CC BY
17УДК 622.276.
к.А. Щеколдин, специалист группы мониторинга проектов по разработке трудноизвлекаемых запасов УНТР, ОАО «РИТЭК», e-mail: shekoldin.k@gmail.com
исследование возможностей регулирования технологии термогазового воздействия на залежи баженовской свиты
В работе на основании особенностей реализации термогазового воздействия исследованы возможности регулирования данной технологии при изменении водовоздушного отношения и содержания кислорода в закачиваемом воздухе.
В России продолжается многолетняя негативная тенденция снижения проектной нефтеотдачи. В настоящее время ее средняя величина не превышает 30% и является одним из самых низких показателей в мировой практике нефтедобычи. Снижение проектной нефтеотдачи объясняется ухудшением структуры запасов и увеличением ихтрудноизвлекаемой доли, а также низким коэффициентом использования современных МУН на месторождениях России [1].
Основные запасы нетрадиционных углеводородов в России сосредоточены в нефтематеринских породах баженовской свиты. Отложения баженовской свиты являются аналогом нефтеносных сланцев, но отличительной их особенностью является то, что процесс преобразования органического вещества в нефть еще не завершен. Поэтому в коллекторе наряду с легкой нефтью содержатся углеводороды непосредственно в составной породообразующей части породы, называемой керогеном. Отложения баженовской свиты распространены в центральной части ЗападноСибирской низменности на площади более 1 млн км2. Они залегают на глубине в среднем 2500-3000 м, толщина колеблется в пределах от 10 до 44 м. Температура пласта по площади изменяется от 80 0С до 134 0С. Органическая часть баженовской свиты представлена двумя формами:
• жидкими углеводородами - легкой нефтью со средним содержанием 7,2% от объема породы;
• керогеном со средним содержанием 23,3% от объема породы.
нефтекерогенсодержащие породы баженовской свиты представлены двумя принципиально отличными типами:
• дренируемыми макротрещиноваты-ми коллекторами - преимущественно карбонатно-кремнистые породы;
• недренируемыми практически непроницаемыми при пластовых условиях микротрещиноватыми (порово-
трещиноватыми) коллекторами (матрицей) - преимущественно глинистые материалы и кероген. Генерация углеводородов из керогена происходила в условиях повышения температуры до 110-130 0С и выше, что, в свою очередь, из-за отсутствия оттока нефти приводило к формированию аномально высокого давления. Пустотное пространство пород баженовской свиты в зависимости от типа пород и пластовой температуры на 50-95% заполнено легкой нефтью [2]. Геологические ресурсы углеводородов баженовской свиты по различным оценкам составляют от 50 до 150 млрд т. В 2011 году Мировым энергетическим
рис. 1. фильтрационно-емкостные характеристики пород баженовской свиты
Рис. 2. Зависимость выхода нефти из пород баженовской свиты от температуры
агентством (ШЕ0-2011 г.) потенциальные геологические ресурсы нефти в баженовской свите в целом по западносибирской нефтегазоносной провинции оценены в размере 140 млрд т, а по мнению российского ученого И.И. Нестерова, запасы залежей баженовской свиты составляют 127 млрд т.
Согласно информации специалистов ГП «НАЦ РН им. В.И. Шпильмана», к 2020 году прирост запасов баженовской свиты только по Ханты-Мансийскому автономному округу - Югре может составить около 2 млрд т при внедрении соответствующих эффективных МУН.
В настоящее время огромный потенциал углеводородных ресурсов баженовской свиты используется неэффективно. Накопленный опыт свидетельствует, что применение традиционных способов разработки привело к извлечению всего 3-5% запасов нефти.
На основе обобщения и анализа промысловых и лабораторных исследований было установлено, что главная причина неэффективности разработки месторождений баженовской свиты традиционными способами определяется нестандартным характером фильтрационно-емкостных свойств ее пород.
Фильтрационно-емкостные характеристики пород баженовской свиты в значительной степени определяются уровнем температуры. С увеличением температуры для всех литотипов не-фтекерогеносодержащих пород отме-
чается увеличение общей пустотности (рис. 1.) [3].
Результаты экспериментальных исследований кернов, отобранных из пород баженовской свиты, свидетельствуют о том, что при их нагреве до 250-350 0С из микротрещиноватой породы извлекается легкая нефть, объем которой сопоставим и даже может превышать количество легкой нефти из макротрещиноватых пород (рис. 2.) [3].
Указанные выше факты стали предпосылками разработки технологии, в основу которой был положен термогазовый метод увеличения нефтеотдачи, предложенный во ВНИИнефть в 1971 г. [4].
