CC BY
64
УДК: 622.337.1
Т.М. Магсумов, В.А. Фисейский, И.С. Галиев
КГТУ им. А.Н.Туполееа, Казань energetikakai@mail.ru
КОМПЛЕКС ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОТРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ ПРИРОДНЫХ БИТУМОВ МЕТОДОМ ПАРОГАЗОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Предлагается альтернативное парогенератору техническое средство парогазогенератор для добычи природных битумов методом парогазового воздействия. Парогаз - тепловой агент комбинированного состава по массовым долям («51% пары воды, 12% - углекислый газ, 37% - азот). Он оказывает на битумный пласт тепловое, химическое и упругое воздействие. Совокупность этих воздействий позволяет достичь более чем в два раза положительного результата по вытеснению природного битума, чем при вытеснении воздействием чистым паром.
Ключевые слова: природные битумы, технические средства для добычи, парогенератор, парогазогенератор, эффективность вытеснения паром, эффективность вытеснения парогазом, высоковязкие нефти, нефтеотдача пластов.
Проблема добычи природных битумов и высоковязких нефтей будет актуальной задачей для Российской Федерации и, в частности, для Республики Татарстан.
Возможные методы добычи высоковязких нефтей и природных битумов следующие: шахтные (карьерные), тепловые, в том числе внутрипластовое горение (Рис.1).
Шахтные Тепловые
(карьерные) методы
Внутри-
пластовое
горение
Рис. 1. Методыг добыгчи природныгх битумов.
Известна большая капиталоемкость первого способа экологические проблемы при его осуществлении. Неуправляемость процесса внутрипластового горения и экологические проблемы, привели к прекращению применения этого метода практически во всех странах.
Все страны мира (Венесуэла, Канада, Китай, США) где существует проблема добычи природных битумов используют тепловые методы. Традиционным рабочим телом в тепловых методах является его «величество» - пар, при этом эффективность паротеплового воздействия оценивается паронефтяным отношением: количеством закаченного пара в пласт, расходуемого для добычи 1 тонны нефти. Мировая статистика, включая СССР, показывает, что паро-нефтяное отношение составляет 2,5. ..3,0. Это означает, что условно примерно —1/4 и более добытой нефти сжигается в топке котла, в котором получают рабочий агент - пар. Принципиальная схема производства пара и закачки его в пласт представлена на рис. 2.
Техническими средствами, разработанными и изготовленными сотрудниками Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева (КАИ), осуществлен метод парогазового воздействия на пласты природных битумов залегающих до глубин 80...300 м. Для этих глубин наиболее рациональной является выработка парогаза в установке, распо-
ложенной на поверхности земли. Принципиальная схема производства парогаза и его закачки в нефтяной пласт представлен на рис. 3.
Парогаз - тепловой агент комбинированного состава, получаемый путем непосредственного впрыска воды в продукты сгорания углеводородного горючего с воздухом. Массовый состав парогаза 100% сухости включает индивидуальные вещества: ~50% пара воды, 12% углекислого газа и 38% азота. Таким
образом, парогаз, и , „
Ґ Ґ ’ Рис. 2. Принципиальная схема произ-
как рабочее тело, водства пара и его закачки в нефтя-
оказывает на пласт ной пласт.
Рис. 3. Принципиальная схема производства парогаза и его закачки в нефтяной пласт.
■— научно-технический журнал
3 (39) 2011 ГеоресурсЫ ЩЩ
Рис. 4. Количество добываемого природного битума на 1 тонну топлива сжигаемого в технических средствах (парогенераторах, парогазогенераторах). 1 -статистические данныге (СССР), 2 - Мор-дово-Кармальское месторождение, 3 -Ашальчинское месторождение.
Рис. 5. Комплекс оборудования для выгработки парогаза и его нагнетания в битумный пласт.
тепловое, газобарическое и химическое воздействие. Такая комбинация воздействий способствовала тому, что в Ашальчинском месторождении природных битумов в 1991-1992 гг. (с помощью экспериментального образца парогазогенераторной установки) получены весьма привлекательные цифры парогазобитумному отношению: от 0,58 т/т до 2,5 т/т. В тоже время на получение 1 т парогаза горючего требуется в — 1,7 раза меньше, чем для получения 1 т пара.
Эффективность парогазового воздействия по сравнению с эффективностью паротеплового (при опытно-промышленной эксплуатации экспериментальных образцов парогазогенераторных установок) представлена на рис. 4.
Таким образом, возможны три направления добычи высоковязких нефтей и природных битумов тепловыми методами: паротепловое, парогазовое, комбинация паротеплового и парогазового воздействий.
В 1990 году межведомственной комиссии был сдан наземный вариант автоматизированной парогазогенераторной установки испытанием его в Мордово-Кармальском месторождении природных битумов Республики Татарстан. Парогазогенераторная установка была рекомендована для серийного производства в Бугульминском опытном заводе. Это был крупный итог многолетней работы, начиная от разработки, экспериментальных исследований, заканчивая сдачей наукоемкой установки заказчику. Дальнейшие исследования и их обобщения представлены в докторской диссертации Магсумова Т.М. «Разработка научных основ, методов проектирования и инженерная реализация технических средств повышения нефтеотдачи на основе опыта ракетного двигателестроения» (1997 г.).
В 2001-2003 гг. по договору с Министерством экологии и природных ресурсов РТ приступили к созданию 2 шт. парогазогенераторных установок новой модификации производительностью 4+6 т/час, давлением рабочего тела 6,3 МПа. Поэтапно в Республике Татарстан подготавливается комплекс оборудования для возможности осуществления трех вышеуказанных направлений. Комплекс оборудования будет первым прототипом в Российской Федерации, на результатах эксплуатации которого будут осуществляться проекты промышленной добычи высоковяз-
ких нефтей и природных битумов. Принципиальная схема комплекса оборудования для выработки парогаза и его нагнетания в битумный пласт представлен на рис. 5.
Следующим этапом данного проекта является составление технико-экономического обоснования (ТЭО) с выбором данного месторождения и конкретизацией производительности и давления вырабатываемого парогаза. К составлению ТЭО необходимо привлечь многие организации и производственные предприятия со своими компетенциями в конкретной своей области.
T.M Magsumov, V.A.Fiseyskiy, I.S.Galiev. Technique for the the extraction of natural bitumen using steam and gas exposure.
In this paper the authors propose an alternative means of steam-gas generator steam generator technology for the extraction of natural bitumen using steam and gas exposure. Steam and gas heating agent of the combined structure of the mass fractions («51% water vapor, 12% - carbon dioxide, 37% - nitrogen) has on the bituminous layer thermal, chemical and elastic effects. The totality of these effects can reach more than twice the positive result of natural bitumen displacement than the displacement of the influence of clean steam.
Keywords: natural bitumen, facilities for the extraction, steam generator, steam-gas generator, sweep efficiency steam sweep efficiency steam and gas, heavy oil, extract bitumen.
Талгат Магсумович Магсумов заведующий лабораторией термодинамических и теплофизических исследований, д.тех.н., главный специалист по разработке технических парогазогенераторов для увеличения нефтеотдачи пластов, термогазогенераторов для инициирования внутрипластового горения.
Владимир Александрович Фисейский старший научный сотрудник.
Ильдар Сайдашевич Галиев младший научный сотрудник.
КГТУ им. А.Н.Туполева, Лаборатория термодинамических и теплофизических исследований.
420044, Казань, а/я 10. Тел. (843) 549-69-79.
научно-технический журнал
wa Георесурсы з (39> 2011
