Рассмотрен ресурсный потенциал тяжелых высоковязких нефтей Волго-Уральской нефтяной провинции, охарактеризованы физико-химические свойства нефтей. Выявлено, что для эффективной и рациональной разработки залежей необходимо создание и использование специальных технологий, позволяющих повысить коэффициент извлечения углеводородов, что обеспечит экономически эффективное освоение месторождений.
Ключевые слова: нефть, нефтегазоносность, запасы, ресурсы, добыча, вязкость, разработка
В настоящее время общей тенденцией нефтяной отрасли является уменьшение разведанных запасов легкой нефти. Запасы нефти, удобные для добычи и переработки, истощаются ускоренными темпами. Ожидается, что пик добычи традиционных легких нефтей будет достигнут уже через 10–15 лет, а в дальнейшем их добыча будет падать. Вследствие этого в мире остро встает проблема повышения объемов добычи нефти путем вовлечения в разработку трудноизвлекаемых запасов, в том числе и запасов тяжелых высоковязких нефтей (ТВВН). Роль тяжелых высоковязких нефтей в мировой нефтедобыче постоянно возрастает [1].
Основные мировые запасы углеводородов, сосредоточены именно в тяжелой нефти, в 63-х геологических провинциях и оцениваются от 500–550 до 1 триллиона млрд. м3, около половины из них являются доказанными запасами, а остальные — прогнозными.
Месторождения тяжелых нефтей открыты в 155 различных геологических провинциях. Около трети запасов тяжелых нефтей сосредоточены в 48 гигантских нефтяных месторождениях, расположенных, в основном, в Канаде, США, на Ближнем Востоке, Южной Америке. Большие запасы тяжелых нефтей открыты в Казахстане, Азербайджане, России, Румынии, в районе Карибского бассейна, в Юго-Восточной Азии.
Канада, Венесуэла, Россия обладают наибольшими запасами залежей тяжелых нефтей. В будущем, при истощении мировых запасов обычной нефти и при условии эффективного применения методов разработки тяжелых нефтей страны с их значительными запасами смогут играть еще большую роль в формировании рынка энергоресурсов.
Россия считается третьей после Канады и Венесуэлы страной по объемам тяжелых углеводородных ресурсов. Запасы тяжелой нефти в Российской Федерации составляют 13,4 млрд. т.
На территории России основная часть ресурсов тяжелых высоковязких нефтей приурочена к месторождениям Волго-Уральской, Тимано-Печорской и Западно-Сибирской нефтегазоносных провинций [2].
Ресурсная база нефтегазоносных провинций России характеризуется различной степенью разведанности и выработанности. В России сосредоточены значительные запасы тяжелых высоковязких нефтей в более чем 500 месторождениях, из которых четвертая часть находится на территории Волго-Уральской нефтегазоносной провинции (рис. 1).
Она расположена в восточной части Европейской территории Российской Федерации, в пределах республик Татарстан, Башкортостан, Удмуртия, а также Пермской, Оренбургской, Куйбышевской, Саратовской, Волгоградской Кировской и Ульяновской областей. Нефтяные залежи находятся на глубине от 1600 до 3000 м, т. е. ближе к поверхности по сравнению с Западной Сибирью, что несколько снижает затраты на бурение.
Волго-Уральская нефтегазоносная провинция является старейшим нефтедобывающим районом страны, и по запасам тяжелых высоковязких нефтей находится на втором месте среди нефтегазоносных провинций России. Извлекаемые запасы ТВВН нефтей Волго-Уральской нефтегазоносной провинции превышают 600 млн. т. Суммарные запасы составляют более 34 % [3] от общероссийских запасов тяжелых нефтей.
Месторождения с ТВВН распространены практически на всей территории Волго-Уральской провинции, но больше всего их находится в центральных и северных областях — в Верхнекамской, Мелекесско-Абдулинской, ПермскоБашкирской и Татарской нефтегазоносных областях. На территории Волго-Уральского бассейна месторождение Аксубаево-Мокшинское Татарской нефтегазоносной области обладает в среднем наиболее тяжелыми и высоковязкими нефтями.
Трудноизвлекаемые нефти имеют широкий диапазон изменения физико-химических свойств, обуславливающих наряду с такими показателями, как глубина залегания и коллекторские характеристики залежей, эффективность применения различных методов добычи ТВВН.