Метод термогазового воздействия создан на основе интеграции тепловых и газовых методов увеличения нефтеотдачи и интенсификации нефтедобычи. Этот метод, несмотря на то что он базируется на физико-химических процессах, сходных с теми, что лежат в основе термических и газовых методов, в том числе и метода внутрипластово-го горения,создан на принципиально новых физических принципах, отличающихся от реализуемых в известных методах.
Новый метод предполагает закачку в пласт широко доступных рабочих агентов - воздуха и воды (рис. 3). Высокие пластовые температуры залежей баженовской свиты гарантируют безопасное ведение процесса и обеспечивают внутрипластовую генерацию высоко-
Буровые рукава для нефтегазовой промышленности іаметром до 700 мм;
WWW.NEFTEGAS.INFO
ООО «ТЕХНОДИЗЕЛЬ» РБ, г. Уфа, Индустриальное шоссе, д. 4 Тел.: +7 (347) 274-48-45; 291-25-29; 292-76-19 E-mail: ¡nfo@technodizel.ru г. Санкт-Петербург, ул. Магнитогорская, д. 11 Тел.: +7 (812) 458-44-53; +7 (911) 946-52-51 E-mail: sales@inteco.info
разработка месторождений
Рис. 3. Принципиальная схема реализации термогазового воздействия
эффективного вытесняющего газового агента, содержащего в основном азот, диоксид углерода, легкие фракции нефти. Такой состав вытесняющего агента обеспечивает смешивающееся вытеснение легкой нефти, а значит, и потенциал кардинального прироста нефтеотдачи.
Следует отметить принципиальную отличительную особенность термогазового воздействия на породы баже-новской свиты. Она заключается в том, что его применение должно обеспечить эффективное вытеснение нефти из дренируемых зон за счет формирования смешивающегося вытесняющего агента в результате самопроизвольных внутрипластовых окислительных процессов и из матрицы за счет формирования тепловой оторочки в дренируемых зонах и прогрева из них матрицы.
Эффективность термогазового воздействия в значительной мере определяется величиной водовоздушного отношения и содержанием кислорода в закачиваемом воздухе, которые наряду с темпом закачки кислородсодержащих смесей определяют эффективность извлечения нефти из залежей баженов-ской свиты.
Величина водовоздушного отношения и содержание кислорода в закачиваемом воздухе являются важными технологическими параметрами управления термогазовым воздействием на породы баженов-ской свиты. Регулирование термогазового воздействия должно обеспечить решение следующих основных задач:
1) формирование в дренируемых ли-тотипах пород, перемещающейся зоны генерации тепла;
2) прогрев максимально возможного объема нефтекерогеносодержащей не-
дренируемой матрицы до температуры 250-350 0С;
3) повышение температуры в зонах окисления до уровня, необходимого для пиролиза керогена;
4) минимизация вероятности прорыва газов, образовавшихся в результате внтутрипластовых окислительных реакций, в добывающие скважины. Регулирование термогазового воздействия должно осуществляться на основе конкретного геологического строения залежей баженовской свиты. Необходимо учитывать соотношение объемов дренируемых и недренируемых зон, а также их взаимное расположение. Очевидно, что наиболее простой способ вовлечения в разработку недренируемых зон связан с возможностью их прогрева из дренируемых зон.
Используя зависимость параметров закачки водовоздушной смеси, выполнена
Таблица 1. Параметры модели опытного участка
Расстояние между нагнетательной и добывающей скважинами 750 м
Ширина дренируемой зоны 100 м
Толщина дренируемой зоны 1 м
Пористость дренируемой зоны 0,03
Темп закачки воздуха м3 50-103 сут
на правах рекламы
1200
О 0,005 0,004 0,006 0,008 0,0]
Водовоз душное отношение, М3/м5
Рис. 4. Зависимость объема прогретой матрицы от водовоздушного отношения для обогащенного кислородом воздуха
аналитическая приближенная оценка эффективности прогрева недрени-руемых пород для условий опытного участка Средне-Назымского месторождения.
Отличительной особенностью термогазового воздействия на породы ба-женовской свиты является то, что возникающий в дренируемой зоне фронт горения, продвигаясь по пласту, прогревает окружающие недренируемые породы (матрицу) [5].
Геологическое строение опытного участка Средне-Назымского месторождения характеризуется чередованием дренируемых и недренируемых зон. Такое строение является весьма благоприятным для организации теплового воздействия на недренируемые зоны из дренируемых.
Как отмечалось выше, для организации такого воздействия необходимо сформировать тепловую оторочку в дренируемых породах, перемещение которой позволит обеспечить прогрев окружающих недренируемых матриц. Некоторые параметры модели участка термогазового воздействия, используемые в расчетах, приведены в таблице 1.
