CC BY
112
VeSOk IG Komi SC UB RAS, November, 2014, No 11
*
УДК 553.982
ГЛУБ0К03АЛЕГАШЩИЕ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫЕ НЕФТИ: ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
И. Г. Ященко
Институт химии нефти Сибирского отделения РАН, Томск [email protected]
Дана классификация видов трудноизвлекаемых нефтей как основы прироста нефтедобычи в среднесрочной перспективе в связи с истощением легкодоступных запасов. На основе анализа информации из базы данных Института химии нефти изучены особенности пространственного размещения и физико-химические свойства трудноизвлекаемых глубинных нефтей. Результаты исследования могут быть использованы при разработке новых и усовершенствовании существующих методов и технологий нефтепереработки и транспортировки нефтей с аномальными физико-химическими свойствами, а также при решении других задач нефтяной отрасли.
Ключевые слова: трудноизвлекаемые нефти, классификация нефтей, нефтегазоносный бассейн, глубокозале-гающие нефти, физико-химические свойства нефтей.
DEEP TIGHT OIL: REGULARITY OF DISTRIBUTION AND PHYSICAL
AND CHEMICAL PROPERTIES
I. G. Yashchenko
Institute of Petroleum Chemistry, Siberian Branch of the RAS, Tomsk
The article gives a classification of the different types of hard-to-recover oils, considered as the basis of growth in oil production in the medium term due to the depletion of easily accessible reserves. Based on analysis of data from the database of the Institute of Petroleum Chemistry, studied the characteristics of spatial distribution and physical and chemical properties of deep tight oils. The results can be used in the development of new and improvement of existing methods and technologies of refining and transportation of oil with abnormal physical and chemical properties, as well as to solve other problems of the oil industry.
Key words; hard-to-recover oils, oil classification, oil-bearing basin, oils, physical and chemical oil characteristics.
Как известно, более половины всех топливно-энергетических потребностей мира обеспечиваются нефтью и газом. Поскольку рост добычи нефти в мире уже длительное время не компенсируется приростом ее запасов, истощается наиболее качественная часть ее ресурсов с более благоприятными условиями залегания. Включаются в разработку труд-ноизвлекаемые запасы с высокой плотностью, вязкостью, сернистос-тью и смолистостью. Это не только резко меняет технологические параметры нефтяного сырья с неблагоприятными свойствами, но и увеличивает экологические издержки тер-
риторий при его освоении и усиливает негативное влияние на окружаю -щую среду.
К трудноизвлекаемым запасам относятся запасы нефтей, заключенные в геологически сложнопостроен-ных или глубокозалегающих пластах либо представленные малоподвижной нефтью [1 — 7]. Такие нефти характеризуются сравнительно низкими дебитами скважин, обусловленными низкой продуктивностью пластов, неблагоприятными условиями залегания нефти (газонефтяные залежи, глубина более 4500 м и др.) или аномальными физико-химическими свойствами.
В настоящее время понятие трудноизвлекаемых запасов и трудно-извлекаемых нефтей (ТИН) и их классификация в литературе разработаны недостаточно. В связи с этим целью настоящей работы явились определение и классификация ТИН, а также анализ их физико-химических свойств.
Классификация трудноизвлекаемых нефтей
Наиболее обоснованный подход к определению понятия трудноизвле-каемых запасов был предложен в работе, где были сформулированы основные принципы и критерии отне-
□
'ёестНмс ИГ Коми НЦ УрО РАН, ноябрь, 2014 г., № 11
сения запасов нефти к трудноизвлека-емым [3]. На основе обобщения этих критериев и с учетом предложений других специалистов представлена классификация основныгх видов труд-ноизвлекаемых нефтей, согласно которой к трудноизвлекаемым можно относить нефти с нижеперечисленными свойствами и условиями залегания:
1) с аномальными физико-химическими свойствами (высокие вязкость и плотность, высокое содержание парафинов, смол и асфальтенов);
2) заключенные в водонефтяныж и газонефтяныж зонах;
3) с высокой (более 500 м3/т) или низкой (менее 200 м3/т) газонасыщенностью либо при наличии в растворенном и/или свободном газе агрессивных компонентов (сероводород, углекислота) в количествах, требующих применения специального оборудования при бурении скважин и добыче нефти;
4) залегающих на больших глубинах (более 4500 м);
5) с пластовой температурой 100 °С и выше либо ниже 20 °С (из-за низкой разницы между пластовой температурой и температурой застывания парафина и смол);
6) с высокой степенью обводненности продукции (до 75—80 %);
7) заключенные в слабопроницае-мыж (проницаемость менее 0.05 мкм2) и низкопористых (пористость менее 8 %) коллекторах;
8) залегающие на территории распространения многолетнемерзлых пород на глубине более 100 м.
