CC BY
38
УДК 622.276.57
И. Г. Мусин, Д. В. Прощекальников, Е. И. Кульментьева, Р. Р. Рамазанов, С. Д. Солодов, А. И. Гурьянов
ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ НЕФТЯНОЙ СКВАЖИНЫ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАССЕТНОГО ПРОТОЧНОГО ХИМРЕАКТОРА (ПХР)
С ЦЕЛЬЮ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТА
Ключевые слова: скважина, пласт, синтез-газ, проточный реактор, месторождение.
Предложена инновационная технология выработки синтетического газа, позволяющая реанимировать старые нерентабельные обводненные месторождения нефти высокоэффективным теплогазовым споообом (за счет выработки синтетического газа и циклической закачки синтетического газа и горячей воды в пласт), поддержать естественные реакции синтеза углеводородов, протекающие в нефтяном пласте, и тем самым увеличить нефтегазоотдачу. Произведена оценка эффективности обработки призабойной зоны скважины с использованием ПХР в пульсационном режиме.
Keywords: well, formation, synthesis gas, flow reactor, a deposit.
Offer innovative technology generate synthetic gas, allowing revive old unprofitable watered oilfield highly teplogazovym spooobom (by producing synthetic gas and cyclic injection of synthetic gas and hot water in the reservoir), to support the natural hydrocarbon synthesis reaction occurring in the oil reservoir, and thereby increase oil and gas output. An assessment of the effectiveness of treatment of bottomhole zone using a pulsating.
Введение
Для повышения дебита нефтяных скважин часто применяется обработка ее призабойной зоны. Для этого имеется ряд технологий с использованием кислот и растворителей [1], [2], [3]. Их эффективность и экономическая целесообразность зависит от использования химических реагентов, которые производятся различными фирмами изготовителями. Чтобы исключить такую зависимость от производителя, целесообразно использовать реагенты, синтезируемые непосредственно на скважине.
Одной из наиболее перспективных альтернатив химических присадок является смесь монооксида углерода (СО) и водорода (Н), получившая название "синтез-газ". В зависимости от способа получения соотношение СО:Н2 варьирует от 1:1 до 1:3. Интерес к данному источнику энергии возник еще в 20-е годы прошлого столетия, после того как немецкими учеными-химиками Ф. Фишероми Г. Тропшем была открыта реакция восстановления монооксида углерода (СО) при атмосферном давлении.
Выяснилось, что в присутствии катализаторов в зависимости от соотношения водорода и монооксид углерода в газовой смеси можно синтезировать жидкие и даже твердые углеводороды, по химическому составу близкие к продуктам фракционирования нефти. В настоящее время синтез-газ производят конверсиейприродного газа либо нефтепродуктов (от легкого бензина до нефтяных остатков), а также газификацией углей.
Сегодня в связи с уменьшением нефтяных запасов планеты исследования в этой области химии переживают свое второе рождение. В отличие от синтеза Фишера - Тропша предлагаемый химический способ получения синтетического газа является аногидро-крекингом.
Под понятием "синтетический газ" в данной работе подразумевается смесь синтетически полученных углеводородных газов с большим
процентным содержанием двуокиси углерода. Водород является главным компонентом синтетического газа.
Вода (в том числе соленая пластовая), как известно, содержит достаточно много водорода в связанной скислородом форме. Водород получается из воды путем ее расщепленияна кислород и водород, при этом главной задачей является минимизация энергозатрат.
Во всех нефтедобывающих странах, в том числе в России, основная проблема нефтяной промышленности состоит в обводнении нефтяных месторождений. Иногда содержание водыдостигает 95%, что делает систему добычи при умеренных ценах на нефть нерентабельной.
1. Описание основных процессов и установки для обработки скважины
Новый нестандартный способ получения синтетического газа дает возможность решить эту проблему. На данном этапе изготовлена установка малой производительности, накоторой получен синтетический газ, выполнен анализ его состава.
Также проведены опытно-промышленные испытания технологии выработки синтетического газа на забое нагнетательной скважины с целью подачи его в пласт для увеличения нефтегазоотдачи пластов. Суть изобретения состоит в следующем. Для выработки синтетического газа используется водонефтяная эмульсия в следующем соотношении: основной объем(98%) - вода, остальное (1-2%) -любая нефть.
Применяется встраиваемый в подвеску насосно-компрессорных труб (НКТ) кассетный проточный химический реактор (ПХР - см.рис. 1) для расщепления воды на водород и кислород при минимальных энергозатратах с использованием энергии химической связи в молекуле воды.
Выделяемый в реакции кислород связывается с
углеродом нефти, образуя углекислый газ. Нефть в данной технологии является источником углерода.
Выделяемый водород входит в состав образуемых углеводородных газов. Продукт реакции - синтетический газ (аналог нефтяного попутного газа с большим процентным содержанием двуокиси углерода). Он (синтетический газ) соответствует всем существующим в нефтегазовой промышленности требованиям техники безопасности при производстве, транспортировке и хранении.
Рис. 1 - Технологическая схема обработки скважины с использованием ПХР
Предлагаемая технология также позволит реанимировать старые нерентабельные обводненные месторождения нефти высокоэффективным теплогазовым способом (за счет выработки синтетического газа и циклической закачки синтетического газа и горячей воды в пласт), поддержать естественные реакции синтеза углеводородов, протекающие в нефтяном пласте, и тем самым увеличить нефтегазоотдачу (см. рис. 2).
