В данной статье рассмотрена технология применения ASP заводнения на нефтяных месторождениях, описан механизм ASP технологии, а также обобщен и проанализирован опыт применения ASP заводнения в России и за рубежом, детально рассмотрен промышленный опыт применения данной технологии в Китае.
Ключевые слова: полимерное заводнение, ASP-технология, ПАВ, химические методы увеличения нефтеотдачи, КИН.
This article described the ASP-flooding technology in oil fields, reviewed the mechanism of ASP technology. Also, Russian and abroad experience of ASP-flooding summarized and analyzed. There is analysis the industrial experience of this technology in China.
Keywords: alkaline-surfactant-polymer (ASP) flooding, chemical enhanced oil recovery (СEOR).
В настоящее время большинство крупных нефтедобывающих месторождений находятся на поздних стадиях разработки и содержат, по большей мере, трудноизвлекаемые запасы. Доля трудноизвлекаемых запасов России постоянно растет. Фактический итоговый коэффициент извлечения нефти (КИН) в России составляет 30 %, что ниже среднемирового уровня [2].
Увеличение КИН может быть достигнуто различными методами увеличения нефтеотдачи (МУН). Технологии методов разделяют на три категории: тепловые, газовые и химические.
Химические МУН — перспективная и очень эффективная технология с довольно обширной областью применения. Различают полимерное заводнение, вытеснение нефти водными растворами поверхностно-активных веществ (ПАВ), щелочное заводнение и совместное применение щелочи, ПАВ и полимера (ASP заводнение — alkaline-surfactant-polymer flooding). Среди них технология ASP заводнения играет доминирующую роль.
Типичный процесс ASP заводнения включает в себя несколько этапов:
- Предварительная промывка, иногда используется с применением раствора солей для изменения минерализации и других свойств флюида и горных пород.
- Закачка оторочки вытесняющего агента, который представляет собой комбинацию щелочи и ПАВ. ПАВ используется для снижения поверхностного натяжения на границе нефть-вода, увеличения гидрофильности породы и снижения капиллярного давления в резервуаре, что позволяет мобилизовать остаточную нефть. Щелочь реагирует с кислотными компонентами в сырой нефти с образованием дополнительного ПАВ в пласте, таким образом, непрерывно обеспечивая сверхнизкое натяжение поверхности раздела и освобождая захваченную нефть; также, щелочь может уменьшить адсорбцию ПАВ.
- Далее, закачка оторочки полимера, которая увеличивает отношение подвижности нефти и закачанного раствора. В этом процессе полимер используется для увеличения вязкости закачиваемой жидкости, для минимизации каналообразования, обеспечения контроля подвижности и, соответственно, увеличения коэффициента охвата пласта.
- Следующим этапом является оторочка пресной воды, которая оптимизирует процесс восстановления химических реагентов [5].
Сочетание этих трех химических веществ является синергетическим; вместе они более эффективны, чем как отдельные технологии. Технология нагнетания в пласт ASP-реагентов распространена за рубежом и нашла применение по всему миру. Специалисты концерна «Шелл» используют технологию ASP в США с 80-х годов. Первые испытания, проведенные на месторождении Уайт Касл, штат Луизиана, США и последующие испытания технологии ASP показали, что ее применение позволяет увеличить добычу нефти дополнительно на 10–25 % в зависимости от условий разрабатываемого коллектора [4].
Были осуществлены пробные закачки ASP на месторождении Сент-Джозеф в Малайзии и на месторождениях Мармул, Рима и Леквайр в Омане. Компания Brunei Shell Petroleum опробовала закачку на отдельной скважине месторождения Серия.
Из-за особых пластовых условий ASP заводнение, наряду с другими химическими заводнениями, нашло широкое применение в Китае. В 1992 году на нефтяном месторождении Shengli впервые были проведены промысловые испытания ASP заводнения. Результаты применения ASP заводнения на пилотных и крупномасштабных промысловых испытаниях приведены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты применения ASP заводнения на пилотных ипромышленных испытаниях вКитае
* означает расширенное промышленное испытание, которое полностью подготовлено к промышленному испытанию.
** означает промышленные испытания, которые очень близки к промышленному применению с небольшим количеством проблем.
Из таблицы 1 видно, что прирост КИН в среднем по всем месторождениям составляет около 20 %, что делает ASP заводнение самым многообещающим из химических методов. Например, средний прирост КИН при полимерном заводнении на этих же месторождениях — около 11 %.
Метод ASP заводнения вступил в стадию коммерческого применения в Китае в Daqing с 2014 года. Добыча сырой нефти в результате заводнения ASP в 2016 и 2017 годах составила 3,51 млн. тонн и 4,07 млн. тонн, что составляет 9 % и 11 % годовой общей добычи нефти соответственно. В настоящее время в Daqing имеется 24 активных промышленных блока с ASP заводнением, покрывающих начальные геологические запасы на 3.3 % (209 млн. тонн).
