CC BY
195
УДК 553.982
РАЗВИТИЕ КЛАССИФИКАЦИОННЫХ КРИТЕРИЕВ
ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМОЙ НЕФТИ И ЕЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Ирина Германовна Ященко
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук, 634021, Россия, г. Томск, пр. Академический, 4, кандидат геолого-минералогических наук, зав. лаборатории «Научно-исследовательский информационный центр с музеем нефтей», тел. (3822)49-18-11, e-mail: [email protected]
Галина Владимировна Нестерова
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. ак. Коптюга, 3, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории электромагнитных полей, тел. (383)330-49-53, e-mail: [email protected]
В статье определены критерии отнесения нефтей к трудноизвлекаемым. С использованием базы данных по физико-химическим свойствам нефти проведен анализ пространственного распределения трудноизвлекаемых нефтей основных нефтегазоносных бассейнов мира, выявлены особенности физико-химических свойств, как нефтей с аномальными свойствами, так и нефтей в сложных условиях залегания (большая глубина, аномальные пластовые температуры, неблагоприятные коллекторы).
Ключевые слова: трудноизвлекаемые нефти, нефтегазоносный бассейн, физико-химические свойства нефтей, сероводород, пластовая температура, глубина, коллекторы.
DEVELOPMENT OF CLASSIFICATION DIFFICULT-TO-RECOVER OIL AND ITS PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES
Irina G. Yashchenko
Institute of Petroleum Chemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 634021, Russia, Tomsk, 4, Akademichesky Avenue, Ph.D. in Geology and Mineralogy, Head of the Laboratory, tel. (3822)-49-18-11, e-mail: [email protected]
Galina V. Nesterova
Trofimuk Institute of petroleum geology and geophysics, Siberian branch of Russian Academy of Science, 630090, Russia, Novosibirsk, 3, Koptyug, Ph.D., senior researcher of Laboratory of electromagnetic fields, tel. (383)330-49-53, email: [email protected]
The paper defines the criteria for classifying oils to hard-to. Using a database of physical and chemical properties of oil analysis of the spatial distribution of hard- core petroleum gas basins of the world, the peculiarities of physical and chemical properties, such as oils with anomalous properties, and petroleum in the difficult conditions of occurrence (greater depth, the abnormal formation temperatures , adverse collectors).
Key words: difficult-to-recover oils, oil-gas bearing basin, physical and chemical properties, hydrogen sulphide, reservoir temperature, depth, collectors.
Как известно, более половины всех топливно-энергетических потребностей мира обеспечиваются нефтью и газом. Одновременно с ростом добычи нефти в мире прирост ее запасов уже длительное время не компенсируется, истощается наиболее качественная часть ее ресурсов, в частности наиболее легкие, маловязкие, малосернистые нефти. Включаются в разработку трудноизвлекаемые запасы с высокой плотностью, вязкостью, сернистостью и смолистостью. Это резко меняет не только технологические параметры нефтяного сырья с неблагоприятными свойствами, но и увеличивает экологические издержки при его освоении и усиливает негативное влияние на окружающую среду.
К трудноизвлекаемым относятся запасы нефтей [1, 2], заключенные в геологически сложнопостроенных пластах и залежах или представленные малоподвижной нефтью (например, с высокой вязкостью, плотностью и высоким содержанием твердых парафинов). Они 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 (рис. 1).
Рис. 1. Основные критерии отнесения нефти к трудноизвлекаемой
Основу анализа свойств ТИН составила выборка от 50 до 5000 образцов ТИН из базы данных (БД) по физико-химическим свойствам нефти Института химии нефти СО РАН (табл. 1).
Таблица 1
Количественная характеристика описаний трудноизвлекаемых нефтей в БД
Объем выборки из БД Количество Количест
Трудноизвлекаемые нефти нефтегазон осных бассейнов во месторож дений
Нефти Тяжелая (плотность более 0,88 г/см3) 5104 119 1725
с Вязкая (вязкость более 35 мм /с при 20 С) 2510 63 892
аномаль Сернистая (содержание серы более 3 %) 865 40 358
ными Смолистая (содержание смол более 13 %) 2030 52 702
свойств Парафинистая (содержание парафинов более 6 %) 2327 58 807
ами С высокой газонасыщенностью (более 500 м3/т) 51 22 39
С низкой газонасыщенностью (менее 200 м3/т) 2668 67 1090
С высоким содержанием сероводорода (более 5%) 81 20 57
Нефти в В слабопроницаемых коллекторах (менее 0,05мдм2) 479 33 345
сложны В коллекторах с низкой пористостью (менее 8 %) 96 12 63
х ус- Большие глубины залегания (более 4500 км) 407 25 206
ловиях Пластовая температура выше 100 С 839 47 438
залегани я Пластовая температура ниже 20 0С 316 35 169
Физико-химические свойства тяжелых, вязких, сернистых, парафинистых и смолистых нефтей представлены в табл. 2, из которой видно, что такие нефти относятся к вязким (особенно сернистые нефти), высокосмолистым и среднепарафинистым (за исключением парафинистых нефтей, которые являются высокопарафинистыми и малосернистыми), с низким содержанием фракций и газовым фактором. Газовый фактор аномальных нефтей изменяется
-5
от 22 до 104 м /т, что также является одним из критериев ТИН (рис. 1). Пластовые температуры залежей изменяются от 34 до 72 0С.
