Збільшення нафтовіддачі

Запаси важких нафт у світі, за оцінками експертів, перевищують 1 трлн. тонн та у розвинених промислових країнах розглядаються як суттєвий резерв видобутку нафти. Україна входить до першої десятки країн з найбільшими запасами нафти, поступаючись за цим показником лише державам Близького Сходу та Венесуелі.

Частка важких запасів нафти в Україні постійно зростає. На долю активних припадає третина всіх розвіданих запасів, 67% - це складові запаси, у тому числі високов'язкі нафти - 13%, малопроникні колектори - 36. У Західному Сибіру близько 47% поточних запасів нафти припадають на колектора з низькою проникністю, більше 25% - Волго-Уральської НГП і 19% - у Тімано-Печерської провінції. Для ефективного освоєння складних запасів нафти і подальшого збільшення її видобутку необхідно створення і широкомасштабне застосування нових комплексних технологій збільшення нафтовіддачі, що поєднують базовий вплив на пласт закачуванням води або водяної пари з фізико-хімічними методами, що збільшують охоплення пласта базовим впливом і коефіцієнт нафтовитиснення .

Для збільшення нафтовіддачі родовищ із високо неоднорідними колекторами на пізній стадії розробки перспективно використовувати поєднання гелів та нафтовитискаючих композицій. Після ізоляції високопроникних пластів, що обводнилися, шляхом їх блокування гелем необхідно інтенсифікувати фільтрацію рідини в низькопроникному пласті. Тому необхідна комплексна технологія - спочатку дія гелеутворюючої композиції, що збільшує охоплення об'єкта заводненням або паротепловим впливом, а потім - нафтовитискаючою композицією,що інтенсифікує розробку низькопроникного пласта і збільшує коефіцієнт нафтовитиснення.

В Інституті хімії нафти СО РАН створено 8 нових промислових технологій збільшення нафтовіддачі та обмеження водопритоку для родовища із складними запасами, у тому числі покладів високов'язких нафт. Створено перспективну концепцію використання енергії пласта або теплоносія, що закачується для генерації нафтовитискаючого флюїду, гелів і золів безпосередньо в пласті. Розроблено фізико-хімічні основи методів збільшення нафтовіддачі із застосуванням хімічних інтелектуальних систем: гелеутворюючих систем та композицій поверхнево-активних речовин (ПАР), що зберігають, саморегулюють у пласті тривалий час комплекс властивостей, оптимальний для цілей нафтовитиснення. Для збільшення нафтовіддачі покладів високов'язкої нафти на пізній стадії розробки створена технологія паротеплового і фізико-хімічного впливу нафтовитискаючими композиціями на основі ПАР, що генерують безпосередньо в пласті СО2 і лужну буферну систему (композиції НІНКА).

Домінуюча роль належить гель-технологіям, що збільшує охоплення пласта заводненням. Термотропні гелеутворюючі системи у поверхневих умовах є малов'язкими водними розчинами, у пластових – перетворюються на гелі. Гелеутворення відбувається під дією теплової енергії закачуваного теплоносія, без агентів, що зшивають [6, 7]. Досліджено кінетику гелеутворення, реологічні та фільтраційні характеристики гелів різних типів для неоднорідних пластів з проникністю в інтервалі від 0.01 до 10 мкм2. Запропоновано термотропні гелеутворюючі системи: полімерні на основі ефірів целюлози та неорганічні

системи «сіль алюмінію – карбамід – вода» з різним часомгелеутворення - від кількох хвилин до кількох діб - в інтервалі температур 30-320 оС. З їх використанням розроблено п'ять гель-технологій для збільшення нафтовіддачі високо неоднорідних пластів, які промислово використовуються на родовищах Західного Сибіру та республіки Комі. Екологічна безпека реагентів, їхня нешкідливість для людини дозволяють широко використовувати гель-технології на родовищах України та інших країн.

Для збільшення нафтовіддачі покладів із складними запасами, зокрема, юрських відкладів Західного Сибіру та пермо-карбонового покладу високов'язкої нафти Усинського родовища, в Інституті хімії нафти СО РАН запропонована комплексна технологія із застосуванням гелеутворювальних та нафтовитіснюючих композицій зі збільшенням коефіцієнта витіснення та інтенсифікацією розробки. Як гелеутворювальні композиції запропоновано використовувати такі термотропні системи: неорганічні гелеутворюючі композиції ГАЛКА на основі солей алюмінію і карбаміду; полімерні гелеутворюючі композиції МІТКА на основі простих ефірів целюлози та карбаміду. Як нафтовитискаючі - композиції ІХН-60, ІХН-100 на основі ПАР та лужної буферної системи; композиції НІНКА на основі ПАР, солей амонію та карбаміду, що утворюють СО2 та лужну буферну систему безпосередньо в пласті; композиції ІХН-ПРО з регульованою в'язкістю та лужністю на основі ПАР, лужної неорганічної буферної системи та багатоатомного спирту, сумісні з мінералізованими пластовими водами. Зазначені композиції мають взаємодоповнюючі склади і фізико-хімічні властивості, що призводять до синергетичного посилення їх функцій.

Дослідження реологічних характеристик розчинів,золів і гелів композиції ГАЛКА-З методом ротаційної віскозиметрії показало, що при температурі 100-1500С розчини твердої товарної форми (ТТФ) композиції ГАЛКА, розбавлені в 8-10 разів, утворюють рухливі золі, їх в'язкість не перевищує 50 за тих же умов розчини ТТФ композиції ГАЛКА, розведені в 5 разів, утворюють нерухомі гелі з в'язкістю в інтервалі 30000-160000 мПа? В умовах всебічного стиснення гель є твердоподібним тілом коагуляційної структури з різко вираженою тиксотропією, з межею плинності близько десятків Па.

Паротепловий вплив є хоч і ефективною, але технологічно складною та високо витратною системою розробки. Тому перспективним є застосування фізико-хімічних методів без паротеплового впливу. Для збільшення нафтовіддачі покладів високов'язких нафт за відсутності паротеплового впливу при 20-40 0С, зокрема, пермокарбонового покладу Усинського родовища, пропонується використовувати золі на основі низькотемпературної гелеутворюючої композиції ГАЛКА-НТ, а також композиції на основі ПАР, в яких гідроліз карбаміду здійснюється із застосуванням ферментативного каталізу НІНКА, нетрольна композиція) або композиції ІХН-ПРО.

Проведено лабораторні дослідження щодо створення рухомих облямівок золю на основі композиції ГАЛКА-НТ для ефективного витіснення високов'язкої нафти пермокарбонового покладу Усинського родовища. Експериментально досліджено реологічні та фільтраційні характеристики та нафтовитискаючу здатність золів на основі композиції ГАЛКА-НТ при температурі 20-23 оС на лінійних та неоднорідних моделях пласта в умовах, що моделюють природний режим розробки пермокарбонового покладу, рис. 1. Встановлено, що використання золю композиції ГАЛКА-НТ при розробці покладівв'язких нафт з низькою пластової температурою дозволяє підвищити ефективність витіснення нафти як рахунок збільшення охоплення пласта, а й рахунок збільшення коефіцієнта нефтевытеснения. При цьому може проводитись і градієнтна. Наступне закачування однієї або декількох облямівок нафтовитискаючих композицій - ІХН-ПРО, НІНКА® - призводить до подальшого довідмиву нафти як з високопроникних, так і з низькопроникних частин пласта, при цьому досягаються високі абсолютні коефіцієнти нафтовитиснення.

В ІХН СО РАН для збільшення нафтовіддачі родовищ з різними геолого-фізичними умовами, у тому числі покладів високов'язких нафт, розроблені нафтовитискаючі композиції з регульованою в'язкістю і лужністю ІХН-ПРО на основі ПАР, лужної неорганічної буферної системи та багатоатомного спирту, що мають мінус 20 ÷ мінус 60 оС). Композиції ІХН-ПРО мають низький міжфазний натяг на кордоні з нафтою, їх щільність можна регулювати в межах від 1.1 до 1.3 кг/м3, в'язкість - від десятків до сотень мПа с. Композиції застосовуються в широкому інтервалі температур, від 10 до 300 оС, у тому числі як при природному режимі розробки покладів високов'язких нафт, так і при паротепловій та пароциклічній дії на пласт. Висока нафтовитискаюча здатність, сумісність з мінералізованими пластовими водами, зниження набухання глин призводить до довідмиву залишкової нафти як з високо проникних, так і з низько проникних зон пласта. Крім того, закачування рухомих облямівок композиції ІХН-ПРО з регульованою в'язкістю в нагнітальні свердловини може призводити до вирівнювання рухливостей витісняючого агента і нафти, зниження в'язкості нестійкості фронту витіснення, вирівнювання фронту витіснення, обмеження проривагента у видобувні свердловини, збільшення коефіцієнта охоплення пластів впливом.

Крім закачування композицій на основі ПАР у нагнітальні свердловини, для збільшення нафтовіддачі покладів високов'язких нафт без теплового впливу пропонується реагентоцикліка (аналогічно пароцикліці). У добувну свердловину закачується облямівка композиції ПАР, потім проводиться закачування води, після цього проводиться витримка 7-14 діб (аналогічно просочення при пароцикліці) і потім пускається свердловина в роботу. Видобуток нафти ведеться у вигляді малов'язкої прямої емульсії. Після закінчення видобутку нафти в свердловині в першому циклі проводиться наступний цикл - закачування чергуються облямівок композиції ПАР і води, як і в першому циклі, витримка і потім видобуток нафти зі свердловини. В результаті спостерігається збільшення видобутку нафти як з високопроникних, так і низькопроникних частин пласта.

Малюнок 2 - Вплив закачування композиції ІХН-ПРО на фільтраційні характеристики (рухливість) та витіснення нафти пермо-карбонового покладу Усинського родовища з неоднорідної моделі пласта при 23 оС в умовах, що моделюють реагенто-циклічну обробку видобувних свердловин по «холодній». Вихідна газопроникність: 1 колонка – 0.563 мкм2, 2 – 2.653 мкм2

Розроблені композиції ІХН-ПРО на основі ПАР можуть бути використані для збільшення нафтовіддачі покладів високов'язких нафт, не охоплених тепловим впливом, або шляхом закачування в нагнітальні свердловини на різних стадіях розробки, в тому числі й спільно з гелеутворювальними композиціями, або шляхом закачування в видобувні реагентоцикліки.

Створено комплексну технологію збільшення нафтовіддачі покладів високов'язкої нафти, що видобувається методом паротеплового впливу, шляхом закачування композицій ГАЛКА-С таНінка. У 2009-2011 роках. при майданному закачуванні пари в 41 паронагнітальну свердловину пермо-карбонового покладу Усинського родовища здійснено закачування композицій ГАЛКА-С і НІНКА. Обсяг закачування кожної композиції становив 100-220 тонн на свердловино-обробку, всього було закачано 7.7 тис. тонн композицій. Після закачування композицій у видобувних свердловинах, гідродинамічно пов'язаних з нагнітальними, спостерігається збільшення дебітів нафти на 4-12 тонн/добу, зниження обводненості на 5-20%. Додатковий видобуток нафти склав близько 100.0 тис.тонн. Технологія ефективна збільшення нафтовіддачі низькопроникних і високо неоднорідних колекторів, на ранній і пізньої стадії розробки родовищ. Загальний аналіз за роками по всіх свердловинах показує ефективність використовуваних технологій підвищення нафтовіддачі.