Весомыми аргументами в пользу практической реализации способа подземного (пластового) синтеза углеводородов служат следующие факты:
2. научно-инженерным центром "Цеосит" Сибир- ского отделения РАН проведена исследовательская работа, благодаря которой получены нефтеподобные продукты из небиогенногосырья - смеси углекислого газа, окисиуглерода и водорода с применением в качестве катализаторов природных руд различных возрастов и месторождений;
3. налажено промышленное производство бензина из синтез-газа фирмой РЕNАISSАN8 РАSIFIС СОRРОРАТЮN в США:
4. освоен процесс превращения углекислого газа в самое различное углеводородное топливо (Калифорнийская компания СаЛоп Sсiепсеs);
5. обосновано протекание подобныхпроцессов в нефтяном пласте как в пористом каталитическом химреакторе с высокоразвитыми метафазными границами при наличии физических условий: достаточной температуры? высокого давления, а также энергетического воздействия на пласт электрическим и магнитным полями Земли;
6. доказано существование интенсивного потока
газов (в том числе водорода и углекислого газа) из мантии к поверхности Земли, а значит, и их прохождение и растворение в пластовых соленых водах (т.е. процесс поступления исходных продуктов в нефтяной пласт как в своеобразный естественный природный подземный ядерный химреактор);
7. исследован открытый вулкан и определен состав его газов: диоксид углерода, монооксид углерода, водород, метан и другие газы (в качестве подтверждения вышеизложенного):
8. специалистами БашНИПИ разработана промышленная технология по закачке углекислого газа и окиси углерода в пласт для увеличения нефтеотдачи. Возврат 5,7% углекислоты от первоначального объема закачки в пласт является доказательством протекания процесса синтеза углеводородов в нефтяном пласте. Сравнение начальных разведанных запасов нефтяного месторождения и объема добытой нефти показывает, что добыча превышает разведанные запасы.
Рис. 2 - Схема технологии неисчерпаемости нефтяных месторождений: 1 - нагнетательная скважина; 2 - подвеска НКТ; 3 - кассетный ПХР (гидродинамический плазмотрон); 4 - пакер; 5 -нефтяной пласт; 6 - эксплуатационная колонна; 7 - УКПН (установка комплексной подгото-вки нефти)
Кроме того, эксперимент, проведенный на рабочем стенде, а также в полевых условиях на скважине, свидетельствует о том, что при протекании цепных реакций синтеза углерода из соленой пластовой воды получено углеводное топливо (УВТ). Использование для выработки синтетического газа тяжелых нефтей, нефтебитумов позволит иметь практическине ограниченные ресурсы производимого синтетического газа на забое нагнетательных скважин для подачи в пласт.
9. Пульсационный режим и повышение эффективности обработки призабойной зоны скважины
Как уже отмечалось в работах [4], [5], пульсация способствует возникновению нестационарных перетоков в призабойной зоне пласта. Ее эффективность может быть повышена путем использования синтез газа, образуемого в ПХР, который существенно снижает вязкость тяжелых составляющих остаточной нефти в пласте. Кроме этого активированная в ПХР вода приобретает свойства растворителя и может конкурировать с известными углеводородными растворителями.
Полученные в работе [4] коэффициенты теплоотдачи свидетельствуют, что для воды они имеют наибольшие значения (в 5 раз и более). Поэтому следует ожидать высокого значения коэффициента массоотдачи и повышения эффективности растворения АСПО для активированной пластовой воды. Пульсация может усилить эти эффекты в частотном режиме пульсационного процесса [5].
Литература
1. Насыйрова А.М., Куряшов Д.А., Башкирцева Н.Ю., Ид-рисов А.Р. Повышение эффективности солянокислотных обработок нефтяных скважин в карбонатных коллекторах // Вестник Казан. технол. ун-та. 2013. №8 с. 290-292.
2. Разработка технологии обработки призабойной зоны добывающих и нагнетательных скважин композициями на основе растворителей и отходов нефтехимических производств: Отчет о НИР / ТАТНИПИНЕФТЬ, рук. Мусабиров РХ. - Бугульма, 2002.
3. Химические реагенты в добыче и транспорте нефти: Справочник/ Рахманкулов Д.Л.и др. - Химия, 1987. -с.72-89.
4. Прощекальников Д.В., Кульментьева Е.И., Рамазанов Р.Р., Солодов С.Д. Расчет коэффициентов тепло и мас-соотдачи в стволе нефтяной скважины с использованием к-е модели турбулентности // Вестник Казан. технол. ун-та. 2014. №5 с. 235-238.
5. Прощекальников Д.В., Рамазанов Р.Р., Солодов С.Д., Иванов Б.Н. Моделирование гидродинамики и тепломассообмена для определения эффективности очистки нефтяной скважины органическими растворителями в частотном режиме // Вестник Казан. технол. ун-та. 2012. №20 с. 196-198
© И. Г. Мусин, Директор ООО «Энергопрогресс+», energosynthez@yandex.ru; Д. В. Прощекальников, доцент каф. ПАХТ КГТУ, raduga_60@mail.ru;Е. И Кульментьева, Ст. преп каф. ПАХТ КНИТУ, elena_kulmenteva@mail.ru; Р. Р. Рамазанов, Исполнительный директор ОАО "НИИ нефтепромысловой химии", ramazanov_r_r@mirrico.com; С. Д. Солодов, Менеджер проекта ООО "Миррико"; А. И. Гурьянов, Профессор каф. ЭЭ, КГЭУ, gurai@mail.ru.
© 1 G. Musin, Director of "Energoprogress +", energosynthez@yandex.ru; D. V. Proschekalnikov, Associate Professor, buttermilk KNRTU, raduga_60@mail.ru; E. I. Kulmenteva, Art. St. buttermilk KNRTU, elena_kulmenteva@mail.ru; R. R. Ramazanov, Executive Director of "Institute of oilfield chemicals"; S. D. Solodov, Project Manager Ltd. "MIRRICO"; A. I. Guryanov, Professor cafes. EE KSPEU, gurai@mail.ru.