Таблица 2
Физико-химические свойства тяжелой, вязкой, сернистой, парафинистой и смолистой нефти
Физико-химические показатели тяжелая вязкая сернистая парафинистая смолистая
Плотность, г/см3 0,9203 0,9144 0,9320 0,8494 0,8497
Вязкость при 20 0С, мм2/с 1866,12 2168,17 3361,37 99,38 38,76
Содержание серы, % 1,98 1,91 4,15 0,55 2,08
Содержание парафинов, % 3,91 4,21 3,89 12,98 4,73
Содержание смол, % 17,55 16,43 23,57 7,78 21,76
Содержание асфальтенов, % 5,15 4,70 8,40 1,89 5,62
Фракция н. к. 200 0С, % 12,35 12,84 13,74 20,63 15,42
Фракция н. к. 300 0С, % 28,46 29,01 28,66 40,42 30,81
Газосодержание в нефти, м3/т 38,16 25,56 22,36 104,47 43,32
Термобарические условия залегания
Температура пласта, 0С 42,68 35,94 34,33 71,59 41,08
Пластовое давление, МПа 15,68 14,28 14,53 24,54 16,56
Как уже отмечалось на рис. 1, к трудноизвлекаемым нефтям относятся нефти
3 3
с газовым фактором ниже 200 м /т и выше 500 м /т. Физико-химические
свойства нефти с низким и высоким газосодержанием представлены в табл. 3. Нефти с низким газовым фактором относятся к нефтям со средней плотностью, высоковязким, сернистым, среднепарафинистым, среднесмолистым и малоасфальтеновым, со средним содержанием фракций.
-5
Нефти с высоким газосодержанием (более 500 м /т), количество которых в БД не велико - всего 51 образец, являются легкими, маловязкими, малосернистыми, умеренно парафинистыми, малосмолистыми и малоасфальтеновыми, с высоким содержанием фракций.
Таблица 3
Физико-химические свойства нефти с различной газонасыщенностью
Физико-химические Нефти с низкой Нефти с высокой
показатели газонасыщенностью (менее 200 м3/т) газонасыщенностью (более 500 м3/т)
Объем Среднее Объем Среднее
выборки значение выборки значение
Плотность, г/см3 2522 0,86 45 0,83
Вязкость при 20 С, мм /с 1659 181,84 7 3,09
Содержание серы, % 1877 1,29 38 0,36
Содержание парафинов, % 1719 5,63 12 6,25
Содержание смол, % 1399 10,71 12 7,94
Содержание асфальтенов, % 1427 2,80 10 2,48
Фракция н. к. 200 0С, % 214 24,66 3 35,10
Фракция н. к. 300 0С, % 212 42,86 2 52,80
Газосодержание в нефти, м3/т 2667 62,85 50 707,07
Термобарические условия залегания
Температура пласта, 0С 2084 55,05 24 87,19
Пластовое давление, МПа 2130 19,75 21 27,17
Физико-химические свойства нефти с высоким содержанием сероводорода представлены в табл. 4, из которой видно, что они относятся к нефтям средней плотности и повышенной вязкости, сернистым, среднепарафинистым, среднеасфальтеновым и умеренно смолистым, с низкой газонасыщенностью.
В перечень основных критериев выделения трудноизвлекаемых запасов нефтей входит аномальная пластовая температура - выше 100 °С либо ниже 20 °С. Из табл. 5 следует, что нефти в высокотемпературных пластах являются легкими, со средней вязкостью, малосернистыми, малосмолистыми и малоасфальтеновыми, но умеренно парафинистыми. Физико-химические свойства нефтей, залегающих в пластах с низкой температурой, следующие: в среднем эти нефти являются нефтями с повышенной плотностью, сверхвязкими, сернистыми, среднепарафинистыми, умеренно смолистыми, среднеасфальтеновыми и с низким газосодержанием. Сравнение данных из табл. 5 показало, что свойства нефти сильно зависят от температурных условий залегания. Наилучшими качественными показателями обладают нефти в пластах с высокой пластовой температурой [3].
