Термогазовый метод увеличения нефтеотдачи: Состояние и

Международная научнопрактическая конференция
«УВ ИННОВАЦИИ-РЕЧИЦА-2013»
Термогазовый метод увеличения
нефтеотдачи: Состояние и
перспективы применения
А.А.Боксерман, А.А.Цуканов*, П.А.Гришин, А.В.Исаева
ОАО «Зарубежнефть»
Сущность термогазового метода
повышения нефтеотдачи (ТГВ)
 Интегрированный метод увеличения нефтеотдачи, сочетающий в себе
тепловое и газовое воздействие, был предложен в 1971 г. и получил
название «термогазовый» метод.
 Закачка воздуха и его трансформация в эффективные вытесняющие агенты
(CO2, CO, H2O(пар), CH, ШФЛУ) за счет внутрипластовых окислительных и
термодинамических процессов.
 Использование природной энергетики пласта – повышенной пластовой
температуры (выше 65-70оС) для самопроизвольного инициирования
внутрипластовых окислительных процессов и формирования
высокоэффективного вытесняющего агента.
 Широкая доступность и низкая стоимость базовых закачиваемых агентов –
воздуха и воды.
 Полная внутрипластовая утилизация кислорода.
Наличие катализаторов в пласте (CuO, MnO2, Cr2O3, NiO, CoO и др.)
приводит к снижению температуры инициации самопроизвольных
окислительных процессов.
2
Механизм термогазового воздействия
уровень пластовой температуры
Характерные зоны при термогазовом воздействии
3
Технологические результаты промысловых испытаний закачки воздуха на
месторождениях легкой нефти согласно международному соглашению
«ИНТЕРНЕФТЕОТДАЧА» МНТК «Нефтеотдача» (СССР) – НК «Амоко» (США)
Объекты
Гнединцы
(Украина)
MPHU
(США)
Пластовая
температура, °C
Некоторые технологические результаты
48
Прирост нефтеотдачи – 8 п.п. Нефтеотдача –
68%. Увеличение добычи нефти в 2-4 раза.
Дополнительная добыча легких фракций –
25%. Полная утилизация кислорода.
110
Увеличение добычи нефти в 2-4 раза.
Нефтеотдача – 60%. Дополнительная добыча
легких фракций – 15% от дополнительной
добычи нефти. Полная утилизация
кислорода.
Гнединцы (СССР) – истощенное после заводнения меторождение
легкой нефти.
MPHU (США) – низкопроницаемый карбонатный (доломиты)
коллектор, легкая нефть.
4
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОГАЗОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В США
(по данным "Oil & Gas Journal" №4, 2004 г. и №4, 2012 г.)
Проекты применения термогазового МУН в США (2011 г.)
Месторождение
Год начала
реализации
проекта
Тип
Порист Проницае
колле
ость, % мость, мД
ктора
Глубина,
м
Вязкость
нефти, сП
Годовая добыча
Темпера Нефтеот
общая/за счет МУН,
тура, °С дача, %
тыс.т./год
20/20
Рентабельность
Усп.
49/49
Усп.
20/20
Усп.
637/637
Усп.
102
60
34
40
53
2
102
53
29/29
Усп.
2 580
2
102
64
23/23
Усп.
10
2 580
2
102
64
18/18
Усп.
20
10
2 580
2
102
64
40/40
Усп.
Д
17
10
2 680
1.44
93
48
21/8
Усп.
2002
Д
17
10
2 680
1.44
93
46
78/5
Об.
2002
Д
17
10
2 530
1.44
93
28
83/38
Об.
Medicine Pole Hills Unit
1985
Д
17
15
2 900
2
110
West Medicine Pole Unit
2001
Д
17
10
2 900
2
102
South Medicine Pole Unit
2003
Д
17
10
2 800
2
106
Cedar Hills North Unit
2002
Д
18
10
2 740
2
West Cedar Hills Unit
2003
Д
17
10
2 740
Buffalo
1979
Д
20
10
West Buffalo
1987
Д
20
South Buffalo
1983
Д
Pennel Phase 1
2002
Pennel Phase 2
Little Beaver
5
Рост количества проектов по термогазовому
воздействию в мире
Проекты:
West Hackberry, Montana, North and
South Dakota (США)
• Handil Field (Индонезия)
• Hu 12 Block, Zhong Yuan Field
(Китай)
также
• Rio Preto West (Бразилия)
• Kenmore Oilfield (Австралия)
• Мексика: offshore project
• Норвегия: Ekofisk, offshore project
• Япония: mature fields
Динамика применения методов ISC и HPAI [Moritis, 2008].
Количество проектов по применению ТГВ на карбонатных коллекторах в США
продолжает расти.
Более 80% проектов уже экономически успешно. Остальные, ожидается,
выйдут на рентабельность в будущем.
6
Добыча нефти в США за счет применения термогазового метода
Добыча нефти, тыс. тонн/год
1200
1000
971
800
964
1018
774
600
400
200
148
0
2003
2005
2007
2009
2011
Динамика годовой добычи нефти в США за счет применения
термогазового метода увеличения нефтеотдачи за
последнее десятилетие, тыс. тонн/год.
7
Мировой опыт применения различных методов увеличения
нефтеотдачи
Согласно мировому опыту наибольшее распространение среди методов
увеличения нефтеотдачи имеют тепловые и газовые методы. При этом тепловые
чаще применяются на терригенных коллекторах, газовые на карбонатах и др.
Тепловые методы
700
600
Количество проектов
•
Газовые методы
500
Физико-химические методы
(полимеры, гели, ПАВ, щелочь)
400
300
200
100
0
Песчанники
КАРБОНАТЫ
Другие породы
Мировой опыт применения МУН на коллекторах различного литологического
состава по данным 1507 проектов [Альварадо, Манрик, 2011].
Термогазовый метод является интегрированным – и газовый, и тепловой.
8
Применение термогазового метода в СССР, РФ и СНГ
Термогазовый метод в СССР освоен на истощенном высокопродуктивном
Гнединцевском меторождении.
В последние годы в ряде нефтяных компаний ведется работа по обоснованию
и подготовке промысловых испытаний термогазового метода в различных геологопромысловых условиях, в их числе:

