ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ НА ВЫРАБОТАННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ НА ОСНОВЕ РЕАКЦИИ БИНАРНЫХ СМЕСЕЙ

ВВЕДЕНИЕ
Как известно, средний коэффициент извлечения нефти (КИН) на месторождениях США близок к 0,6, а на месторождениях России близок к 0,4. При этом в недрах этих стран остаётся нефть, масса которой близка к массе нефти, извлёченной из недр за всю историю её добычи. В последние годы наметился технологический прорыв в результате создания системы управления процессом реакции бинарных смесей (БС). КПД процесса повысился в 2,5 раза [1]. При этом была разработана и применена 2–х уровневая схема безопасности работ с потенциально опасным реагентом-селитрой.

Бинарные смеси (БС) – это водные растворы селитр и инициатора реакции их разложения [1,2].

Область и масштаб применения БС:
• Месторождения и скважины законсервированные (дебит менее 1 т в сутки).
• Месторождения высоковязкой нефти (ВВН) и битумов.

1. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ
ТЕХНОЛОГИИ
В течение 1982-2012гг. реакцию БС применяли в неуправляемом режиме, и Ростехнадзор разрешал использовать БС малыми дозами – как правило, закачивали не более одной тонны взрывоопасной селитры в одну скважину. В реакции выделялось около тонны горячего газа, который прочищал пласт около скважины [1-3].

В процессе выполнения проекта МНТЦ № 985 ИБХФ РАН провёл НИР и НИОКР в лабораториях и на полигоне (Черноголовка, Московская область). Были разработаны оптимальные рецептуры на основе аммиачной и органической селитры (моноэтаноламиннитрата) и проведены их испытания на скв. № 21 Разумовского месторождения Саратовской области [2]. Эти рецептуры были успешно применены на промыслах Пермского края, Татарстана и республики Коми (Усинское месторождение) [1-4].

В 2010 году в ИБХФ РАН была разработана схема непрерывного контроля и оптимизации реакции БС в скважинах. Было получено разрешение органов Ростехнадзора

№ 25–ИД–19542–2010 на закачку в скважину селитры без ограничения её массы. На нефтяных промыслах была применена 2-х уровневая система взрывобезопасного разложения десятков тонн аммиачной селитры в одной скважине [1].

Система закачки селитры и инициатора её разложения в скважину – это термохимический газогенератор (ТГ), при работе которого вся закачиваемая в пласт селитра превращается в газ и тепло по реакции:
NH4NO3––> N2 + 2H2O + 0,5O2 + Q1 [1].

Реакция разогревает пласт и создаёт условия для газлифта, который работает, в основном, за счёт энергии окисления нефти кислородом, выделившимся в реакции. Газированная нефть, как правило, после повышения давления и открытия вентилей фонтанирует.

ТГ – это двигатель нового типа – двигатель внутрипластового сгорания нефти. ТГ может обеспечить откачку горячего флюида из скважины при температуре, значительно превышающей предельную для работы промысловых механических насосов.

2. ИСПЫТАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ НА НИЗКОДЕБИТНЫХ
СКВАЖИНАХ В РОССИИ [1.2]
В декабре 2012 – январе 2013 году технология БС, усовершенствованная применением системы контроля режима реакции, была испытана на скважинах № №1242 и 3003 Усинского месторождения (ООО «ЛУКОЙЛ-Коми») [1]. Масса растворов селитры и инициатора её разложения, закачанных в эти скважины, составила около 25 тонн.

Суммарный дебит двух скважин после обработки возрос от 1,93 т/сутки до 16,42 т/сутки. КПД реакции увеличился в 2,5 раза. Коэффициент продуктивности добычи нефти увеличился более чем в 6 раз.

В течение года после обработки скв. №№ 1242 и 3003 было получено более 2 500 тонн добавочной нефти.

3. ИСПЫТАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ НА ВЫРАБОТАННОМ
МЕСТОРОЖДЕНИИ В США
В июне 2013г. технология БС была испытана в США (Eastland, штат Техас). На месторождении, признанном выработанным и оставленном в 1994 г. промысловиками, выбрали две скважины (№ № 8В и 10В). Эти скважины вновь оборудовали с целью откачки нефти. В течение первой недели июня при пробных откачках из этих скважин получали воду без следов нефти.
8-го июня в скважины закачали 55 тонн растворов БС. Реакция в стволах скважин протекала при температуре 200-340°С. Оценки, произведённые на основе опыта, полученного на скважинах скв. №№ 1242 и 3003 в Усинске, привели авторов к выводу о повышении температуры до 600-700°С в пласте около скважины № 8В за счёт окисления нефти кислородом, выделившимся в реакции (1). После выдержки скважины в течение 4-х суток в закрытом состоянии, открыли вентили. Скважина начала фонтанировать нефтью с примесью воды. Дебит увеличился с нуля до 17 тонн в сутки.

Фонтанирование и самоизлив горячего флюида продолжались 4 суток. После падения температуры флюида ниже 150°С откачку начали производить промысловыми насосами. В течение семи суток доля воды в флюиде понизилась от 30% до 1%. При этом наметился устойчивый режим добычи – около 11 тонн нефти в сутки.

4. ВЫВОДЫ
1. Разработана и освоена техника термохимического стимулирования добычи нефти с помощью новых технологических элементов:
• Системы регулируемого безопасного прогрева нефтяных пластов в диапазоне температур 200–700°C.
• Термохимического газлифта, применяемого для откачки пластового флюида, при высоких температурах.
2. При идентичности режимов добычи на Усинском и Техасском месторождениях следует ожидать окупаемости затрат на испытания технологии в США в течение 2-х, 3-х месяцев.
3. Возрождение добычи нефти на выработанных месторождениях следует считать новым перспективным направлением промысловой термохимии.

ЛИТЕРАТУРА
1. Стимулирование добычи нефти продуктами реакций бинарных смесей (БС) как альтернатива технологиям, обводняющим нефтяной пласт. Александров Е.Н., Варфоломеев С.Д., Лиджи–Горяев В.Ю., Петров А.Л. Журнал Точка опоры, ноябрь 2012, № 158, с. 14-15.
2. Масштабный нагрев продуктивного пласта и оптимизация добычи нефти.
Е.Н. Александров, Н.М. Кузнецов, НТЖ Каротажник, 2007, 4, c.113-127.
3. Высокотемпературное стимулирование добычи нефти
Мержанов А.Г., Лунин В.В., Леменовский Д.А., Александров Е.Н., Петров А.Л., Лиджи-Горяев В.Ю. Наука и технологии в промышленности, 2010. Т. 2. С. 1– 6.
4. E. Aleksandrov, Z Koller, Technology of oil and bitumen output stimulation by heat from reactions of binary mixtures (BM), TCTM limited, 2008, 76 p.

Е.Н. Александров,
П. Е. Александров, С.Д.Варфоломеев

Учреждение Российской
академии наук
Институт биохимической
физики им. Н.М.Эмануэля
РАН (ИБХФ РАН)
119334, г. Москва,
ул. Косыгина, д. 4
тел.: +7 (495) 939 7318
факс: +7 (495) 954 9472
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.