Таблица 4
Физико-химические свойства нефти с высоким содержанием сернистого газа в нефти (более 5 %)
Физико-химические показатели Объем выборки Среднее значение
Плотность, г/см3 23 0,87
Вязкость при 20 0С, мм2/с 10 49,33
Содержание серы, % 19 2,18
Содержание парафинов, % 13 4,05
Содержание смол, % 12 14,56
Содержание асфальтенов, % 11 6,23
Фракция н. к.200 0С, % 2 24,90
Газосодержание в нефти, м3/т 15 109,97
Термобарические условия залегания
Температура пласта, 0С 27 74,75
Пластовое давление, МПа 31 31,50
Таблица 5
Физико-химические свойства нефти с различной пластовой температурой
Нефти с высокой пластовой Нефти с низкой пластовой
Физико-химические температурой (более 100 °С) температурой (менее 20 °С)
показатели Объем Среднее Объем Среднее
выборки значение выборки значение
Плотность, г/см3 432 0,8251 221 0,8855
Вязкость при 20 С, мм /с 155 12,03 165 12929,34
Содержание серы, % 237 0,36 137 1,46
Содержание парафинов, % 228 9,85 126 3,87
Содержание смол, % 214 5,36 112 14,52
Содержание асфальтенов, % 203 1,27 106 3,98
Фракция н. к. 200 0С, % 75 29,41 24 18,75
Фракция н. к. 300 0С, % 64 49,10 24 33,13
Газосодержание в нефти, м3/т 117 163,63 104 36,82
Термобарические условия залегания
Температура пласта, 0С 838 119,40 318 15,37
Пластовое давление, МПа 665 38,31 267 10,04
Глубокозалегающие нефти (более 4500 м) также относятся к трудноизвлекаемым нефтям (рис. 1). Физико-химические свойств приведены в табл. 6, где показано, что в среднем глубокозалегающие нефти могут быть отнесены к легким, с повышенной вязкостью, среднесернистым, среднепарафинистым, малосмолистым, малоасфальтеновым, с высоким содержанием фракции н. к. 200 0С и средним содержанием фракции н. к. 300 0С. Выявлено высокое газосодержание в этих нефтях. В среднем пластовая температура в зоне добычи с больших глубин выше 120 °С. Трудноизвлекаемыми нефтями в соответствии с рис. 1 считаются нефти, заключенные в неблагоприятных коллекторах, к которым относятся
л
слабопроницаемые (проницаемость менее 0,05 мкм ) и низкопористые (пористость менее 8 %). В среднем нефти в слабопроницаемых коллекторах
являются нефтям со средней плотностью, сверхвязким, сернистым, среднепарафинистым, среднесмолистым, среднеасфальтеновым, с высоким содержанием фракции н. к. 200 0С и средним содержанием фракции н. к. 300 0С и с низким газосодержанием в нефти (табл. 7). Нефти в низкопористых коллекторах относятся к нефтям со средней плотностью, сверхвязким, сернистым, среднепарафинистым, среднесмолистым, среднеасфальтеновым, с высоким содержанием фракции н. к. 200 0С и с низким газосодержанием в нефти.
Таблица 6
Физико-химические свойства нефти с большой глубиной залегания
(более 4500 м)
Физико-химические показатели Объем выборки Среднее значение
Плотность, г/см3 183 0,8363
Вязкость при 20 С, мм /с 78 70,84
Содержание серы, % 123 0,50
Содержание парафинов, % 80 7,49
Содержание смол, % 70 5,42
Содержание асфальтенов, % 74 1,69
Фракция н. к. 200 0С, % 60 31,31
Фракция н. к. 300 0С, % 41 48,21
Газосодержание в нефти, м3/т 14 301,75
Термобарические условия залегания
Температура пласта, 0С 84 120,33
Пластовое давление, МПа 85 68,30
Таблица 7
Физико-химические свойства нефти, залегающих в неблагоприятных коллекторах
Нефти, залегающих в коллекторах с низкой проницаемостью (менее 0,05 мкм ) Нефти, залегающих
Физико-химические показатели в коллекторах с низкой пористостью (менее 8 %)
Объем Среднее Объем Среднее
выборки значение выборки значение
Плотность, г/см3 443 0,8712 86 0,8603
Вязкость при 20 0С, мм2/с 404 1597,91 80 6590,91
Содержание серы, % 86 1,19 17 1,41
Содержание парафинов, % 79 4,41 13 3,21
Содержание смол, % 52 10,17 7 8,20
Содержание асфальтенов, % 40 3,54 7 1,96
Фракция н. к. 200 0С, % 17 39,79 5 28,72
Фракция н. к. 300 0С, % 11 48,92 5 51,76
Газосодержание в нефти, м3/т 78 47,84 17 107,43
Термобарические условия залегания
Температура пласта, 0С 258 52,93 60 67,62
Пластовое давление, МПа 117 18,25 43 18,67
БИ 5ЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК
1. Пуртова И.П., Вариченко А.И., Шпуров И.В. Трудноизвлекаемые запасы нефти. Терминология. Проблемы и состояние освоения в России // Наука и ТЭК. - 2011. - № 6. -С. 21-26.
2. Лисовский Н.Н., Халимов Э.М. О классификации трудноизвлекаемых запасов // Вестник ЦКР Роснедра. - 2009. - № 6. - С. 33-35.
3. Полищук Ю.М., Ященко И.Г. Анализ статистической зависимости химического состава нефтей от уровня теплового потока на нефтеносных территориях России // Геология нефти и газа. - 2007. - № 4. - С. 39 - 42.
© И. Г. Ященко, Г. В. Нестерова, 2014