Величина тепловой оторочки, уровень ее температуры и скорость перемещения в значительной мере определяют эффективность теплового воздействия на матрицу и на эффективность извлечения из нее нефти. В свою очередь, параметры тепловой оторочки в конкретных геологических условиях в основном определяются темпом закачки кислородсодержащей смеси, ее
водовоздушным соотношением и содержанием кислорода в закачиваемом воздухе.
Существенным отличием внутри-пластовых окислительных процессов в породах баженовской свиты является то, что в качестве топлива при реализации данных процессов преимущественно используется ке-роген. Это объясняется его меньшей
Производственная компания «Химсервис» имени A.A. Зорина
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ ИАН ВИД ИСКУССТВА
L
г. Новомосковск ул. Свободы, 9 +7(43762) 2-14 77 e-mail: adm@th-s,ru
Анодные заземлители «Менделеевец» Приборы и оборудование для диагностики Услуги по диагностике трубопроводов
подвижностью по сравнению с легкой нефтью.
Таким образом, можно предположить, что формирование тепловой оторочки в дренируемых зонах будет происходить в основном за счет горения керогена.
В РЕЗУЛЬТАТЕ ВЫПОЛНЕННЫХ РАСЧЕТОВ ОТМЕЧЕНО СЛЕДУЮЩЕЕ:
• с увеличением водовоздушного отношения длина тепловой оторочки возрастает, а ее температура уменьшается;
• с увеличением водовоздушного отношения уменьшается глубина прогрева недренируемой части пород баженов-ской свиты;
• определены оптимальные значения водовоздушного отношения, при котором объем прогретой зоны максимален (рис. 4);
• оптимальное водовоздушное отношение увеличивается при закачке обогащенного кислородом воздуха и составляет в среднем от 0,01 до 0,001 м3/м3.
Водовоздушное отношение для различных вариантов содержания кислорода в закачиваемом воздухе получено аналитическим методом, поэтому оно является приближенным, но с его помощью можно качественно исследовать зависимость эффективности прогрева матрицы от технологических параметров проведения ТГВ на отложения баженовской свиты.
Выделяют ряд преимуществ и недостатков использования кислорода или обогащенного кислородом воздуха в
качестве рабочего агента при термогазовом воздействии. К основным преимуществам относится значительное снижение газового фактора в добывающих скважинах в сравнении с использованием воздуха. Использование обогащенного кислородом воздуха позволяет решить ряд проблем, связанных с закачкой рабочих агентов (например, низкая приемистость и высокая неоднородность пласта), также объемы требуемого для закачки обогащенного кислородом воздуха ниже, чем при закачке воздуха. К основным и наиболее существенным недостаткам можно отнести высокую стоимость рабочего агента в сравнении с воздухом, повышенную коррозионную активность, а также дополнительные расходы на безопасное ведение работ и обеспечение закачки [6].
ВЫВОдЫ:
1. В настоящее время проблема разработки трудноизвлекаемых запасов становится все более актуальной - увеличивается доля данного вида запасов в общей структуре сырьевой базы России.
2. Огромные нетрадиционные ресурсы нефти в России сосредоточены в нефтематеринских породахбаженовской свиты, распространенной в Западной Сибири на площади более 1 млн км2.
3. Огромный потенциал для воспроизводства сырьевой базы нефтедобычи России не используется, так как освоение месторождений баженовской сви-
ты ведется традиционными методами, основанными на использовании естественного режима истощения пластовой энергии и заводнения.
4. Отличительной особенностью баженовской свиты является то, что вследствие незавершенности преобразования органического вещества в коллекторе наряду с легкой нефтью углеводороды содержатся в составной породообразующей части - керогене.
5. Принципиальная отличительная особенность термогазового воздействия на породы баженовской свиты заключается в том, что его применение может обеспечить не только эффективное вытеснение нефти из дренируемых зон за счет трансформации закачиваемого воздуха в эффективный смешивающийся агент, но и извлечение нефти из матрицы и углеводородов из керогена за счет теплового воздействия на них.
6. Эффективность теплового воздействия на матрицы в значительной мере определяется величиной водовоздушного отношения и содержанием кислорода в закачиваемом воздухе, управление которыми наряду с темпом закачки воздуха определяет эффективность извлечения нефти из пород баженовской свиты.
7. Определены оптимальные значения водовоздушного отношения при реализации технологии термогазового воздействия на участке Средне-Назымского месторождения для различных вариантов содержания кислорода в закачиваемом воздухе: от 0,01 до 0,001 м3/м3.
Литература:
1. Концепция программы преодоления падения нефтеотдачи. Комитет ГД РФ по природным ресурсам и природопользованию совместно с ОАО «Зарубежнефть», ОАО «Газпром нефть» и ОАО «РИТЭК», 2006.