Рис. 1. Волго-Уральская нефтегазоносная провинция
Нефти в Волго-Уральской провинции являются тяжелыми, высоковязкими, сернистыми, высокосмолистыми, среднеасфальтенистыми, со средним содержанием фракции н. к. 3000С, но малопарафинистыми, с низким значением газосодержания в нефтях и фракции н. к. 2000С и низкими пластовыми температурой и давлением.
Плотность и вязкость Волго-Уральских нефтей изменяются в весьма широких диапазонах — от очень легких (0,80 г/см3) до сверхтяжелых (> 0,96 г/см3) нефтей и от маловязких (10 мм2/с) до сверхвязких (> 500 мм2/с).
Вязкость и плотность нефти во многом определяются содержанием парафинов, смол и асфальтенов. Так, парафины даже при незначительном количестве образуют при определенных условиях кристаллические структуры, а асфальтены — комплексы, обладающие механической прочностью, смолы способствуют увеличению вязкости нефти. Содержание ванадия также определяет в некоторой мере плотности и вязкости нефтей и, более того, присутствие ванадия в нефтях является причиной отравления катализаторов и коррозии деталей в процессе нефтепереработки. Содержание кокса взаимосвязано с плотностью, вязкостью, содержанием асфальтенов и серы [4].
На территории Волго-Уральской нефтегазоносной провинции промышленные залежи тяжелых высоковязких нефтей приурочены к карбонатным и терригенным отложениям нижнего и среднего карбона и карбонатам верхнего девона. Большинство залежей сосредоточено на глубинах 700–1500 м, в некоторых случаях глубина залегания продуктивных пластов достигает 2–2,5 км.
Нефти, сконцентрированные в карбонатных породах, в среднем являются более тяжелыми и вязкими, с большим содержанием смол, асфальтенов и кокса, но с меньшим содержанием серы, парафинов, фракций, растворенных газов, никеля.
Существуют различные способы разработки залежей тяжелых нефтей, которые различаются технологическими и экономическими характеристиками. Применимость той или иной технологии разработки обуславливается геологическим строением и условиями залегания пластов, физико-химическими свойствами пластового флюида, состоянием и запасами углеводородного сырья, климатогеографическими условиями и т д. Условно их можно подразделить на три, неравноценные по объему внедрения, группы: 1 — карьерный и шахтный способ разработки; 2 — так называемый «холодный» способ добычи; 3 — тепловой метод добычи [5].
Например, в Республике Коми нефть добывают шахтным способом с глубины 220 м, а в Татарстане ведется экспериментальная добыча тяжелой нефти, уходящими под землю под углом 45° скважинами. Где одни скважины нагнетают в нефтенасыщенный пласт пар температурой 200°C, другие, расположенные в пласте ниже, откачивают разогретую таким образом нефть на поверхность.
Применение обычных же технологий для тяжелых высоковязких нефтей оборачивается низкими технико-экономическими показателями добычи, малой долей выхода светлых нефтепродуктов в переработке. Для эффективной и рациональной разработки залежей необходимо качественное изучение геологического строения месторождений, создание и использование специальных технологий, позволяющих повысить коэффициент извлечения углеводородов, что обеспечит экономически эффективное освоение месторождений. Ресурсный потенциал тяжелых высоковязких нефтей при наличии эффективных технологий добычи и переработки является надежным источником поддержания объемов добычи и переработки нефти, а также ценных попутных компонентов.
Литература:
- Дорохин В. П., Палий А. О. Состояние и перспективы добычи тяжелых и битуминозных нефтей в мире. Нефтегазопромысловое дело. 2004. № 5. С. 47–50.
- Макаревич В. Н., Искрицкая Н. И., Богословский С. А. Ресурсный потенциал тяжелых нефтей Российской Федерации: перспективы освоения. Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2010. Т. 5. № 2. С. 1–3.
- Максутов Р., Орлов Г., Осипов А. Освоение запасов высоковязких нефтей в России. Технологии ТЭК. 2005. № 6. С. 36–40.
- Татьянина О. С., Губайдуллина Ф. Р. Исследование причин вязкости продукции скважин НГДУ «Нурлатнефть». Интервал. 2006. № 2. С. 27–30.
- Щепалов А. А. Тяжелые нефти, газовые гидраты и другие перспективные источники углеводородного сырья: Учебно-методическое пособие. Нижний Новгород: Нижегородский Госуниверситет. 2012. С. 10.
