризуются эффектом, имеющим направленное действие. Стоит отметить тот факт, что они воздействуют на одну или две причины.

Они не позволяют максимально добыть остаточные запасы сырья. Так, выделяют МУН следующих направленностей:

• тепловые;
• химические;
• газовые;
• гидродинамические;
• комбинированные.

Также существуют способы, которые позволяют увеличить дебит буровой установки. Каждый из них применяется исходя из структуры пласта, его заводнения и загазованности. Известные методы не гарантируют максимальную эффективность, поэтому актуально применять новые технологии повышения нефтеотдачи.

Эффективность применения данных способов в соответствии с обобщенными данными составляет 30-70%. При этом показатель на первом этапе равен не выше 20-25 %. На второй стадии в свою очередь он составляет 25-35 %.

Именно МУН позволяют нарастить добычу сырья почти в 1,5 раза. Как показывают исследования, средний показатель к 2020 году составит от 35 до 50 %. Такие данные свидетельствуют о том, что использование МУН действительно эффективно.

Новые технологии повышения нефтеотдачи демонстрируется на ежегодной выставке «Нефтегаз».

Особенности технологий повышения нефтеотдачи

Технологии повышения нефтеотдачи применяют на третьем этапе разработки месторождения после исчерпания возможностей энергии пласта (растворенный газ, законтурные воды, газовая шапка, гравитационные силы) и вторичных методов, закачки воды и газа в пласт для стабилизации показателя пластового давления.

Первичная разработка по данным различных исследовательских агентств позволяет извлечь до 45%, а чаще всего 25% от первичного объема энергоресурсов.

Виды технологий повышения нефтеотдачи

Остаточная нефтенасыщенная среда (загазованная, заводненная, отделенная слабопроницемыми слоями и монолитными пропластками или с обособленными линзами и зонами, не дренированными на первичных этапах) в каждом отдельном случае требует применить для последующей разработки специфические технологии повышения нефтеотдачи:

1. Тепловые
   • паротепловое воздействие на пласт;
   
   
   • внутрипластовое горение;
   
   
   • вытеснение нефти горячей водой;
   
   
   • пароциклические обработки скважин.
2. Газовые
   • закачка воздуха в пласт;
   
   
   • воздействие на пласт углеводородным газом (в том числе ШФЛУ);
   
   
   • воздействие на пласт двуокисью углерода;
   
   
   • воздействие на пласт азотом, дымовыми газами и др.
3. Химические методы
   • вытеснение нефти водными растворами ПАВ (включая пенные системы);
   
   
   • вытеснение нефти растворами полимеров;
   
   
   • вытеснение нефти щелочными растворами;
   
   
   • вытеснение нефти кислотами;
   
   
   • вытеснение нефти композициями химических реагентов (в том числе мицеллярные растворы и др.);
   
   
   • микробиологическое воздействие.
4. Гидродинамические методы
   • интегрированные технологии;
   
   
   • вовлечение в разработку недренируемых запасов;
   
   
   • барьерное заводнение на газонефтяных залежах;
   
   
   • нестационарное (циклическое) заводнение;
   
   
   • форсированный отбор жидкости;
   
   
   • ступенчато-термальное заводнение.

Отдельная категория – физические методы. Как часть комплексного подхода гидроразрыв пласта, электромагнитное и волновое воздействие на пласт или бурение горизонтальных скважин отличаются от остальных МУН использованием для вытеснения агента естественной энергии, накопленной в залежи.

Выбор метода повышения нефтеотдачи зависит и от вязкости нефтесодержащей эмульсии и глубины, на которой проводятся работы:

АСП технологии повышения нефтеотдачи

По данным Департамента недропользования Сибирского федерального округа, в регионе добывается 49% общего объема российской нефти.

С 2013 по 2015 год совокупное значение извлеченного сырья уменьшилось с 975 до 661 тыс. тонн. Остаточные запасы, добыть которые можно только с применением МУН, по оценкам составляют 65%.

«Салым Петролеум Девелопмент» (СПД) – совместное предприятие «Газпром нефти» и «Shell» – разработала установку смешения компонентов по технологии ASP, перспективной разработке среди методов повышения нефтеотдачи.

Химический способ основан на заводнении залежей высокоактивной смесью из трех компонентов полимерного, мягкощелочного и ПАВ.

Данные составляющие выполняют следующие функции:

• анионные поверхностно-активные вещества используются для разрыва натяжения между жидкостной и углеродной составляющими;


• полимер отвечает за формирование нужного показателя вязкости состава для вытеснения энергоресурса;


• сода создает барьер между нефтью и породой, придает эмульсии подвижность и выступает как катализатор при контакте с кислой средой (увеличивает объем агента).