2. Грайфер В.И., Боксерман А.А. Термогазовая нанотехнология воздействия на низкопроницаемые нефтяные пласты баженовской свиты. - Материалы конференции «Наноявления при разработке месторождений углеводородного сырья: от наноминералогии и нанохимии к нанотехнологиям», М., 18-19 ноября 2008.
3. A. Zolotukhin, A. Bokserman, V. Kokorev, K. Shchekoldin. New Upstream and Downstream Technologies for Extra Heavy Oils. SPE Heavy Oil Conference Canada held, Calgary, Alberta, Canada, 2012.
4. Боксерман А.А. Результаты и перспективы применения тепловых методов воздействия на пласт. В кн. Тепловые методы воздействия на пласт (Материалы отраслевого семинара, состоявшегося 5-8 октября 1971 г. в г. Ухта). ВНИИОЭНГ, Москва, 1971.
5. Кокорев В.И. Основы управления термогазовым воздействием на породы баженовской свиты применительно к геологическим условиям Средне-Назымского и Галяновского месторождений. Нефтепромысловое дело, 2010, № 6.
6. Partha S. Sarathi. In situ combustion handbook. Principles and practices// National petroleum technology office U.S. department of energy Tulsa, Oklahoma, 1999.
Ключевые слова: термогазовый метод, баженовская свита, кероген, обогащенный кислородом воздух, синтетическая нефть, пиролиз, малопроницаемая матрица, технология теплового воздействия.
Карим МАСИМОВ
Премьер-министр, Республика Казахстан
2-3 октября 2012, Астана, Казахстан, Дворец Независимости
VII ЕВРАЗИЙСКИЙ ФОРУМ KAZENERGY
МИР В ЭПОХУ ПЕРЕМЕН:
Формирование устойчивого энергетического будущего
Мухаммед Бин Загин Аль-Хамили
Министр энергетики, ОАЭ
Герхард ШРЁДЕР
33-й Канцлер Германии, член Совета директоров, Председатель Комитета акционеров Nord Stream AG
KAZENERGY
EURASIAN R
□0ОИНИ
Д-р Кристоф ФРЕЙ
Генеральный Секретарь,
Мировой
Нефтяной Совет
Рандал ГОССЕН
Экс-Президент, Мировой Нефтяной Совет
Мехмет
ХИЛМИ ГЮЛЕР
Экс-Министр энергетики и природных ресурсов, Турция
Джон ХОВАРД
25-й Премьер-министр, Австралия
Кямаладдин
ГЕЙДАРОВ
Министр по
чрезвычайным
ситуациям,
Азербайджанская
Республика
Леонид
БОХАНОВСКИЙ
Генеральный Секретарь, Форум стра н-эксп ортёров газа
Робин ВЕСТ
Председатель, PFC Energy
Ричард ДЖОНС
Заместитель
Исполнительного
директора,
Международное
энергетическое
агентство
Ларри КИНГ
Ведущий Larry King Live (1985-2010)
УЧАСТНИКИ ПРОШЛЫХ ФОРУМОВ
ГЕНЕРАЛЬНЫЕ СПОНСОРЫ ПРОШЛЫХ ФОРУМОВ
ВЙЯЙЁИЯвВ
TENGIZCHEVROIL
(abllnta
Total
BG GROUP
ПРИ ПОДДЕРЖКЕ
Правительство Республики Казахстан
АККРЕДИТОВАННЫЙ
ОРГАНИЗАТОР
теса
ПО ВОПРОСАМ ПРОГРАММЫ
ПО ВОПРОСАМ РЕГИСТРАЦИИ
СО-ОРГАНИЗАТОРЫ ПРОШЛЫХ ФОРУМОВ I
WORLD ENERGY COUNCIL CONSEIL MONDIAL DE L'ENERGIE FT FINANCIAL TIMES
МЕДИА-ПАРТНЕРЫ ПРОШЛЫХ ФОРУМОВ j
Рамазан Жампиисов
Менеджер проекта т: +7 7172 794 985 с: +7 701 888 7080 м: ramazan@kazenergy.com
Арман Сапаргалиев
Менеджер проекта т: +7 7172 790 204 с; +7 701 555 5271 м: arman@kazenergy.com
Татьяна Щегольская
Менеджер по продажам т: +7 495 935 73 50 ф: +7 495 935 73 51 m: schegelskaya@ite-expo.m
Нитин Триведи
Менеджер проекта т: +44 (0) 20 7596 5092 nitin.trivedi@ite-exhibitions.com
СЮ1
HYP МЕДИА
УЧРЕДИТЕЛЬ
