Современное состояние и перспективы применения термогазового метода увеличения нефтеотдачи на месторождениях Баженовской свиты А.А. Боксерман (ОАО «Зарубежнефть»), В.И. Кокорев (ОАО «РИТЭК»), В.В. Плынин (ОАО «Зарубежнефть»), А.С. Ушакова (ОАО «Зарубежнефть») А.А. Боксерман (ОАО «Зарубежнефть»), В.И. Кокорев (ОАО «РИТЭК»), В.В. Плынин (ОАО «Зарубежнефть»), А.С. Ушакова (ОАО «Зарубежнефть») Докладчик: В.В. Плынин (ОАО «Зарубежнефть»)

В настоящее время приоритетное направление прироста запасов нефти в мировой нефтедобыче - развитие и промышленное применение современных интегрированных методов увеличения нефтеотдачи (МУН), которые способны обеспечить синергетический эффект в освоении новых и разрабатываемых нефтяных месторождений. В этой связи перспективы освоения в России все возрастающей доли трудноизвлекаемых запасов и нетрадиционных ресурсов в керогенонефтематеринских породах месторождений углеводородного сырья Баженовской свиты (БС) связаны с принципиально новым инновационным термогазовым МУН Приоритетное направление прироста запасов нефти

Термогазовый метод повышения нефтеотдачи Впервые предложен в 1971 г во ВНИИнефть. Отличен от традиционных методов закачки воздуха, в том числе и метода внутрипластового горения. Метод основан на закачке воздуха в пласт и его трансформации в эффективные вытесняющие агенты за счет низкотемпературных внутрипластовых окислительных процессов. Температура пласта должна быть выше o C. В результате низкотемпературных окислительных реакций непосредственно в пласте вырабатывается высокоэффективный газовый агент содержащий азот, углекислый газ и ШФЛУ.

Термогазовый метод повышения нефтеотдачи Высокая эффективность достигается за счет реализации полного или частичного смешивающегося вытеснения. Преимущества метода - использование недорогого агента, значительное увеличение нефтеотдачи пласта (по фактическим проектам зафиксировано увеличение нефтеотдачи до 60% и более). Исследования на кернах показали, что после закачки воздуха остаточная нефтенасыщенность за фронтом вытеснения снижается до 5-7%.

Принципиальные особенности термогазового воздействия (ТГВ) Закачка воздуха и его трансформация в эффективные вытесняющие агенты (углекислый газ, легкие углеводороды) за счет внутрипластовых окислительных и термодинамических процессов Использование природной энергетики пласта – повышенной пластовой температуры (свыше С) для самопроизвольного инициирования внутрипластовых окислительных процессов и формирования высокоэффективного вытесняющего агента Возможность осуществления активных самопроизвольных окислительных процессов могут при более низких температурах, так как реальные пласты содержат катализаторы (CuO, MnO2, Cr2O3, NiO, CoO и др)

Механизм ТГВ Зона смешивающегося вытеснения Нефть

Время самовоспламенения нефти Быстрое инициирование активных внутрипластовых окислительных процессов является одним из важнейших следствий использования энергетики пласта для организации закачки воздуха на месторождениях легкой нефти. 30 суток 10 суток

Тепловой эффект реакций НТО Интенсивность окислительных реакций довольно быстро возрастает с увеличением температуры. 85 % max

) Результаты промысловых испытаний закачки воздуха на месторождениях легкой нефти (по международному соглашению «ИНТЕРНЕФТЕОТДАЧА» СССР – США) Увеличение добычи нефти в 2-4 раза. Дополнительная добыча 50% от общей. Дополнительная добыча легких фракций – 15% от дополнительной добычи нефти. Полная утилизация кислорода. 110 MPHU (США) Дополнительная добыча нефти 50% от остаточных запасов. Увеличение отборов нефти в 4 раза. 57 Deli (США) Дополнительная добыча нефти – 43% от остаточных запасов, в т.ч. свыше 30% в виде легких фракций нефти добыто в газовой фазе. Полная утилизация кислорода. 97 Sloss (США) Годовой прирост добычи нефти – 24%. Снижение обводненности до 34%. 36 Кала (Азербайджан) Прирост нефтеотдачи - 8 п.п. Текущий КИН – 68%. Увеличение добычи нефти в 2-4 раза. Полная утилизация кислорода. 48 Гнединцы (Украина) Увеличение добычи нефти по некоторым скважинам в 5-8 раз, по участку – в 3 раза. 18 Сходница (Украина) Некоторые технологические результаты Пластовая темп-ра, о С Объекты

Опыт применения термогазового воздействия в США Проекты по термогазовому МУН на конец 2009 г.

Зарубежный опыт освоения и применения термогазового воздействия Добыча нефти в США за счет термогазового МУН

В последние годы в ряде российских нефтяных компаний ведется работа по обоснованию и подготовке промысловых испытаний термогазового МУН в различных геолого-промысловых условиях, в том числе: ОАО «Сургутнефтегаз» (Ай-Пимское и Маслиховское месторождения Баженовской свиты); ОАО «РИТЭК» (Галяновское и Средне-Назымское месторождения Баженовской свиты); ОАО «Газпром нефть» (Приобское месторождение); ОАО « Зарубежнефть» (залежи Центрально-Хоравейского поднятия с карбонатными и низкопроницаемыми коллекторами в Ненецком автономном округе и Висовое месторождение в ХМАО)) Состояние освоения термогазового МУН в России

Представлена нефтематеринской породой, в которой еще не завершены процессы преобразования органического вещества – керогена в углеводороды. Территория распространения – центральная часть Западно- Сибирской низменности – более 1 млн. км 2. Глубина залегания – м. Толщина – м. Температура пласта – °С. Геологические запасы нефти – млрд. т. Сложные емкостные и фильтрационные свойства. Нефтеотдача традиционными способами – 3-5 %. Баженовская свита

Углеводородные ресурсы БС содержатся в двух формах: в органическом веществе – керогене (ср. сод. 23,3% от V породы); в форме легкой нефти - продукта генерации органического вещества – керогена (ср. сод. 7,2% от V породы) Нетривиальный характер фильтрационно-емкостных свойств пород БС: а) нефтекерогеносодержащие породы представлены двумя принципиально отличными типами: - микротрещиноватым (порово-трещиноватым) коллектором – практически непроницаемой матрицей; макротрещиноватым (трещинно-кавернозным) коллектором. б) микротрещиноватый коллектор (матрица) является нефтеотдающим в макротрещиноватый коллектор легкую нефть, образующуюся в процессе генерации керогена. Основные особенности нефтекерогеносодержащих пород БС

Литолого-физическая характеристика пород БС и вмещающих ее отложений

Температура, о С Дебит, м з /сут Фильтрационно - емкостные характеристики пород БС (зависимость от пластовой температуры)

Зависимость выхода нефти из пород БС от температуры Согласно результатам экспериментальных исследований кернов пород БС при их нагреве до С из микротрещиноватой породы извлекается легкая нефть, объем которой сопоставим и даже может превышать количество легкой нефти из макротрещиноватых пород. Количество образующихся при окислении керогена УВ газов и легкой нефти может достигать 60% от массы разложившегося керогена.

Основные задачи составных компонентов ТГВ на нефтекерогеносодержащие породы БС Максимально возможное извлечение легкой нефти из дренируемых в основном макротрещиноватых пород благодаря формируемому эффективному смешивающемуся агенту Вовлечение в активный процесс максимально возможного извлечения легкой нефти из микротрещиноватой матрицы вследствие преодоления её негативных фильтрационно- емкостных особенностей в результате управляемого теплового воздействия из дренируемых зон Вовлечение в разработку керогеносодержащих зон и извлечение из них углеводородов за счет термического крекинга и пиролиза.

Механизм извлечения нефти из пород БС При закачке водовоздушной смеси в пласты БС в трещиноватых пропластках продвигается зона генерации тепла, которая разогревает окружающие слои нефтематеринской породы. Увеличение водовоздушного отношения ВВО приводит: К увеличению размера тепловой оторочки к увеличению глубины прогрева окружающих слоев нефтематеринской породы. 2. К увеличению скорости продвижения тепловой оторочки к уменьшению глубины прогрева окружающих слоев нефтематеринской породы. Следовательно, должно существовать оптимальное значение для водовоздушного отношения.

Зависимость объема прогретой матрицы от ВВО при ТГВ Регулирование ВВО осуществляется на основе конкретного геологического строения залежей БС с необходимостью учета соотношения объемов дренируемых и недренируемых зон, а также их взаимного расположения.

Схема строения БС (а) - схема полученная по результатам многочисленных лабораторных экспериментов; (б) - схематизация температурного процесса, который происходит в пласте БС при закачке водовоздушной смеси.

Современный потенциал технико - технологических средств реализации ТГВ Применение горизонтальных и горизонтально-разветвленных скважин; Бурение боковых стволов; Формирование разветвленных боковых дрен; Применение гидроразрыва пласта различного дизайна, в том числе, направленного; Производство щелевой разгрузки призабойных зон; Тепловое и термогазохимическое воздействие на призабойную зону; Циклическое воздействие; Применение различных технических устройств для закачки в пласт водогазовых смесей, в частности, насосно-компрессорных бустерных установок. Производство и применение парогенераторов и забойных парогазогенераторов на основе монотоплива

Принципиальная схема строения коллектора Баженовской свиты Средне-Назымского месторождения 1 – слой χ нефтематеринской породы; 2 – плотный карбонатизированный трещиноватый прослой; 3 – перфорированный ствол скважины; 4 – битуминозные глины; 5 – пути миграции нефти в скважину С целью отработки термогазового МУН в ОАО «РИТЭК» выбрано Средне-Назымское месторождение, на опытном участке которого с августа 2009 года ведутся промысловые испытания и освоение техники и технологии закачки воздуха и воды, а также системы контроля за процессом ТГВ. После разработки и утверждения технологической схемы конце 2010 года предусматривается начать опытные работы по реализации термогазовой технологии.

