Опыт применения ASP-технологии

Повышение объемов и полноты выработки запасов нефти становится основной задачей, потому как эффективность вытеснения нефти водой по ходу выработки запасов на месторождениях снижается. Повышение коэффициента вытеснения и коэффициента охвата являются актуальными направлениями для данной темы. Рассматриваемый в данной статье зарубежный и отечественный опыт применения ASP-технологии (полимеров, ПАВ, щелочей) в качестве рабочих агентов раскрывает потенциал и перспективы использования физико-химических методов повышения нефтеотдачи пласта.

Ключевые слова: физико-химические методы, методы увеличения нефтеотдачи, щелочи, АСП технологии, заводнение, трудноизвлекаемые запасы, разработка нефтяных месторождений, поверхностно-активные вещества (ПАВ), полимеры, коэффициент извлечения нефти, опыт применения.

Введение

В настоящее время освоение трудно-извлекаемых запасов (ТрИЗ) нефти в России приобретает особую актуальность, что обуславливается в первую очередь изменением качественных и количественных характеристик запасов углеводородных ресурсов.

Общие балансовые запасы нефти промышленных категорий в РФ превышают 18 млрд тонн, из них к категории ТрИЗ можно отнести около 12 млрд тонн или 66 %. Министерство энергетики РФ (Минэнерго) планирует рост доли ТрИЗ нефти в общем объеме нефтедобычи к 2035 г с 8 % до 17 %.

Для добычи ТрИЗ требуются: (повышенные затраты финансовых, материальных и трудовых ресурсов, нетрадиционные технологии, специальные реагенты и материалы, специальное не серийное оборудование).

Основными причинами снижения коэффициента извлечения нефти (КИН) при разработке нефтяных залежей являются низкие коэффициенты охвата нефтеносного пласта и вытеснения нефти водой.

Эффективность вытеснения снижается при высоких значениях поверхностного натяжения на границе раздела фаз нефть-вода, что может быть вызвано существенным различием вязкости пластовых флюидов и низкими пластовыми температурами. Данные факторы часто приводят к прорывам воды и преждевременному обводнению добывающих скважин. В то же время коэффициент охвата зависит от целого ряда факторов, таких как: (режим работы пласта, однородность и неоднородность коллекторских свойств, фильтрационные характеристики пласта и связанность пропластков

Увеличение коэффициента извлечения нефти может быть достигнуто различными методами увеличения нефтеотдачи (МУН), такими как: (физико-химические, газовые, тепловые, микробиологические).

Химические методы увеличения нефтеотдачи, в частности и ASP заводнение, имеют высокий потенциал, и прогноз немалого прироста КИН.

Нагнетание водными растворами ПАВ направлено на улучшение нефтеотмывающей способности закачиваемой воды. Важными проблемами считаются: слабая поверхностная активность на границе раздела нефть — вода, незначительные нефтеотмывающие свойства и потери в пласте.

В последнее время большей популярностью пользуются комбинированные виды заводнения (ПАВ-щелочное, ПАВ-полимерное и технология ASP). Преимуществом ASP-технологии является комплексное воздействие на пласт не одним, а сразу несколькими реагентами, с последующим изменением целого ряда его параметров. В данной технологии используются материалы, повышающие подвижность нефти (полимер), и вещества, снижающие межфазное натяжение (щелочь и ПАВ).

Сущность процесса ASP заводнения (полимер, ПАВ, щелочь) включает в себя несколько этапов: (1 — предварительная промывка пород; 2 — нагнетание оторочки вытесняющего материала; 3 — закачка оторочки полимера; 4 — закачка оторочки пресной воды).

Сочетание трех химических веществ является синергетическим; вместе они более эффективны, чем как отдельные технологии повышения МУН.

Зарубежный и отечественный опыт применения ASP -технологии

В последние годы ASP-технология — это наиболее применяемый комбинированный химический метод за рубежом. При ASP заводнении (щелочно-ПАВ-полимерном) в пласт, наибольшее распространение получило использование следующих реагентов:

— Полимер — марки анионного полиакриламида с концентрацией 0,08–0,14 %;

— ПАВ — мицеллообразующие ПАВ с концентрацией 0,1–0,4 %;

— Щелочной агент — NaOH или Na ₂ CO ₃ с концентрацией 1–2 %.

Наиболее распространенными проблемами при использовании ASP-технологии стали: (низкая приемистость, деструкция полимера, коррозия, образование эмульсий, прекращение работы насосов и рост бактерий).

На месторождении Xinjiang в июле 1996 года пилотные испытания принесли прирост коэффициента извлечения нефти на 24 %, а на месторождении Shenghi в феврале 1992 года на 16,8 %.

Таблица 1

Основные параметры по реализованным проектам

Так, например, на месторождении Mangala (Индия) ASP заводнение осуществлялось на группе песчаных пластов Fatehgarh. Проект по нагнетанию ASP — агентов стартовал в апреле 2014 года и продлился до февраля 2015. В конце реализации проекта обводненность увеличилась с 92 % до 98 %. При этом наблюдалось увеличение дебита нефти в 8 раз: с 7,95м ³ /сут до 64,5 м ³ /сут. Прирост КИН составил 20 %.

Геологические запасы нефти на одном из крупнейших месторождений Daqing (Китай) составляют 5,8 миллиардов тонн, а природного газа 1 триллион м3. Реализация происходила на этапе обводнения продукции в районе 90 % и достигнутом КИН до 0,20 д.ед. До 1 мая 2017 года совокупная добыча нефти в результате заводнения ASP составила 21,57 млн. тонн на сумму около 10 млрд долларов США. Добыча нефти и газа компанией Daqing превысила отметку в 11 млн тонн только в первом квартале 2021 года, увеличившись на 82 тысяч тонн по сравнению с прошлым 2020 годом. В этом есть и заслуга ASP-технологии.