ОАО «РИТЭК» (Галяновское и Средне-Назымское месторождения баженовской
свиты);

ОАО «Зарубежнефть» (залежи Центрально-Хоравейского поднятия с
карбонатными и низкопроницаемыми коллекторами в Ненецком автономном
округе);

РУП «ПО «Белоруснефть» (Вишанское месторождение, карбонатный коллектор)

ОАО «Сургутнефтегаз» (Ай-Пимское и Маслиховское месторождения
баженовской свиты);

ОАО «Газпром нефть» (Приобское месторождение);
9
Пример принципиальной схемы термогазового воздействия
на пласты баженовской свиты
Зона Зона Зона смеш. Нефтяной
горения пара вытеснения
вал
Теплоперенос
Образование
трещин
Матрица (недренируемая зона)
Воздух+вода
Дренируемая зона
Выход дополнительной
нефти из матрицы
Матрица (недренируемая зона)
Эффективность теплового воздействия на матрицу определяется:
- темпами закачки в пласт воды и воздуха;
- величиной водовоздушного отношения.
10
Применение ТГВ для разработки месторождений с
высоковязкой нефтью
При разработке глубокозалегающих залежей высоковязкой нефти
закачка пара с поверхности через нагнетательные скважины может быть
низкоэффективной вследствие теплопотерь и превращения пара в воду
при прохождении по колонне труб от устья нагнетательной скважины до
забоя, а при отдалении фронта вытеснения от нагнетательной скважины
использование пара в качестве вытесняющего агента становится
невозможным (даже при использовании термокейсов).
Поэтому для месторождений, содержащих вязкие и высоковязкие
нефти, предлагается реализация метода ТГВ, основанного на
внутрипластовой генерации пара посредством закачки водовоздушной
смеси и реализации процесса внутрипластового горения. В результате
обеспечивается генерация пара в пластовых условиях на фронте
горения.
Данный метод запатентован ОАО «Зарубежнефть».
11
Внутрипластовая генерация пара на основе термогазового
воздействия
Принципиальные особенности предлагаемого способа разработки