С учетом вышеизложенного, на основе статистического анализа информации из базы данныж (БД) по физико-химическим свойствам нефти
Института химии нефти СО РАН, которая в настоящее время включает описания более 23800 образцов нефтей из 5800 нефтяныж месторождений, нами составлена классификация труд-ноизвлекаемых нефтей (табл. 1), в которой кроме видов ТИН указано количество нефтегазоносных бассейнов (НГБ) и месторождений для различ-ныж видов ТИН. Примерно 19000 в БД образцов относятся к различным видам ТИН. Как видно из табл. 1, тяжелые нефти представлены в БД выборкой с наибольшим количеством (5378) образцов [8].
Особенности
трудноизвлекаемых нефтей
с большой глубиной
залегания
Глубокозалегающие (более 4500 м) нефти относятся к трудноизвлекаемыш нефтям со сложными условиями залегания (табл. 1). На рисунке показано распределение нефтегазоносныж бассейнов с глубокозалегающими нефтя-ми. Большое количество месторождений с такими нефтями находится в Северо-Кавказском, Западно-Сибирском, Прикаспийском, Таримском нефтегазоносных бассейнах, а также в бассейнах Мексиканского залива и Австралии (Перт). Самыми глубокими скважинами отличаются следующие месторождения: Халахатанг (6640— 7070 м), Туопутай (6400—6750 м) и Аидинг (6140—6330 м) Таримского бассейна, Медисин-Ривер (6300— 6980 м) и Кроссфилд (6733 м) Западно-Канадского бассейна, Шах-Дениз (6500—6688 м) Южно-Каспийского бассейна, Гомес (6050—7022 м) и Лин-терна (6560 м) Пермского бассейна, Малосса (6250 м) Адриатического НГБ и т. д. Уникальными и крупны-
ми по своим запасам являются следующие месторождения: Уренгойское и Самбургское (Западно-Сибирский НГБ), Тенгиз, Кашаган, Каламкас, Астраханское и Королевское (Прикаспийский бассейн), Бач-Хо (Вунг-Тау), Шаз-Дениз (Северо-Кавказский НГБ) и Пембина (Западно-Канадский бассейн).
В России залежи большой глубины характерны в основном для Западно-Сибирского и Северо-Кавказского НГБ — 32 и 35 месторождений соответственно, из которых выделяются Ханкальское (5800 м), Новолакское (5650 м), Андреевское (5600 м) и Самурское (5480 м) из Северо-Кавказского бассейна и Геологическое (5750 м), Лукьявинское (5664 м), Уренгойское (5520 м), Ен-Яхинское (5200—5500 м) и Самбургское (5480 м) из Западно-Сибирского бассейна. В Тимано-Печорском бассейне три месторождения — Восточно-Сарутаюское, Вуктыльское и Козла-юское — имеют скважины в интервале глубин 4520—5090 м. В Волго-Уральском НГБ два месторождения — Антиповско-Балыклейское и Зай-кинское — отличаются глубинными скважинами.
В рассматриваемой выборке неф-тей большинство составляют палеозойские нефти — более 53 %, 1/3 нефтей залегает в мезозойских породах, около 14 % — в кайнозойских.
