что такое мун в нефтяной промышленности

Методы увеличения нефтеотдачи (МУН)

Дата публикации: 04.05.2016

В международной практике роль воспроизводства сырьевой базы нефтедобычи за счет внедрения современных методов увеличения нефтеотдачи (тепловых, газовых, химических, микробиологических) на базе инновационных техники и технологий быстро растет и становится все более приоритетной.

Согласно оценкам специалистов компании Зарубежнефть, за последнее десятилетие дополнительная добыча за счет применения современных МУН в России непрерывно снижается и в настоящее время ее объем в общей добыче нефти практически незаметен.
Методы увеличения нефтеотдачи (МУН) подразделяется на 2 группы:

1. Гидродинамические методы увеличения нефтеотдачи, включают в себя различные методы интенсификации притока жидкости и скважине и их комбинации:

2. Третичные методы увеличения нефтеотдачи:

Под термином «современные МУН» понимаются технологии, связанные с тепловым, газовым, химическим, микробиологическим воздействием на пласты.

Масштабы применения современных МУН в мире непрерывно увеличиваются (Табл.1)

МУН, млн. т/год

1985

1990

1995

2000

2006

Тепловые

Газовые

Химические

Всего

До сих пор предпочтение отдается тепловым и газовым методам, доля дополнительной добычи за счет применения которых превышает 95%.

Активизация применения третичных методов является актуальнейшей проблемой для будущего нефтяной отрасли России.

В международной практике роль воспроизводства сырьевой базы нефтедобычи за счет внедрения современных методов увеличения нефтеотдачи на базе инновационных техники и технологий быстро растет и становится все более приоритетной.

Инновационному развитию нефтедобычи в таких странах как США, Канада, Норвегия, Китай, Индонезия и др. способствует создание специальных государственных программ промысловых испытаний и освоения современных методов увеличения нефтеотдачи (МУН), а также экономические условия, побуждающие недропользователей активно участвовать в реализации этих программ.

Одним из наиболее перспективных третичных методов является термогазовый метод увеличения нефтеотдачи:

За период 2004-2006 гг. добыча нефти в США за счет применения термогазового метода увеличилась в 4,34 раза, благодаря успешной реализации такой программы в США уже более 15 лет удается за счет постоянного роста нефтеотдачи поддерживать практически постоянный объем доказанных извлекаемых запасов нефти на уровне примерно 3-4 млрд.тонн, что обеспечивает стабильно высокий уровень добычи нефти.

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:

Термогазовый метод повышения нефтеотдачи (ТГВ) был впервые предложен в 1971 г. во ВНИИнефть. Метод основан на закачке воздуха в пласт и его трансформации в эффективные вытесняющие агенты за счет низкотемпературных внутрипластовых окислительных процессов.

В результате низкотемпературных окислительных реакций непосредственно в пласте вырабатывается высокоэффективный газовый агент, содержащий азот, углекислый газ и ШФЛУ. Высокая эффективность достигается за счет реализации полного или частичного смешивающегося вытеснения.

В течение 2007÷2011 рядом научных коллективов РТ производились экспериментальные стендовые исследования и опытные работы на экспериментальной скважине для обоснования и внедрения методов увеличения нефтеотдачи (МУН) за счет активации природных нанокатализаторов содержащихся в пластовых водах нефтяных месторождений, в проточных химических реакторах (ПХР).

В процессе исследований были разработаны научные основы процессов происходящих в ПХР, технические и технологические параметры проточных химических реакторов, условия применения их на скважинах.

Источник

Классификация методов увеличения нефтеизвлечения (МУН).

Методы увеличения нефтеотдачи пластов не должны рассматриваться лишь с точки зрения дополнительной добычи нефти. Прежде всего МУН – это источник восполнения промышленных ресурсов нефти за счет охвата геологических балансовых запасов, тем более в условиях сокращения объемов разведки и открытия сложных залежей в основном с низкой продуктивностью. Правильное выбранное направление реализации конкретных МУН позволяет с наименьшими затратами расширить сырьевую базу и увеличить добычу нефти. Многие нефтяные компании предпочитают практику выборочной интенсификации, отработки активных и легких для извлечения запасов нефти. Во многих компаниях к МУН относят все ГТМ, приводящие к интенсификации добычи нефти, в том числе из активных извлекаемых запасов, а также традиционные ГТМ, направленные на достижение проектного КИН, а не на его увеличение.

