CC BY
60
Я.И. Кравцов, Е.А.Марфин Волновое воздействие на продуктивные пласты как универсальный способ повышения...
УДК: 622.276.6
Я.И. Кравцов, Е.А.Марфин
Исследовательский центр проблем энергетики КазНЦ РАН, Казань kravtsov-34@mail.ru, marfin@mail.knc.ru
ВОЛНОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ на продуктивные пласты как универсальный способ повышения эффективности добычи тяжелых НЕФТЕЙ И природных БИТУМОВ
В работе рассмотрен способ совершенствования процесса добычи углеводородов, базирующийся на применении интегрированного воздействия на пласт. Показано, что за счет волнового воздействия на продуктивный пласт можно значительно повысить эффективность добычи практически при любом методе увеличения нефтеотдачи. Сформулированы предложения по развитию данного научного направления.
Ключевые слова: тяжелые нефти, битумы, волновое воздействие, колебания.
Введение
Энергетический кризис продолжает усугубляться. При этом развитие процесса происходит в нескольких направлениях: нарастает общий объем потребления энергии в традиционных областях; значительно снижаются располагаемые энергетические ресурсы; увеличиваются затраты энергии в процессе извлечения энергетического сырья вследствие возрастания доли трудноизвлекаемых и тяжелых нефтей, которые по современным оценкам достигают в стране свыше 80% всех располагаемых запасов. Вследствие этого ведется активный поиск путей решения указанных проблем. Следует также отметить, что запаздывает процесс освоения альтернативных источников энергии, наиболее перспективными из которых являются газогидраты.
Большие надежды возлагаются на развитие нанотехнологий (Хавкин, 2010; Marfin et al., 2010). Но и в этом направлении значительные успехи не наблюдаются.
Современное представление об окружающем нас мире заключается в том, что в основе его лежит совокупность волн различной природы, свойств и механизма взаимодействия. В связи с чем последние десятилетия ознаменованы всплеском интереса к волновым методам воздействия на процесс добычи (Дыбленко и др., 2000; Кузнецов, Ефимова, 1983). При этом наблюдаются две крайности в их оценке:
1) думать нечего, «трясти» надо!
2) всем давно известно: эффект не закономерен и не велик.
Объясняется это тем, что воздействию волн поддаются все процессы в природе. Вопрос лишь в том, каким способом, средствами и на каком режиме следует воздействовать на тот или иной исследуемый процесс.
Так при забивании свай необходим один режим воздействия, для увеличения надоя молока - другой, при борьбе с обледенением самолета - третий и т.д.
В этом плане особенно сложной представляется задача выбора метода интенсификации добычи тяжелой нефти и природных битумов и повышения полноты их извлечения, поскольку успешность воздействия зависит от многих факторов, в том числе - от разновидности совмещенных технологий, свойств извлекаемой про-
дукции и условий ее залегания, геологических свойств пластов, предыстории их разработки и эволюции в процессе освоения.
В свое время Архимед утверждал, что легче описать движение далеких планет, чем течение ручейка у ног. Тем более, процесс, протекающий в недрах Земли. В то же время совмещение (интегрирование) различных методов с волновым воздействием на процессы, протекающие в пласте, представляется особенно перспективным. Наибольший эффект при этом достигается в том случае, когда волновому воздействию отводится роль «спускового крючка», высвобождающего основной поток энергии. Подобный механизм реализуется при сейсмоволновом воздействии, при совмещении физико-химического и волнового воздействия.
Проведенные широкомасштабные опытно-промышленные испытания показали, что наиболее значимый эффект достигается при совмещении процессов внутрипластового горения и волнового воздействия (Алемасов и др., 2001; Муслимов и др., 2003) На этом базируется возможность достижения сверхсуммарного (синергетического) эффекта.
Важно при этом знать, какие конкретно процессы следует интенсифицировать, каков механизм воздействия при совмещении различных методов увеличения нефтеотдачи (МУН). При этом один механизм эффективен при совмещении волнового воздействия с паротепловым, другой -при совмещении с внутрипластовым горением, третий -при заводнении и т.д. Каждый из применяемых МУН обусловлен своим доминирующим процессом (Кравцов и др., 2009). Закономерности и особенности исследуемых явлений определяются на стенде, а затем подтверждаются на промысловом полигоне.
В настоящее время наблюдается бум в области создания и применения устройств для волнового воздействия.
Нелишне напомнить, что в свое время активное участие в этих работах принимала группа ученых, привлеченная ныне покойным академиком РАН В.Е. Алемасовым. Ею был проведен промышленный эксперимент на 7-ми участках Мордово-Кармальского месторождения, продолжавшийся свыше 3-х лет. В этих исследованиях приняли участие многие ученые и специалисты Республики Та-
3 (39) 2011
^научно-технический журнал ^-1
Георесурсы ямям
Я.И. Кравцов, Е.А.Марфин Волновое воздействие на продуктивные пласты как универсальный способ повышения...
тарстан: Н.Н. Непримеров с сотрудниками, кафедра геологии КГУ, в т.ч. Р.Х. Муслимов, В.М. Смелков, И.Н. Плотникова, Ю.В. Волков, З.А. Янгуразова, А.Я. Хавкин и многие другие. Технологическая схема подобного комплекса интегрированного воздействия представлена в статье (Кравцов и др., 2009).
Основная технология представляет собой внутрипластовое горение, поддерживаемое за счет нагнетания воздуха в продуктивный пласт. Волновое воздействие инициируется за счет преобразования части энергии потока воздуха в энергию волн. Таким образом, обе технологии совмещаются и осуществляется интегрированное воздействие на пласт. В итоге при оптимальном режиме воздействия были получены уникальные результаты: дебит битума достиг 6-10 кратного увеличения; удельные энергетические затраты снижены в среднем до 5 раз; снижение обводненности извлекаемой продукции - до 30%. На протяжении более 10-ти лет к этим результатам никому не удалось приблизиться. К этим данным был проявлен интерес со стороны Института нефти Франции, нефтяников Бразилии, стран Персидского залива, многих посредников.
Неожиданным образом отреагировали нефтяники нашей Республики: работы группы В.Е. Алемасова, проводившиеся в ОЭ НГДУ «Татнефтебитум», были приостановлены. Не желая обидеть стратегов отрасли, участники этих работ не могут не задаться вопросом: почему же на протяжении 10 лет эти работы были заморожены?
Тем не менее, авторы проведенных исследований твердо убеждены, что предложенные интегрированные методы могут кардинально изменить положение, сложившееся в области восполнения природных ресурсов, интенсификации процессов добычи и повышения нефтеотдачи пластов.
Мы считаем, также, что предложенные методы предоставляют широкое поле деятельности для эффективного применения нанотехнологий.
Заключение
Мы предлагаем:
1. Возобновить работы по изучению механизма интегрированного воздействия на продуктивные пласты и, в первую очередь, создать стенды для экспериментального исследования механизма и обоснованного выбора вариантов совмещаемых технологий и излучателей волн. Следует помнить слова выдающегося физика Л.Д.Ландау, утверждавшего, что создание нового инструмента исследования важнее нескольких открытий.
2. Создать полигон для апробирования новых решений в промысловых условиях, обоснованного выбора технологий и средств интегрированного воздействия.
3. На основе проведенных на стендах и полигонах испытаний и в соответствии с характеристиками пласта осуществить системный выбор решения и обеспечить производство и поставку необходимого оборудования.
Все это крайне необходимо и посильно Республике.
Работа выполнена в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (г/к №№П511, П1005).
Литература
Алемасов В.Е., Кравцов Я.И., Муслимов Р.Х., Хавкин А.Я. Комбинированные энергосберегающие технологии разработки трудноизвлекаемых запасов нефти и природных битумов. Материалы докладов Российского национального симпозиума по энергетике. Казань: Изд-во КГЭУ. Т.2. 2001. 342-344.
Дыбленко В.П., Камалов Р.Н., Шарифуллин Р.Я., Туфанов И.А. Повышение продуктивности и реанимация скважин с применением виброволнового воздействия. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр». 2000. 381.
Кравцов Я.И., Буторин Э.А., Марфин Е.А., Гатауллин Р.Н. О процессах, определяющих механизм интегрированного воздействия на нефтяной пласт. Георесурсы. №1 (29). 2009. 43-45.
Кузнецов О.Л, Ефимова С.А. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. М.: Недра. 1983. 286.
Муслимов Р.Х., Волков Ю.В., Хавкин Ф.Я., Петраков А.М., Алемасов В.Е., Буторин Э.А., Кравцов Я.И., Марфин Е.А., Самбу-рова Л.И., Шестернин В.В. Анализ эффективности термоволнового воздействия на Мордово-Кармальском месторождении. Бурение и нефть. № 1. 2003. 18-22.
Хавкин А.Я. Наноявления и нанотехнологии в добыче нефти и газа. М.-Ижевск, ИИКИ. 2010. 692.
Marfin E.A., Kravtsov Ja.I., Gataullin R.N., Zagidullina A.R. The mechanism of the integrated action on process of a filtration of oil as consequence of display nanoeffect. Nanomaterials Yearbook -2009. From Nanostructures, Nanomaterials and Nanotechnologies to Nanoindustry, Nanotechnology Science and Technology Series. Nova Science Publishers. 2010. 71-77.
Ja.I. Kravtsov, E.A. Marfin. Wave effect on the productive layers as a universal method for increasing the efficiency of heavy oils and natural bitumens extraction.
In this article the way of the hydrocarbon extraction process based on using the integrated influence on a layer is examined. It is shown that due to wave effect on a productive layer it is possible to raise considerably the efficiency of any oil recovery method. Proposals on the development of this scientific field are given.
Keywords: heavy oils, natural bitumens, wavy effect, fluctuations.
Яков Исаакович Кравцов д.т.н., член-корр. РАЕН, заслуженный энергетик РТ, зав. лабораторией основ энергоэффективных технологий восполнения природных топлив. Научные интересы: методы интенсификации добычи нефти, теплоэнергетические системы на базе авиационных газотурбинных двигателей.
Исследовательский центр проблем энергетики Казанского научного центра РАН. 420111, Казань, ул. Лобачевского, 2/31. Тел.: (843)292-75-05.
Евгений Александрович Марфин к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории основ энергоэффективных технологий восполнения природных топлив. Научные интересы: интенсификация процесса добычи нефти с помощью волнового воздействия.
Исследовательский центр проблем энергетики Казанского научного центра РАН. 420111, Казань, ул. Лобачевского, 2/31. Тел.: (843)292-75-05.
I--■— научно-технический журнал
1__ШЛ Георесурсы з оэ) 2011
