Международная научнопрактическая конференция «УВ ИННОВАЦИИ-РЕЧИЦА-2013» Термогазовый метод увеличения нефтеотдачи: Состояние и перспективы применения А.А.Боксерман, А.А.Цуканов*, П.А.Гришин, А.В.Исаева ОАО «Зарубежнефть» Сущность термогазового метода повышения нефтеотдачи (ТГВ) Интегрированный метод увеличения нефтеотдачи, сочетающий в себе тепловое и газовое воздействие, был предложен в 1971 г. и получил название «термогазовый» метод. Закачка воздуха и его трансформация в эффективные вытесняющие агенты (CO2, CO, H2O(пар), CH, ШФЛУ) за счет внутрипластовых окислительных и термодинамических процессов. Использование природной энергетики пласта – повышенной пластовой температуры (выше 65-70оС) для самопроизвольного инициирования внутрипластовых окислительных процессов и формирования высокоэффективного вытесняющего агента. Широкая доступность и низкая стоимость базовых закачиваемых агентов – воздуха и воды. Полная внутрипластовая утилизация кислорода. Наличие катализаторов в пласте (CuO, MnO2, Cr2O3, NiO, CoO и др.) приводит к снижению температуры инициации самопроизвольных окислительных процессов. 2 Механизм термогазового воздействия уровень пластовой температуры Характерные зоны при термогазовом воздействии 3 Технологические результаты промысловых испытаний закачки воздуха на месторождениях легкой нефти согласно международному соглашению «ИНТЕРНЕФТЕОТДАЧА» МНТК «Нефтеотдача» (СССР) – НК «Амоко» (США) Объекты Гнединцы (Украина) MPHU (США) Пластовая температура, °C Некоторые технологические результаты 48 Прирост нефтеотдачи – 8 п.п. Нефтеотдача – 68%. Увеличение добычи нефти в 2-4 раза. Дополнительная добыча легких фракций – 25%. Полная утилизация кислорода. 110 Увеличение добычи нефти в 2-4 раза. Нефтеотдача – 60%. Дополнительная добыча легких фракций – 15% от дополнительной добычи нефти. Полная утилизация кислорода. Гнединцы (СССР) – истощенное после заводнения меторождение легкой нефти. MPHU (США) – низкопроницаемый карбонатный (доломиты) коллектор, легкая нефть. 4 ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОГАЗОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В США (по данным "Oil & Gas Journal" №4, 2004 г. и №4, 2012 г.) Проекты применения термогазового МУН в США (2011 г.) Месторождение Год начала реализации проекта Тип Порист Проницае колле ость, % мость, мД ктора Глубина, м Вязкость нефти, сП Годовая добыча Темпера Нефтеот общая/за счет МУН, тура, °С дача, % тыс.т./год 20/20 Рентабельность Усп. 49/49 Усп. 20/20 Усп. 637/637 Усп. 102 60 34 40 53 2 102 53 29/29 Усп. 2 580 2 102 64 23/23 Усп. 10 2 580 2 102 64 18/18 Усп. 20 10 2 580 2 102 64 40/40 Усп. Д 17 10 2 680 1.44 93 48 21/8 Усп. 2002 Д 17 10 2 680 1.44 93 46 78/5 Об. 2002 Д 17 10 2 530 1.44 93 28 83/38 Об. Medicine Pole Hills Unit 1985 Д 17 15 2 900 2 110 West Medicine Pole Unit 2001 Д 17 10 2 900 2 102 South Medicine Pole Unit 2003 Д 17 10 2 800 2 106 Cedar Hills North Unit 2002 Д 18 10 2 740 2 West Cedar Hills Unit 2003 Д 17 10 2 740 Buffalo 1979 Д 20 10 West Buffalo 1987 Д 20 South Buffalo 1983 Д Pennel Phase 1 2002 Pennel Phase 2 Little Beaver 5 Рост количества проектов по термогазовому воздействию в мире Проекты: West Hackberry, Montana, North and South Dakota (США) • Handil Field (Индонезия) • Hu 12 Block, Zhong Yuan Field (Китай) также • Rio Preto West (Бразилия) • Kenmore Oilfield (Австралия) • Мексика: offshore project • Норвегия: Ekofisk, offshore project • Япония: mature fields Динамика применения методов ISC и HPAI [Moritis, 2008]. Количество проектов по применению ТГВ на карбонатных коллекторах в США продолжает расти. Более 80% проектов уже экономически успешно. Остальные, ожидается, выйдут на рентабельность в будущем. 6 Добыча нефти в США за счет применения термогазового метода Добыча нефти, тыс. тонн/год 1200 1000 971 800 964 1018 774 600 400 200 148 0 2003 2005 2007 2009 2011 Динамика годовой добычи нефти в США за счет применения термогазового метода увеличения нефтеотдачи за последнее десятилетие, тыс. тонн/год. 7 Мировой опыт применения различных методов увеличения нефтеотдачи Согласно мировому опыту наибольшее распространение среди методов увеличения нефтеотдачи имеют тепловые и газовые методы. При этом тепловые чаще применяются на терригенных коллекторах, газовые на карбонатах и др. Тепловые методы 700 600 Количество проектов • Газовые методы 500 Физико-химические методы (полимеры, гели, ПАВ, щелочь) 400 300 200 100 0 Песчанники КАРБОНАТЫ Другие породы Мировой опыт применения МУН на коллекторах различного литологического состава по данным 1507 проектов [Альварадо, Манрик, 2011]. Термогазовый метод является интегрированным – и газовый, и тепловой. 8 Применение термогазового метода в СССР, РФ и СНГ Термогазовый метод в СССР освоен на истощенном высокопродуктивном Гнединцевском меторождении. В последние годы в ряде нефтяных компаний ведется работа по обоснованию и подготовке промысловых испытаний термогазового метода в различных геологопромысловых условиях, в их числе: ОАО «РИТЭК» (Галяновское и Средне-Назымское месторождения баженовской свиты); ОАО «Зарубежнефть» (залежи Центрально-Хоравейского поднятия с карбонатными и низкопроницаемыми коллекторами в Ненецком автономном округе); РУП «ПО «Белоруснефть» (Вишанское месторождение, карбонатный коллектор) ОАО «Сургутнефтегаз» (Ай-Пимское и Маслиховское месторождения баженовской свиты); ОАО «Газпром нефть» (Приобское месторождение); 9 Пример принципиальной схемы термогазового воздействия на пласты баженовской свиты Зона Зона Зона смеш. Нефтяной горения пара вытеснения вал Теплоперенос Образование трещин Матрица (недренируемая зона) Воздух+вода Дренируемая зона Выход дополнительной нефти из матрицы Матрица (недренируемая зона) Эффективность теплового воздействия на матрицу определяется: - темпами закачки в пласт воды и воздуха; - величиной водовоздушного отношения. 10 Применение ТГВ для разработки месторождений с высоковязкой нефтью При разработке глубокозалегающих залежей высоковязкой нефти закачка пара с поверхности через нагнетательные скважины может быть низкоэффективной вследствие теплопотерь и превращения пара в воду при прохождении по колонне труб от устья нагнетательной скважины до забоя, а при отдалении фронта вытеснения от нагнетательной скважины использование пара в качестве вытесняющего агента становится невозможным (даже при использовании термокейсов). Поэтому для месторождений, содержащих вязкие и высоковязкие нефти, предлагается реализация метода ТГВ, основанного на внутрипластовой генерации пара посредством закачки водовоздушной смеси и реализации процесса внутрипластового горения. В результате обеспечивается генерация пара в пластовых условиях на фронте горения. Данный метод запатентован ОАО «Зарубежнефть». 11 Внутрипластовая генерация пара на основе термогазового воздействия Принципиальные особенности предлагаемого способа разработки в нагнетательные скважины предварительно закачивают теплоноситель для прогрева пласта до температуры не ниже 65°С в окрестности скважины радиусом 5-20 м; закачка водовоздушной смеси; водовоздушное отношение закачиваемой смеси определяют из соотношения: В – водовоздушное отношения закачиваемых компонентов в продуктивный пласт; B rк 3850Св Т н Т зак rп x Cв – удельная теплоемкость воды, при температуре Тзак≤Т<Тн; rn – теплота парообразования; rK – выделение тепла при сгорании одного килограмма кислорода; x – сухость пара; Tн – температура насыщенного пара; Тзак – температура закачиваемой воды 12 Нейтрализация влияния глин на основе термогазового воздействия («Спекание глин») Для коллекторов с высоким содержанием глинистого материала термогазовое воздействие может быть использовано для нейтрализации вредного влияния глин. o k(T)/k(T=100 C) Лабораторные данные, полученные в ОАО «ВНИИнефть», указывают на увеличение проницаемости глиносодержащих коллекторов с увеличением температуры. 10 8 6 4 2 0 0 100 200 300 400 Температура обжига, о С 500 600 На графике: отношение коэффициентов проницаемости глиносодержащего коллектора в зависимости от температуры Положительное решение о выдаче патента от 2013 г. Номер заявки на изобретение № RU 2012100686 «Обработка призабойной зоны низкопроницаемого заглинизированного пласта с целью повышения его проницаемости» 13 Некоторые дальнейшие пути развития термогазового метода Повышение эффективности технологии термогазового воздействия выбор оптимального режима воздействия (темпы закачки, ВВО, режимы скважин) использование воздуха, обогащенного кислородом, в качестве рабочего агента циклическое термогазовое воздействие использование преимуществ рабочих агентов в сверхкритическом состоянии (большие глубины – азот в СКС) 14 Закачка обогащенного кислородом воздуха Применение в качестве закачиваемого агента обогащенную кислородом смесь: Компрессорные станции на нагнетательных скважинах дополняются системой газоразделения на входе, например, газоразделительной установкой, основанной на мембранной технологии, это позволяет производить: Закачку обогащенного кислородом воздуха с содержанием O2 25-45%, Закачку обогащенной водовоздушной смеси – смеси воды с обогащенным воздухом. 15 Сочетание термогазового воздейстия с циклическим воздействием Положительные эффекты от циклической закачки воздуха: • Вовлечение «новой» нефти в разработку. • Предотвращение прорывов газа в добывающие скважины. • Улучшение охвата воздействием и вытеснением. • Повышение нефтеотдачи (даже при добыче на одной скважине). 16 Вместо заключения Современные негативные тенденции в мировой и отечественной нефтедобыче можно преодолеть только за счет прогресса в отрасли – развития современных технологий повышения нефтеотдачи пластов и их интеграции. Дальнейшее развитие термогазового метода и его модификаций позволит существенно повысить величину извлекаемых запасов, в том числе освоить нетрадиционные запасы УВ сырья, такие как нефтекерогенсодержащие породы широко распространенной баженовской свиты. 17 Благодарю за внимание!