На месторождении Warner (Канада), самый первый масштабный проект по нагнетанию химических агентов ASP был реализован в мае 2006 года.

У данного объекта хорошие коллекторские свойства с эффективной нефтенасыщенной толщиной 7,5 м. В результате применения ASP-технологии в ноябре 2006 было отмечено увеличение дебита нефти с 48 м ³ /сут. до 215 м ³ /сут с. С учётом новых скважин: 286 м ³ /сут. Обводненность продукции снизилась с 98 % до 82 %. Прирост КИН составил 16 % — 0.16 д. ед.

В Российской Федерации первый опыт применения ASP-технологии был осуществлен компанией «Салым Петролеум Девелопмент». Исследования ASP-метода были начаты в 2008 году: компания провела ряд лабораторных и полевых работ. В 2009 году прошли испытания, результаты которых продемонстрировали возможность выработки 90 % оставшейся после заводнения нефти. Именно благодаря этим результатам компания начала работу в данном направлении.

В 2014–2015 годах для реализации пилотного проекта ASP компания построила 7 скважин, а также установку для подготовки смеси ASP и блок разделения эмульсий для флюидов ASP. Работа установки смешивания компонентов ASP была запущена 24 марта 2016 года на Салымской группе месторождений.

Западно-Салымское месторождение — это ключевой объект первого и пока единственного в Российской Федерации пилотного проекта увеличения нефтеотдачи на основе химического заводнения путем закачки в пласт трехкомпонентной смеси из анионного поверхностно-активного вещества (ПАВ), щелочи и полимера.

Реализация химического метода заводнения на основе технологии АСП позволит добыть нефтедобывающим компаниям, находящимся на территории РФ дополнительно 2.5 млрд тонн нефти до 2030 г.

Таблица 2

Критерии применимости технологии АСП

Таким образом ASP-технология может стать приоритетным методом повышения нефтеотдачи среди многих компаний, выйти на мировое, широкомасштабное и рентабельное применение на всех месторождениях, находящихся не только на последней стадии разработки, как третичное, но и на молодых месторождениях в качестве вторичного, заменив стандартное заводнение (закачку воды).

Однако данная технология, как уже было отмечено ранее, имеет свои недостатки, а именно:

— Поверхностно-активные вещества (ПАВ) достаточно дорогие и нестабильные при высоких температурах;

— Щёлочи дёшевы, и довольно простые, с ними не возникает затруднений, но продукты их реакции (соли) могут откладываться в скважинах и оборудовании;

— Полимеры сравнительно дёшевы, но требуются колоссальные объёмы для закачки в течение продолжительного времени.

Анализируя и обобщая международный опыт активного применения и исследования ASP-технологии, сформулированы следующие выводы:

1. Доказано повышение КИН до 0,25 д. ед. — 25 %.
2. Эффективность применения ASP-технологии с плотной сеткой скважин выше, чем с редкой, в связи с влиянием неоднородности пластов.
3. Для адаптации ASP-технологии к условиям конкретного объекта необходимы испытания и наблюдения за изменением процессов смачиваемости, фильтрации реагентов в пласте, а также процессов, связанных со снижением межфазного натяжения.
4. Необходимо определить экономически обоснованные концентрации компонентов в растворах с целью получения оптимальной эффективности технологии.

На данный момент реализация ASP заводнения реальна при проведении подготовительных работ, оценке всех рисков и возможных экономических проблем, но с текущими ценами на нефть (около 70 $/баррель) данная технология не может быть экономически выгодной.

Литература:

1. Методы повышения нефтеотдачи пластов/М. Ф. Свищев, А. И. Вашуркин, М. И. Пятков и др.— Нефтяное хозяйство, 1979, № 10, с. 29–31.
2. Анализ зарубежного и российского опыта по применению ASP-технологии / Н. Д. Шарипова, А. А. Севастьянов //Sci/article.ru. — 2016. — C. 119–124.
3. Волокитин Я. Е. и [и др.], Лабораторные и полевые испытания заводнения АСП [Текст]/ Я. Е. Волокитин// Недропользование XXI ВЕК. -2015. — № 6 (56). — С. 108–113.
4. «Методы увеличения нефтеотдачи» брошюра концерна «Шелл»
5. Рузин, Л. M. Методы повышения нефтеотдачи пластов (теория и практика): учеб. пособие / Л. М. Рузин, О. А. Морозюк. — Ухта: УГТУ, 2014. — 127 с.
6. Qiao Q, et al. The pilot test of ASP combination flooding in Karamay oil field // SPE Paper No. 64726 presented at the 2000 SPE International Oil and Gas Conference and Exhibition in China 2000.
7. Martin Stoll “Alkaline-Surfactant-Polymer Flood: From the Laboratory to the Field”, SPE EOR Conference at Oil & Gas West Asia, 2010, Oman, SPE-129164-MS
8. Green D. W. Enhanced Oil Recovery / D. W. Green, G. P. Willhite // 3rd 98 Edition, Society of Petroleum Engineers, The Woodlands., — 1998, p. 241.].
9. Сургучев М. Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. — М.: Недра, 1985. — 308 с.
10. Ильина, Г. Ф. Методы и технологии повышения нефтеотдачи для коллекторов Западной Сибири [Текст]: учеб. пособие / Г. Ф. Ильина, Л. К. Алтунина; ТПУ. — Томск: Издательство ТПУ, 2006. — 166 с.
11. Методы увеличения нефтеотдачи пластов, планирование и стратегии применения, Алварадо В., Манрик Э., 2011.