Так как речь идет об увеличении нефтеотдачи, установим базу, по отношению к которой происходит увеличение. Базовые методы реализуются за счет естественной энергии месторождения. Если этого недостаточно, то применяются методы, направленные на ППД (вторичные методы). Эти методы принципиально не влияют на эффективность и свойства вытесняющего агента.

На сегодняшний день применяются в промышленных масштабах группы МУН, называемые третичными. Они характеризуются увеличенным потенциалом вытесняющего агента по сравнению с реализуемыми при базовых способах разработки. Таким образом МУН направлены на увеличение КИН.

К настоящему времени освоены в промышленных масштабах следующие пять групп МУН:

1 Гидродинамические методы – циклическое заводнение, изме­нение направлений фильтрационных потоков, создание высоких давлений нагнетания, форсированный отбор жидкости, а также методы воздействия на призабойную зону пласта;

2 Физико-химические методы – заводнение с применением ак­тивных примесей (поверхностно-активных веществ, полимеров, щелочи, серной кислоты, диоксида углерода, мицеллярных рас­творов);

3 Газовые методы – водогазовое циклическое воздействие, вы­теснение нефти газом высокого давления;

4 Тепловые методы – вытеснение нефти теплоносителями (го­рячей водой, паром), пароциклическая обработка, внутрипластовое горение, использование воды как терморастворителя нефти.

5 Микробиологические процессы – введение в пласт бактериальных растворов или их образование в нефтяных пластах.

Применимость методов повышения нефтеотдачи пластов оп­ределяется соответствующими геолого-физическими условиями. Известные методы характеризуются различной потенциальной возможностью увеличения нефтеотдачи пластов (от 2 до 35 % от балансовых запасов) и разными факторами их применения. Например, для месторождений с маловязкими нефтями, раз­рабатываемых с использованием заводнения, к наиболее пер­спективным можно отнести следующие методы: гидродинамиче­ские; применение диоксида углерода, водогазовых смесей, мицеллярных растворов, а для месторождений с высоковязкими нефтями – использование пара; внутрипластовое горение.

Современные методы повышения нефтеотдачи с 70-х годов получили широкое промышленное применение и испытание. В целом по стране на физико-химические методы приходится 50, на тепловые – 40 и на газовые – 10 % от общего объема при­менения по охвату запасов нефти. Практика показала, что ис­пользование методов повышения нефтеотдачи пластов в 7–10 раз дороже применения заводнения. Поэтому рентабельность их определяется ценой на нефть. Однако в будущем с ограниченности ресурсов, тенденции экономии нефти и повышения эффективности ее использования во всех сферах потребления, интенсивных поисков альтернатив­ных источников ее замены как топлива и сырья методы повы­шения нефтеотдачи пластов найдут еще более широкое применение.

Технология и техника физико-химических МУН.

Это полимерное заводнение, заводнение с ПАВ и щелочное заводнение.

Заводнение водными растворами неионогенных ПАВ направленных на снижение поверхностно-активного натяжения на границы нефть-вода, увеличение подвижности нефти и улучшение вытеснения ее водой. Применение ПАВ позволяет примерно на 10-15 % увеличить нефтеотдачу и 1,5-2 раза сократить сроки разработки залежи.

Процесс разработки нефтяного месторождения при заводнениес применением водных растворов ПАВ осуществляется с минимальными изменениями в технологии и системе размещения скважин.

Закачка ПАВ осуществляется по следующим технологиям : долговременное дозирование, закачка с КНС больших объемов растворов ПАВ низкой концентрации, разовая закачка малых растворов высокой концентрации ПАВ в отдельной нагнетательной скважине при первичном вытеснении нефти.

Полимерное заводнение. Раствор высокомолекулярного полимера нагнетают в пласт в виде оторочки. Основой применения полимера для заводнения нефтяных пластов является их способность весьма повышать фильтрационные сопротивления в водонасыщенной части пласта. Технологическая эффективность закачки полимеров достаточно высока( 1000-5000 тонн добытой нефти). Недостатоки-разрушение крупных молекул полимера под действием температуры, кислорода от механического воздействия, высокая цена.

Щелочное заводнение. При взаимодействии некоторых нефтейс растворами щелочи образуются ПАВ. ПАВ формируются непосредственно на границе нефть-вода, раствор щелочи снижает поверхностное натяжение. Способствует образованию эмульсий нефть-вода в промытых зонах, тем самым выравнивает неоднородность фильтрационных сопротивлений. Недостаток- коррозия оборудования.