в нагнетательные скважины предварительно закачивают теплоноситель для
прогрева пласта до температуры не ниже 65°С в окрестности скважины радиусом
5-20 м;

закачка водовоздушной смеси;

водовоздушное отношение закачиваемой смеси определяют из соотношения:
В – водовоздушное отношения закачиваемых
компонентов в продуктивный пласт;
B
rк
3850Св Т н  Т зак   rп x 
Cв – удельная теплоемкость воды, при
температуре Тзак≤Т<Тн;
rn – теплота парообразования;
rK – выделение тепла при сгорании одного
килограмма кислорода;
x – сухость пара;
Tн – температура насыщенного пара;
Тзак – температура закачиваемой воды
12
Нейтрализация влияния глин на основе термогазового
воздействия («Спекание глин»)
Для коллекторов с высоким содержанием глинистого материала
термогазовое воздействие может быть использовано для нейтрализации
вредного влияния глин.
o
k(T)/k(T=100 C)
Лабораторные данные,
полученные в ОАО
«ВНИИнефть», указывают на
увеличение проницаемости
глиносодержащих коллекторов с
увеличением температуры.
10
8
6
4
2
0
0
100
200
300
400
Температура обжига, о С
500
600
На графике: отношение
коэффициентов проницаемости
глиносодержащего коллектора в
зависимости от температуры
Положительное решение о выдаче патента от 2013 г.
Номер заявки на изобретение № RU 2012100686
«Обработка призабойной зоны низкопроницаемого заглинизированного
пласта с целью повышения его проницаемости»
13
Некоторые дальнейшие пути развития
термогазового метода
Повышение эффективности
технологии термогазового воздействия
выбор оптимального
режима воздействия
(темпы закачки,
ВВО, режимы
скважин)
использование
воздуха,
обогащенного
кислородом, в
качестве рабочего
агента
циклическое
термогазовое
воздействие
использование
преимуществ
рабочих агентов в
сверхкритическом
состоянии (большие
глубины – азот в СКС)
14
Закачка обогащенного кислородом воздуха
Применение в качестве закачиваемого агента
обогащенную кислородом смесь:
 Компрессорные станции на нагнетательных скважинах
дополняются системой газоразделения на входе, например,
газоразделительной установкой, основанной на мембранной
технологии, это позволяет производить:

Закачку обогащенного кислородом
воздуха с содержанием O2 25-45%,

Закачку обогащенной водовоздушной
смеси – смеси воды с обогащенным
воздухом.
15
Сочетание термогазового воздейстия с циклическим
воздействием
Положительные эффекты от циклической закачки
воздуха:
• Вовлечение «новой» нефти в разработку.
• Предотвращение прорывов газа в добывающие
скважины.
• Улучшение охвата воздействием и вытеснением.
• Повышение нефтеотдачи (даже при добыче на одной
скважине).
16
Вместо заключения
Современные негативные тенденции в мировой и
отечественной нефтедобыче можно преодолеть
только за счет прогресса в отрасли – развития
современных технологий повышения нефтеотдачи
пластов и их интеграции.
Дальнейшее развитие термогазового метода и его
модификаций позволит существенно повысить величину
извлекаемых запасов, в том числе освоить нетрадиционные
запасы УВ сырья, такие как нефтекерогенсодержащие породы
широко распространенной баженовской свиты.
17
Благодарю за внимание!