До 1 мая 2017 года совокупная добыча нефти в результате заводнения ASP на нефтяном месторождении Daqing составила 21,57 млн. тонн на сумму около 10 млрд долларов США. Ежегодную добычу нефти с применением ASP заводнения на месторождении Daqing можно увидеть на рисунке 1.
Рис. 1. Ежегодная добыча нефти с применением ASP заводнения на месторождении Daqing
Низкая вязкость нефти (около 10 мПа·с в пластовых условиях), низкая температура пласта (45–50 °С), средне — высокая проницаемость (500–5000 мД) и огромные запасы частично объясняют успех применения данной технологии.
Первое лабораторное исследование по заводнению ASP началось в 1987 году, а первый пилотный проект был проведен в 1994 году, через 7 лет после первоначального исследования. Промысловые испытания первой стадии считались технически успешными, но, экономически неэффективными, поскольку все ПАВ и полимеры, использованные в первых четырех промысловых испытаниях, были импортированы.
К 2001 году на месторождении Daqing было налажено собственное производство качественных ПАВ, их цена была ниже на 40 % по сравнению с импортными, это помогло сэкономить на ПАВ — 372 млн. долларов. В настоящее время цена ПАВ в Daqing составляет 1450 долларов за тонну.
Расчётная стоимость барреля нефти, добытой с использованием технологии ASP, в Daqing составляет 30–40 долларов (Таблица 2).
Таблица 2
Затраты на ASP заводнение вDaqing
|
Доллар США/баррель |
|
|
Текущие расходы на монтажные работы |
11.26 |
|
Текущие расходы на химические реагенты |
12.79 |
|
Текущие расходы на по обслуживанию технологического процесса |
13.30 |
|
Общая стоимость |
37.35 |
В России первый опыт применения ASP-заводнения был осуществлен компанией «Салым Петролеум Девелопмент» (СПД) на Западно-Салымском месторождении.
В 2009 году прошли испытания на одной скважине Западно-Салымского месторождения, результаты которых продемонстрировали возможность выработки 90 % оставшейся после заводнения нефти. В 2014–2015 гг. для реализации пилотного проекта ASP компания построила 7 скважин, установку подготовки смеси ASP, блок разделения эмульсий для флюидов ASP [6].
Изучение международного опыта исследования и применения ASP-технологии, позволяет сформулировать следующие выводы:
– КИН по результатам лабораторных и промысловых испытаний в мире составляет около 0.2,
– потенциал, выполнимость и эффективность заводнения ASP продолжает расти, исходя из результатов промышленного применения и усовершенствования химических реагентов,
– применение ASP технологии в промышленных масштабах в России возможно только при увеличении объема фундаментальных и прикладных исследований механизма вытеснения нефти из пластов с использованием процесса ASP заводнения и усовершенствовании его промышленных испытаний на нефтяных месторождениях,
– производство отечественного ПАВ, создание технологии подбора ASP реагентов для различных месторождений позволят уменьшить стоимость барреля нефти, добытого при использовании данной технологии.
Литература:
- Алексеев А. Максимальная отдача [Электронный ресурс]: Онлайн журнал «Сибирская нефть». — 2016. — № 130. Режим доступа: https://www.gazprom-neft.ru/press-center/sibneft-online/archive/2016-april/1113026/.
- «Детальный обзор энергетической политики Россия-2014» [Электронный ресурс] //Статистика Международного Энергетического Агенства (MEA)// Режим доступа: https://www.iea.org/media/russian/IDR_RUSSIA_2014_RUS.pdf.
- Лабораторные и полевые испытания заводнения АСП [Электронный ресурс] / Волокитин Я. Е. [и др.] // Режим доступа: https://rogtecmagazine.com/laboratory-and-field-tests-for-an-asp-flooding-project/.
- «Методы увеличения нефтеотдачи» брошюра концерна «Шелл».
- Нажису, Ерофеев В. И. Исследование и применение комплексной технологии заводнения для повышения нефтеотдачи пластов. // Успехи современного естествознания. — 2017. — № 10. — С. 96–100.
- «СПД запустила технологию повышения нефтеотдачи АСП» [Электронный ресурс] // Официальный сайт издательской группы «Индустрия». — Режим доступа: http://indpg.ru/news/91797.html
- Chang H. L., Zhang Z. G., Wang Q. M., Guo Z. D., Sun H. Q., Cao X. L., Qiao Q. «Advances in Polymer Flooding and Alkaline/Surfactant/Polymer Processes as Developed and Applied in the People’s Republic of China» JPT, February 2006
- Hu Guo, Ruicheng Ma, and Debin Kong «Success and Lessons Learned from ASP Flooding Field Tests in China» Conference Paper/January 2017/ DOI: 10.2118/186931-MS, Режим доступа: https://www.onepetro.org/conference-paper/SPE-186931-MS.