Также относятся методы снижения проницаемости для воды, закачкой раствора полиакриламида. Образуется осадок при смешивании, применение таких потокотклоняющих технологий способствует выравниванию профиля приемистости нагнетательной скважины, перераспределению фильтрационных потоков, ликвидации прорыва воды.

Физико-химические методы обеспечивают увеличение коэффи­циентов вытеснения и охвата одновременно или одного из них. Среди них выделяют две подгруппы: методы, улучшающие за­воднение, которые основаны на снижении межфазного поверх­ностного натяжения и изменении соотношения подвижностей фаз и обеспечивают увеличение коэффициентов вытеснения и ох­вата; методы извлечения остаточной нефти из заводненных пластов, основанные на полной или частичной смесимости ра­бочих агентов с нефтью и водой.

1 Методы, улучшающие заводнение

К ним относятся методы, использующие в качестве рабочих агентов поверхностно-активные вещества (ПАВ), полимеры, щелочи и серную кислоту.

Неионогенные ПАВ типа ОП-10 при оптимальном массовом содержании 0,05-0,1 % обеспечивают снижение поверхност­ного натяжения от 35-45 до 7-8 мН/м, увеличение угла сма­чивания от 18 до 27° и уменьшение натяжения смачивания в 8-10 раз. Однако такие растворы способны обеспечить повы­шение нефтеотдачи не более чем на 2-5%. Вследствие большой адсорбции ПАВ из раствора поверхностью породы технологическая и экономи­ческая эффективность становится весьма сомнительной.

Объемы закачиваемых растворов ПАВ должны быть очень большими (не менее 2-3 объемов пор). Фронт ПАВ движется по пласту в 10-20 раз медленнее, чем фронт вытеснения. Тех­нология закачки раствора ПАВ весьма простая, не влечет за собой существенных изменений в технологии и в системе разме­щения скважин. Для дозированной подачи растворов ПАВ раз­работана установка УДПВ-5. Данный метода в основном связан с обработкой призабойных зон нагнетательных скважин для повышения их приемистости, с нагнетанием слабоконцен­трированных (0,05-0,5%) и высококонцентрированных (1-5%) растворов для освоения плотных глинистых коллекторов и снижения давления нагнетания, а также с созданием компо­зиций ПАВ, обеспечивающих уменьшение межфазного натяже­ния до 0,01-0,05 мН/м.

Метод полимерного заводнения основан на способности рас­твора полимера в воде уменьшать соотношение подвижностей (загущение воды) нефти и воды (текущий фактор сопротивле­ния) и уменьшать подвижность воды, закачиваемой за рас­твором полимера (остаточный фактор сопротивления), что повышает охват пластов заводнением. Рекомендуется оторочка размером 0,1-0,5 от объема пор с концентрацией 0,01-0,1 %. Гель ПАА не технологичен в при­менении (требует больших затрат ручного труда, больших транспортных расходов, замерзает при минусовой темпера­туре). Для приготовления раствора из порошка разработаны установки УДПП-1,5, УДПП-5, УДПП-200. Метод относится к дорогим, его перспективность применения зависят от цены на нефть, объемов производства дешевых полимеров и эффективного со­четания с другими методами повышения нефтеотдачи.

Метод щелочного заводнения основан на взаимодействии щелочей с активными компонентами (органическими кисло­тами) нефти и породой. При этом образуются ПАВ, изменяется смачиваемость породы, набухают глины, образуются устойчи­вые эмульсии и выделяются осадки. Для приготовления щелочных растворов могут ис­пользоваться с различными показателями щелочности едкий натр (каустическая сода) NaOH, углекислый натрий (кальцини­рованная сода) Nа₂СО₃, гидроксид аммония (аммиак) NH₄OH, силикат натрия (растворимое стекло) Na₂SiО₃. Наиболее ак­тивные из них первый и последний (силикатно-щелочное завод­нение). Щелочные растворы закачивают в виде оторочек раз­мером 0,1-0,25 объема пор с концентрацией 0,05-0,5%. При значительной адсорбции щелочи возможна ступенчатая ото­рочка раствора с убывающей концентрацией. При взаимодей­ствии силиката натрия и хлористого кальция СаС1₂ образуется устойчивая эмульсия и выделяется осадок силиката кальция CaSiО₃, снижающие проницаемость промытой части пласта. Приготовление раствора щелочи и его подача в пласт не отли­чаются большой сложностью.