Физико-химические свойства мировой нефти с большой глубиной залегания приведены в табл. 2, где показано, что в среднем глубокозале-гающие нефти могут быть отнесены к легким, с повышенной вязкостью, среднесернистым, среднепарафини-стым, малосмолистым, малоасфаль-теновым, с высоким содержанием
Таблица 1
Количественная характеристика информации в БД о трудноизвлекаемых нефтях
Виды трудноизвлекаемых нефтей Объем выборки из БД Количество бассейнов Количество месторождений
Нефти с аномальными свойствами Тяжелая (плотность более 0.88 г/см3) 5378 126 1792
Вязкая (вязкость более 35 мм2/с при 20 °С) 2622 68 915
Сернистая (содержание серы более 3 %) 908 40 374
Смолистая (содержание смол более 13 %) 2157 54 730
Парафинистая (содержание парафинов более 6 %) 2477 60 844
С высокой газонасыщенностью (более 500 м3/т) 78 24 51
С низкой газонасыщенносгью (менее 200 м3/т) 2875 67 1141
С высоким содержанием сероводорода (более 5 %) 125 19 65
Нефти в сложных условиях залегания В слабопроницаемых коллекторах (менее 0.05 мдм2) 618 37 419
В коллекторах с низкой пористостью (менее 8 %) 98 16 70
Большие глубины залегания (более 4500 км) 438 29 213
Высокая пластовая температура (выше 100 ° С) 869 47 458
Низкая пластовая температура (ниже 20 °С) 334 37 186
] Территория континентов ^^ Нефтегазоносные бассейны
| Нефтегазоносные бассейны с глубокозалегающими нефтями
Размещения нефтегазоносных бассейнов с глубокозалегающими нефтями: 1—9 — бассейны в Северной и Южной Америке: 1 — Западно-Канадский, 2 — Грин-Ривер, 3 — Западный Внутренний, 4 —Пермский, 5 — Мексиканского залива, 6 — Маракаибский, 13 — Центрально-Предандийский, 8 — Оринокский, 9 — Сантос; 10—25—бассейны в Евразии: 10 — Адриатический, 11 — Аквитанский, 12 — Венский, 13 — Центрально-Европейский, 14 — Карпатский, 15 — Днепровско-Припятский, 16 — Волго-Уральский, 17 — Тимано-Печорский, 18 — Западно-Сибирский, 19 — Северо-Кавказский, 20 — Южно-Каспийский, 21 — Прикаспийский, 22 — Таримский, 23 — Сычуань-ский, 24 — Северо-Тайваньский, 25 — Вунг-Тау; 26 — бассейн в Австралии —Перт
Âecmfywc ИГ Коми НЦ УрО РАН, ноябрь, 2014 г., № 11
Таблица 2
Физико-химические свойства мировой нефти с большой глубиной залегания
Физико-химические показатели Объем выборки Среднее значение
Плотность, г/см3 199 0.8339
Вязкость при 20 °С, мм2/с 90 137.98
Содержание серы, мае. % 136 0.41
Содержание парафинов, мае. % 95 7.36
Содержание смол, мае. % 91 5.45
Содержание асфальтенов, мае. % 77 1.51
Фракция н. к. 200 "С, мае. % 75 29.33
Фракция н. к. 300 "С, мае. % 56 47.65
Фракция н. к. 350 "С, мае. % 33 59.40
Газосодержание в нефти, м3/т 20 448.43
Термобарические условия залегания
Температура пласта, °С 94 117.09
Пластовое давление, МПа 102 60.17
фракции н. к. 200 °С и средним содержанием фракции н. к. 300 °С. Выявлено высокое газосодержание в этих нефтях. Как видно из табл. 2, в среднем пластовая температура в зоне добычи с больших глубин выше 117 °С, что в свою очередь может нести угрозу возникновения экологических последствий добычи и освоения высокотемпературных нефтей.
Тимано-печорские глубинные нефти отличаются от других нефтей мира содержанием серы— среднее значение — 0.48 %, северо-кавказские нефти — содержанием парафинов, концентрация которых в среднем составила 7.72 %, а волго-уральские нефти — повышенным содержанием дизельных фракций (табл. 2).
Заключение
В связи с сокращением запасов легкодоступных нефтей в мире наблюдается рост доли трудноизвлекаемых запасов в общем объеме добываемой нефти, что ведет к непрерывному усилению негативного влияния на окружающую среду нефтедобычи, транспортировки и нефтепереработки.
Представлена классификация трудноизвлекаемыгх нефтей. С использованием базы данных по физико-химическим свойствам нефти, разработанной в Институте химии нефти СО РАН, проведен анализ пространственного распределения трудноизвлекае-мыгх глубокозалегающих нефтей в основных нефтегазоносных бассейнах мира, вышвлены особенности их физико-химических свойств.
