Ключевые слова: ASP, нефть, пластовая вода, МУН
Возрастающая мировая потребность в энергии требует более эффективной выработки традиционных ресурсов. Один из способов повышения эффективности является внедрение методов повышения нефтеотдачи, которые позволят улучшить существующие техники добычи (таких как заводнение) и добавят новые методы извлечения нефти. Последнее относится к усовершенствованным методам извлечения нефти, которые будут рассмотрены в дальнейшем.
Важность усовершенствования методов извлечения нефти обусловлена тем, что большинство главных месторождений находятся на последней стадии разработки, а нефтедобыча с них снижается примерно на 5 % в год [2]. Кроме того, задачи по нахождению новых залежей становятся всё сложнее, вынуждая искать их в труднодоступных областях как на суше, так и на море. В последнее время увеличилось количество извлекаемой нефти, что обусловлено технологическими прорывами в бурении и заканчивании скважин, которые подарили возможность коммерчески выгодно извлекать нефть с нетрадиционных источников, то есть сланцевую нефть и битуминозную. Однако, разработка труднодоступных и нетрадиционных залежей имеет дополнительные риски, что заметно увеличивает себестоимость добычи.
В настоящее время большая часть нефти добывается с месторождений, открытых около четверти века назад. Конечный коэффициент нефтеотдачи с данных месторождений составляет примерно 35 %, что значит, что почти две трети всей нефти остаётся в залежи. Исследования показывают, что если повысить сегодняшний коэффициент нефтеотдачи хотя бы на 1 %, это увеличит извлекаемые запасы на 88 триллионов баррелей, что эквивалентно трехгодовому объему сегодняшней добычи. Также немаловажным является тот факт, что старые месторождения хорошо изучены с геологической точки зрения, а еще имеют хорошо развитую инфраструктуру, что уменьшает финансовые риски при внедрении новых технологий по увеличению нефтеотдачи.
В данной статье мы рассматриваем те МУНы, которые подразумевают под собой ввод в пласт некоторого количества флюида (в зависимости от пористости резервуара), которого не было в пласте изначально [4]. Это меняет весь процесс разработки. Такие действия как обработка ствола скважины (например, закачка геля для изоляции высоко-проницаемого интервала) не считаются МУНами из-за небольшого количества вводимой жидкости. Методы увеличения нефтеотдачи могут быть отнесены к третичным методам, но несмотря на это могут быть применены на любой стадии разработки месторождения. Данные методы предпочтительнее всего применять на поздних стадиях разработки, когда традиционные методы постепенно теряют эффект, а также когда залежь хорошо геологически изучена, что позволяет также уменьшить риски при разработке. Из-за этого МУНы и относят к третичным методам добычи.
Большую часть методов увеличения нефтеотдачи можно разделить на 3 группы: тепловые, газовые и химические. Некоторые методы, такие как аэрация и закачка пены, могут быть в разных категориях одновременно. Тепловые методы представляют собой ввод различных теплоносителей (в основном пара) в пласт, чтобы уменьшить вязкость нефти и облегчить ее извлечение. Газовые методы подразумевают ввод соответственно газа (природного, азота или углекислого) для улучшения подвижности нефти. В зависимости от взаимодействия нефти и газа, может как образоваться смесь нефти и растворенного газа, так и сосуществование нефти и газа раздельно в залежи. Эффективность ввода газа, смешивающего с нефтью, выше, чем ввод газа несмешивающегося. Ввод жидких растворителей — это отдельная группа МУН, которая может применяться в различных условиях. Химические МУН представляют собой ввод в пласт водных растворов химических соединений, например полимеров, ПАВ, щелочей или их комбинаций. На сегодняшний день наиболее распространено заводнение с помощью водных растворов полимеров. В то же время признано, что ASP — ввод одновременно трех компонентов: щелочи, ПАВ и полимеров есть наиболее перспективная технология увеличения нефтеотдачи. Ввод ASP улучшает охват и делает нефть, оставшуюся в ловушках после заводнения, подвижной. Синергетический эффект химических и физических процессов, происходящих в пласте после ввода ASP позволяет вдвое увеличить коэффициент нефтеотдачи по сравнению с тем же полимерным заводнением. Однако высокая стоимость ПАВ и сложность технологии пока сдерживают внедрение данной технологии.
Решение, использовать данную технологию или нет, зависит от свойств залежи (в основном глубина залегания и вязкость нефти), а также от опыта эксплуатации операторами данной технологии.
Технология ASP была придумана в начале 80-ых годов в Исследовательском центре компании Shell в Хьюстоне. Как указывалось ранее, она включает в себя ввод водного раствора трех компонентов: щелочи, поверхностно-активных веществ и полимеров. ПАВ уменьшает поверхностное натяжение между нефтью и водой, что увеличивает подвижность нефти, которая иначе могла бы остаться после процесса извлечения в ловушках. Щелочи вводят для двух целей. Первая из них — уменьшить адсорбцию дорогого ПАВ породой. После ввода в пласт, щелочь взаимодействует с породой и увеличивает отрицательный электрический заряд, что и уменьшает адсорбцию ПАВ. Второй функцией щелочей является гидролиз содержащихся в сырой нефти кислот, что создает дополнительные поверхностно-активные вещества в залежи. Полимер в данном растворе служит для увеличения охвата нефти, на которую будет воздействовать ПАВ. Обычно заводнение с помощью технологии ASP состоит из следующих этапов:
1) Предварительное заводнение. Вода с заданной минерализацией в залежи в коллекторе влияет на минерализацию пластовой воды, что уменьшает потери ПАВ в ходе самого ASP заводнения, а также уменьшает риск выпадения солевых осадков в ходе взаимодействия пластовой воды и водного ASP-раствора.
2) Закачка ASP-раствора. Максимальный объем закачки в коммерческих проектах составляет около 30 % от порового пространства коллектора. После закачки данный раствор мобилизует оставшуюся в ловушках нефть, формируя нефтяной вал.
3) Ввод раствора полимера. Данный раствор вводится для проталкивания ASP и нефти в сторону добывающих скважин.
4) Заключительное заводнение. Закачка воды для поддержания пластового давления, необходимого для продвижения ASP и нефти к скважинам.
Литература:
- Методы увеличения нефтеотдачи и технология АСП, Я. Е. Волокитин, М. Ю. Шустер, В. М. Карпан
- Статистика Международного Энергетического Агентства (IEA)
- «Enhanced Oil Recovery» брошюра концерна «Шелл»
- Lake, L.W., “Enhanced Oil Recovery”, Prentice-Hall, 1989
- Sheng, J. J., Leonhardt, B., & Azri, N. “Status of Polymer-Flooding Technology.” SPE-174541 (2015)
- Алварадо, В., Манрик, Э., “Методы Увеличения Нефтеотдачи Пластов. Планирование и Стратегии Применения”, Technopress Ltd, 2011