Особенность метода повышения нефтеотдачи АСП

Особенность данного метода – минимизация негативного воздействия на окружающую среду. Компоненты смеси – нетоксичные вещества, которые используются в химической промышленности и водоочистке. Эффективность по сравнению с традиционной закачкой воды вырастает в 2-3 раза.

Oil and Gas Journal в одном из своих исследований приводит статистические данные, отражающие динамику внедрения инновационных проектов по увеличению нефтеотдачи и их результаты. В 2016 году 4% нефти в мире извлекаются по технологиям МУН (450-500 тыс. тонн/сутки), через 15 лет прогнозируется рост данного показателя до 20%.

Увеличение КИН (коэффициента извлечения нефти) по стране только на 5% приведет к добыче в России дополнительных 150 млн. тонн ресурса в год.

Изменить в положительную сторону oil recovery factor и, как следствие, прибыль отрасли в целом возможно только при внедрении современных технологий и совместной работы компаний ТЭК и государственных органов.

Особенности различных методов повышения нефтеотдачи

Методы повышения нефтеотдачи (МУН) применяются как третичный этап разработки месторождения. На начальной стадии добычи сырье вытесняется под воздействием естественной энергии пласта, после необходимый показатель давления поддерживают закачкой воды и газов в залежь. При помощи первичных методов извлекают 25-45% ресурса.

Состояние остаточных запасов – основной фактор, по которому подбирают необходимые методы повышения нефтеотдачи: тепловые, газовые, химические или гидродинамические.

Задачи МУН – повышение результативности вытеснения нефти из пласта и расширение дренируемой зоны без бурения новых скважин. В России исследованиями в данном направлении занимаются частные организации, финансируемые компаниями ТЭК (Салым Петролеум Девелопмент Н.В. совместный проект «Shell» и «Газпром Нефтегаз») и государственные институты (ИПНГ) РАН.

Директор Института проблем нефти и газа А.Н Дмитриевский считает, что разработка и внедрение новых МУН перспективнее выхода на новые территории.

Финансовые затраты на геологические исследования и формирование инфраструктуры окупятся за длительный срок, а применение инновационного метода повышения нефтеотдачи, созданного в ИПНГ на уже выработанных пластах, повысит добычу на 120 млн. тонн через 5 лет с минимальными капиталовложениями.

Без МУН к данному сроку ожидаются ежегодные убытки в размере 50-60 млн. тонн.

Центральная комиссия по разработке месторождений полезных ископаемых – ЦКР Роснедра провела ряд проверок в 2014 году и выявила несоответствие практического уровня добычи нефти, теоретически рассчитанному.

Анализ ситуации стал фундаментом для выделения перспективных направлений работы для прироста показателя:

• разработка запасов нефти категории С2;


• вовлечение остаточных запасов в разработку;


• применение новых технологий, повышающих КИН.

Российские разработки в направлении МУН, как одной из составляющих программы импортозамещения:

• Георыхление, основанное на использовании литостатического и пластового давления, создание сети фильтрационных каналов;


• “Темпоскрин-люкс – методика, увеличивающая дебит обводненной нефти с низким показателем вязкости;


• технология уменьшения водных и песочных частиц в эмульсии для укрепления прискважинной зоны.

Наиболее перспективным эксперты института называют метод плазменно-импульсного воздействия, предусматривающий создание импульсной волны, провоцирующей в зависимости от интенсивности разрыв пласта или растрескивание зоны.

Способ повышает коэффициент-проницаемость прискважинных территорий, регулирует гидродинамические связи залежи и скважины, вызывает ответные резонансные вибрации, очищает старые и формирует новые фильтрационные системы.

Причины применить плазменно-имульсную технологию:

• инициирует приток жидкости в скважину на этапе освоения вне зависимости от геологической сложности коллектора;


• повышает приемистость нагнетательных установок и выравнивает их профиль;


• увеличивает дебит добывающих скважин на поздних стадиях разработки и любой обводненности;


• положительно влияет на отдачу источников, соседствующих с обрабатываемым.

Основа методики – фундаментальные исследования академиков Я.Зельдовича и В.Глухих, профессоров А.Молчанова и В.Николаевского. Особенность – экологическая и трудовая безопасность за счет отсутствия токсичных реагентов.

Современные технологии повышения нефтеотдачи демонстрируют компании, участвующие ежегодно на выставке «Нефтегаз» в ЦВК «Экспоцентр».

Способы повышения нефтеотдачи
Способы повышения нефтеотдачи
Оборудование и технологии для нефтеотдачи