2 Методы извлечения остаточной нефти из заводненных пластов

После применения обычного заводнения, физико-гидродинами­ческих и газовых методов и методов, улучшающих заводнение, в залежах остается до 30-70 % запасов нефти. Эту остаточ­ную нефть способны вытеснять лишь те рабочие агенты, кото­рые смешиваются с нефтью и водой или имеют сверхнизкое межфазное натяжение. К ним относятся наиболее перспектив­ные и высокопотенциальные методы вытеснения нефти мицеллярными растворами.

Мицеллярный раствор – это тонкодисперсная коллоидная система из углеводородной жидкости (от сжиженного нефтя­ного газа до сырой легкой нефти), воды и водонефтерастворимого ПАВ, стабилизированная спиртом (изопропиловым, бути­ловым). Мицеллярное заводнение обеспечивает снижение межфазного натяжения в пласте при оптимальном составе прак­тически до нуля (не более 0,001 мН/м). По лабораторным данным, коэффициент нефтсвытсснсния при мицеллярном завод­нении составляет 80-98 %.

Технология процесса состоит в закачке во внутриконтурные скважины последовательно оторочек растворов химических ре­агентов: а) предоторочки (20 % от объема пор) из пресной воды или слабоминерализованного раствора хлористого нат­рия для понижения концентрации ионов кальция и магния (при необходимости); б) оторочки мицеллярного раствора малокон­центрированного (20-50 % от объема пор) или высококонцен­трированного (5-15% от объема пор); в) буферной оторочки или буфера подвижности (до 30-60 % от объема пор) из по­лимерного раствора с постепенно уменьшающейся вязкостью от вязкости мицеллярного раствора до вязкости воды (мицелляр­но-полимерное заводнение). Вслед за буферной оторочкой до конца разработки закачивается обычная вода, применяемая для заводнения. Для сохранения целостности оторочки мицел­лярного раствора в предоторочку и в буферную оторочку до­бавляют спирт концентрации, равной его концентрации в ми­целлярном растворе.

Мицеллярные растворы могут быть высококонцентрирован­ными, содержащими до 50-70 % углеводородов, до 8-10% сульфонатов, до 2-3 % стабилизатора, и малоконцентрирован­ными водными, содержащими углеводородов менее 5%, суль­фонатов до 2 % и стабилизатора менее 0,1 %. Мицеллярный раствор готовится из составных компонентов непосредственно на месторождении. Обычно он хорошо перемешивается при циркуляции его через насос, перед закачкой его пропускают че­рез фильтр. Оптимальная технология должна жестко выдержи­ваться, так как ее нарушение неизбежно ухудшает эффектив­ность процесса.

Потенциальные масштабы применения метода очень боль­шие (все месторождения с терригенными коллекторами, нефтенасыщенностью более 30 % и вязкостью нефти менее 15-20 мПа-с). Внедрение метода ограничивается сравнительно высокой стоимостью мицеллярного раствора.4 Технология и техника микробиологических МУН.

Технология микробиологических методов заключается ввведение в пласт продуктов жизнедеятельности бактерий или их производство бактериями в самом пласте.

Специальная группа углеводородокисляющих микроорганизмов способна метаболизировать углеводороды, производя органические растворители, такие как спирты и альдегиды, жирные кислоты, обладающие поверхностной активностью, газообразные продукты и другие метаболиты, увеличивающие подвижность нефти. Газообразные метаболиты, растворяясь в нефти, снижают ее вязкость, а также способствуют увеличению нефтеотдачи. Следовательно, если такие живые, подвижные микроорганизмы будут внесены в нефтяной пласт, они смогут передвигаться в места залегания оставшейся нефти и приводить в движение нефть, считавшуюся ранее неподвижной и неизвлекаемой. Наиболее часто применяемые технологии микробиологического воздействия – это циклическая микробиологическая обработка отдельных добывающих скважин и микробиологическое заводнение. Циклическая микробиологическая обработка добывающих скважин – это нагнетание в пласт питательных субстратов, биокатализаторов и микроорганизмов, с последующим закрытием скважин на нескольких дней или недель для роста микроорганизмов и накопления метаболитов. За периодом закрытия скважины следует период эксплуатации, и цикл повторяется, когда добыча нефти в скважине значительно снижается. Микробиологическое заводнение – это введение в пласт микробной взвеси и питательных веществ одновременно. Преимущество этих методов в том, что факторы, способствующие нефтевытеснению, создаются непосредственно в пласте, что увеличивает их эффективность.