Для прогноза возможных технологических результатов была создана геолого-гидродинамическая модель опытного участка, а также методика расчета процесса ТГВ применительно к геолого- гидродинамическим условиям опытного участка. Результаты компьютерного моделирования подтвердили перспективность применения инновационного термогазового метода и целесообразность его развития для ввода в промышленную разработку месторождений БС, а именно: нефтеотдача от применения ТГВ на опытном участке может достигнуть более 40%. накопленная доля добычи нефти из дренируемых зон может составить примерно 40%, в том числе за счет пиролиза содержащегося в этих зонах керогена %, а за счет термогидродинамического воздействия на недренируемые зоны – 20-25%

Расчетный коэффициент извлечения нефти (КИН) для пластов БС Средне-Назымского месторождения Изменение КИН в зависимости от темпа закачки воздуха и его прирост за счет притока нефти из матрицы и керогена синий столбик – КИН без учета притока нефти из матрицы и керогена; красный столбик – КИН с учетом притока нефти из матрицы и керогена; желтый столбик – прирост КИН за счет притока нефти из матрицы и керогена

Промысловые испытания закачки воздуха Промысловые испытания закачки воздуха на опытном участке Средне-Назымского месторождения Увеличение газового фактора при ТГВ за счет выхода дополнительных УВ газов. Влияние выхода азота на газовый фактор не учитывалось. синие столбики – базовый дебит газа (при газовом факторе 85); красные столбики – прирост дебита газа при ТГВ за счет возрастания газового фактора (до ); Линиями обозначены среднесуточные дебиты (синяя – базовый, красная –при ТГВ). Дополнительная добыча - 50 тыс. м 3 УВ газа. Среднесуточный дебит, м 3 /сут.

Изменение состава добываемого газа при термогазовом воздействии Схема расположения скважин на опытном участке и распределения количества добытых газов по скважинам за время закачки воздуха. (Радиус кружка пропорционален объему добытого газа). скв. Прирост дебита газов (по сравнению с базовым) CO 2 АзотУВ газы выход азота, увеличение дебита CO 2 и УВ газов, отсутствие кислорода.

Изменение состава нефти при термогазовом воздействии 28 Вязкость и плотность нефти снизились в 3 и 1,05 раз соответственно. Фракционный состав изменился в течении года в сторону большего содержания легких фракций. Характеристика нефти Вязкость кинематическая при 20 0 С7,48 мм 2 /с2,38 мм 2 /с Плотность при 20 0 С837 кг/м кг/м 3 Вязкость динамическая 6,26 мПа*с1,9 мПа*с C 1 -C 4 C 4 -C 7 C 5 -C 8 C 8 -C 9 C 9+ Анализ данных о фракционном составе нефти (3000 скв). Сравнение данных за и

К настоящему времени полученные данные промысловых исследований подтверждают рассмотренные выше теоретические положения по ТГВ, а именно: Протекание активных внутрипластовых окислительных процессов (наблюдается значительное увеличение в добываемых газах доли азота до 45 %, углекислого газа до 7%, отсутствие кислорода); Использование керогена в качестве основного топлива во внутрипластовых окислительных процессах (результат возможного пиролиза и крекинга керогена наблюдается увеличение до двух кратного объемов добываемых углеводородных газов); Формирование в пластовых условиях смешивающегося вытеснения (наблюдается существенное увеличение в составе нефти легких фракций, по сравнению с данными, полученными до начала закачки воздуха и, связанное с этим, снижение плотности и вязкости и плотности нефти в 3 и 1,05 раз соответственно). Результаты промысловых исследований на опытном участке Средне – Назымского месторождения

Освоение и промышленная реализация термогазового МУН имеет принципиальное значение для увеличения российской сырьевой базы нефтедобычи и кардинального повышения эффективности разработки нефтяных месторождений, особенно в Западной Сибири. Потенциал прироста извлекаемых запасов нефти за счет освоения и развития инновационного термогазового метода может составить: на месторождениях БС – млрд.т. на месторождениях легкой нефти низкопроницаемыми коллекторами – 5-6 млрд.т. Потенциал прироста извлекаемых запасов нефти за счет освоения и развития термогазового МУН

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!