Литература
1.Пуртова И. П., Вариченко А. И., Шпуров И. В. Трудноизвлека-емые запасы нефти: Терминология: Проблемы и состояние освоения в России // Наука и ТЭК. 2011. № 6. С. 21—26. 2. Ибраев В. И. Прогнозирование напряженного состояния коллекторов и флюид оупоров нефтегазовых залежей в Западной Сибири. Тюмень: ОАО «Тюменский дом печати», 2006. 208 с. 3. Лисовский Н. Н., Халимов Э. М. О классификации трудноизвлекаемых запасов // Вестник ЦКР Роснедра. 2009. № 6. С. 33—35. 4. Халимов Э. М. Геотехнологии разведки и разработки нефтяных месторождений: Избранные труды (1958—2000 гг.). М.: ИГиРГИ, 2001. 656 с. 5. Халимов Э. М. Концепция дифференцированной ставки налога на добычу полезных ископаемых // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2004. № 11. С. 44—50.
6. Лукьянов Э. Г., Тренин Ю. А., Дере-вягин А. А. Достоверность геолого-геофизической информации для оценки извлекаемых (рентабельных) запасов нефти // Нефтегазовое дело. 2008. № 1. http://www.ogbus.ru/ authors/Lukyanov/Lukyanov_ 1 .pdf.
7. Якуцени С. П. Распространенность углеводородного сырья, обогащенного тяжелыми элементами-примесями: Оценка экологических рисков. СПб.: Недра, 2005. 372 с. 8. Ященко И. Г., Полищук Ю. М. Трудноизвле-каемые нефти: физико-химические свойства и закономерности разме-
щения / Под ред. А. А. Новикова. Томск: В-Спектр, 2014. 154 с.
References
l.Purtova I. P., Varichenko A. I., Shpurov I. V. Trudnoizvlekaemye zapasy nefti. Terminologiya. Problemy isostoyanie osvoeniya v Rossii (Tight oil reserves. Terminology. Problems and development in Russia), Nauka i TEK, 2011, no 6, pp. 21—26.
2.Ibraev V. I. Prognozirovanie napryazhennogo sostoyaniya kollektorov i flyuidouporov neftegazovykh zalezhei v Zapadnoi Sibiri (Forecast of stress condition of reservoirs and seals in West Siberia), Tumen, 2006, 208 pp.
3. Lisovskii N. N., Khalimov E. M. O klassifikatsii trudnoizvlekaemykh zapasov (Classification of tight reserves), 2009, no 6, pp. 33—35.
4. Khalimov E.M. Geotekhnologii razvedki i razrabotki neftyanykh mesto-rozhdenii. Izbrannye trudy (1958-2000gg.) (Geotechnologies of exploration of oil fields), Moscow, IGiRGI, 2001, 656 pp.
5.Khalimov E.M. Kontseptsiya differentsirovannoi stavki naloga na dobychupoleznykh iskopaemykh (Concept of differentiated tax rate for recovery of mineral reserves), Geologiya, geofizika i razrabotka neftyanyh i gazovyh mesto-rozhdeni, 2004, no 11, pp. 44—50.
6.Lukyanov E.G., Trenin Yu.A., Derevyagin A.A. Dostovernost geologo-geofizicheskoi informatsii dlya otsenki izvvlekaemykh (rentabelnykh) zapasov nefti (Confidence of geological and geophysical information to assess oil productive capacity), Neftegazovoe delo, 2008, no 1, http : //www. ogbus. ru/ authors/Lukyanov / Lukyanov_1.pdf.
7.Yakutseni S.P. Rasprostranennost uglevodorodnogo syrya, obogaschennogo tyazhelymi elementami-primesyami. Otsenka ekologicheskikh riskov (Development of hydrocarbons with heavy admistures. Appraisal of ecological risks), Saint-Petersburg: Nedra, 2005, 372 pp.
8. Yaschenko I.G., Polischuk Yu.M. Trudnoizvlekaemye nefti: fiziko-himicheskie svoistva i zakonomernosti razmescheniya (Tight oils: physical and chemical features and laws of occurrence), Tomsk: V-Spektr, 2014, 154 pp.
Рецензент к. г.-м. н. H. H. Тимонина