Преимущества микробиологического метода повышения нефтеотдачи:

• повышение производительности нефтяных месторождений;

• увеличение суммарной добычи нефти и срока эффективной эксплуатации скважин и месторождений;

• уменьшение содержания воды в пластовой жидкости;

• повышение вязкости пластовой воды за счет биомассы и растворимых биополимеров, продуктов жизнедеятельности микроорганизмов;

• уменьшение содержания сероводорода в нефтяных и газовых скважинах и месторождениях, снижается его отрицательное воздействие на оборудование;

• уменьшение времени простоя оборудования.

Микробиологические методы экологически безопасны и улучшают качество добываемой нефти.

На сегодняшний день заметно возрос интерес к микробиологическим методам увеличения нефтеотдачи. Данные технологии основаны на использовании физиолого-биохимических особенностей микроорганизмов, вводимых в пласт: их способности расти в широком диапазоне температур, давления, солености, в аэробных и анаэробных условиях и использовать для жизнедеятельности в качестве источника питания нефть.

Все микробиологические методы воздействия на нефтяные пласты можно разделить на две основные группы. К первой относят технологии, в которых используются продукты жизнедеятельности микроорганизмов (метаболиты), полученные на поверхности земли в промышленных установках. Эти методы близки к химическим. Улучшение нефтевытесняющих свойств закачиваемой воды происходит в данном случае за счет таких соединений как биоПАВ, биополимеры, эмульгаторы.

Вторая группа предусматривает развитие микробиологических процессов с целью получения метаболитов непосредственно в пласте. В этом случае образование нефтевытесняющих агентов в результате микробиологической деятельности происходит непосредственно в пласте за счет дополнительного внесения в пласт микроорганизмов и питательных веществ-мелассы, молочной сыворотки и других отходов пищевой или химической промышленности. В свою очередь вторая группа может быть подразделена на подгруппы в зависимости от вида биоценоза – пластового или введенного с поверхности.

В процессе использования микробиологического метода, в результате биосинтеза непосредственно в пласте они образуют такие метаболиты, как газы, кислоты, ПАВ, что способствует повышению нефтеотдачи на 40%.

Так как бактерии могут производить кислоты из нефти и другие органические соединения, которые растворяют карбонаты, тем самым увеличивая проницаемость. Они также могут производить газы, которые увеличивают давление в пласте и снижают вязкость нефти, растворяясь в нем.

Микробиологические методы позволяют на 5-7% увеличить вовлекаемые в разработку запасы, в 1,5-2 раза увеличить дебит скважин, а текущую добычу нефти – на 15-25%. Технико-экономические расчеты, проводимые для уточнения эффективности метода, показывают, что даже на фоне постоянного роста цен на энергоносители, окупаемость микробиологических методов составляет 1,5-2 лет.

Технология микробиологического воздействия на пласт основана на закачке биомассы микроорганизмов (сухого активного ила) в нагнетательные скважины на нефтяных месторождениях средней и поздней стадии разработки, где низка эффективность заводнения.

Механизм увеличения нефтеотдачи достигается, во-первых, селективной закупоркой высокопроницаемых промытых пропластков скоплениями микроорганизмов и выделяемыми ими биополимерами, что повышает коэффициент охвата пласта заводнением.

Во-вторых, генерируемые микроорганизмами нефтевытесняющие продукты метаболизма (биогазы, биоПАВы) увеличивают подвижность остаточной нефти, повышая коэффициент вытеснения.

Технологический процесс реализуется закачкой микробиологического раствора, содержащего углеводородокисляющие бактерии (УОБ), источники кислорода, азота и фосфора таким образом, чтобы окончание закачки совпало с окончанием цикла закачки воды, проводимого в соответствии с программой заводнения.

В пластовых условиях УОБ способны синтезировать органические растворители, такие как спирты и альдегиды, жирные кислоты поверхностно-активного действия и газы, увеличивающие подвижность нефти. Технология может применяться на участках заводняемых как пресной, так и минерализованной водой, использует доступные реагенты отечественного производства, не требует сложного оборудования для реализации. За счет применения естественных непатогенных микроорганизмов и полностью утилизируемых в природе реагентов технология безопасна для окружающей среды и человека.

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 2451 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник