Процес виробництва сирої нафти: вирощування вуглекислого газу
| Ми не просто те, до чого звикли в собі, але ми можемо також стати тим, ким хочемо бути. |
| І. Філліозат |
У зв’язку з виверженням газу в Нагіленґелі восени 1998 р. У центрі уваги стала технологія видобутку вуглекислого газу. У досить дивних місцях, таких як кабінет лікаря, мені довелося пояснити, що ми живемо не над приуроченою атомною бомбою. Хоча видобуток небезпечний, він може бути не таким, як керування автомобілем. Питання були мотивовані цікавістю та страхом перед невідомим.
А якими були «герої», які працювали над відповіддю? Звичайно, вони сміливі. Хто пам’ятає, що у них тремтіли руки, а іноді в очах відбивалися втома і страх. Помітно було зміцнення людських відносин.
Виникає питання: як ми зайшли так далеко? Це мало сенс? Що може принести майбутнє?
Ми на вершині?!
Припустимо, що світові запаси нафти та газу є обмеженими. Оскільки ми обрали раціоналізований шлях розвитку із західними суспільствами, зростаючий енергетичний голод вимагає збільшення темпів видобутку сирої нафти. На думку експертів, попит перевищить можливості видобутку нинішньої технології протягом 8–10 років. Не обманюйте себе нинішніми низькими цінами на нафту! Ще одне припущення щодо вибуху ціни. Не будемо боятися світу, поки що він все ще знайшов альтернативні джерела енергії. Але перехід навряд чи буде плавним.
Водночас із специфіки галузі випливає, що, крім використовуваних в даний час технологій, на зберіганні залишається половина-дві третини початкового запасу нафти. Ви можете справедливо запитати, чому так багато? Бібліотечний матеріал чисельного розв’язку рівнянь з частковими похідними, що описує потокові процеси, дає правильну відповідь на питання. Я не хочу зловживати терпінням читачів, тому замість аналізу рівнянь, давайте подумаємо про експеримент нижче. Велика частка запасів нафти знаходиться в пісковиках, які є пористими, як шматок крейди. Опустіть крейду в пляшку з чорнилом, і ви відчуєте, як швидко і ефектно поглинається синя рідина в результаті капілярної дії. Подумайте, яку складну технологію нам довелося б використати, щоб видавити поглинену фарбу назад у скло. Додавши до цього той факт, що нафтові свердловини впливають на великий пласт точковим чином, а шари нафти неоднорідні у вертикальному напрямку, ми можемо побачити, що збільшення видобутку нафти є дуже складним завданням.
Єдиним життєздатним способом майбутнього нафтової промисловості є використання інтелектуальної енергії та розвиток технологій вирощування. Використання енергії природного шару було замінено на родовищах Будафа та Ловаші на зорі угорської нафтової промисловості на початку 1940-х років. Використовуваний там інжекційний вуглеводневий газ, що не змішується, і який зараз можна вважати загальноприйнятим, називається вторинним процесом обробітку. Суть цього, крім заміщення енергії природного шару, полягає в тому, що середовище, що потрапляє у резервуар через нагнітальні свердловини, витісняє частину нафти фронтально до нижчих потенційних свердловин.
Фігура 1. Розподіл поточного виробництва сирої нафти в США та Угорщині за видами вирощування
Джерело вуглекислого природного газу
Через геологічні умови Угорщини методи, засновані на закачуванні газу, виявились найбільш ефективними серед методів збільшення видобутку нафти. Оскільки ми маємо значні запаси природного газу з вуглекислим газом, очевидно було використовувати газові активи, виявлені на родовищі Будафа в Залі, для збільшення видобутку нафти. У своїй статті я представляю заявку на південному заході Угорщини.
Джерело газу вуглекислого газу знаходиться у грубих завалах міоценового віку на глибині 3200 м. Тиск у шарі становить 300 бар, а температура в шарі становить 164 o C. Високий тиск і хороша проникність шару є настільки сприятливими умовами, що газ можна впорскувати в нафтові родовища нижчого тиску без втручання компресора. Концентрація вуглекислого газу в газі, що містить вуглеводні та азот, і низька концентрація сірководню становить 81 моль.%.
Процес вилучення вуглекислого масла у водоймах пісковика
| Малюнок 2. Вирощування вуглекислого газу застосування в Задунайстві |
Утворення надлишку нафти є результатом декількох фізико-хімічних ефектів, найважливіший з яких полягає в тому, що масло набрякає при контакті з вуглекислим газом і стає рухомим у шарах за рахунок збільшення обсягу. Через і без того низьку в'язкість зниження в'язкості на 20-30% має другорядне значення. При високих температурах шару (60–80 o C), при технічно досяжних тисках відбувається часткове змішування системи вуглекислого природного газо-мазутного середовища.
На першій фазі обробітку природний газ вуглекислий газ надходить у резервуар через проникаючі свердловини для насичення нафти діоксидом вуглецю та підвищення зниженого тиску в шарі. Потім набряклу нафту закачують у виробничі свердловини, закачуючи воду.
Завдяки новому, найсучаснішому процесу ми продовжили термін експлуатації родовищ на 15-20 років і виробили 1,2 мільйона тонн надлишку нафти. В даний час вирощування наближається до завершення, однак 65-70% початкових запасів нафти все ще є глибокими. Це, безумовно, виклик науці щодо розробки новіших технологій.
Виробництво шапки вуглекислого газу у тріщинно-кавернозних водоймах
Нафтове родовище Нагіленґель поблизу Залаегерсега дуже відрізняється від родовища в Будафі. Найбільш значні нафтові родовища сформувались у верхньокрейдовому вапняку та доломіті тріасового періоду, які мільйони років тому знаходились на поверхні, закарстували дощовою водою, а потім занурили рухом кори і в даний час знаходились на глибині 2000-2400 м. Операційна система поселень характеризується необмеженим припливом карстової води, вода тече замість видобутої нафти, і, отже, тиск шару не зменшується під час обробітку, він залишається практично гідростатичним. Подача води безперервна від поверхневих опадів через гідродинамічний зв’язок із Задунайськими Центральними горами. Практично безгазова високовязка важка нафта, чудова сировина для виробництва бітуму, накопичилася у тріщинах карстових ходів, порожнин та печер.
Нафтове родовище Нагіленґель було відкрито в 1951 році, з якого на сьогоднішній день ми видобули 21 мільйон тонн нафти. Під час первинного обробітку переважав ефект витіснення необмеженого доливу карстової води, а ефективність рушія води була типовою для вторинного обробітку. На кінець 70-х років 97% рідини, що видобувалася, складала вода, тоді як близько 40% початкового запасу нафти було видобуто. Значні запаси нафти залишились на зберіганні, тому довелося шукати та застосовувати більш ефективні технології.
Нашій роботі заважав той факт, що у світі мало сховищ карстового типу, ми не могли покластися на зарубіжну літературу, і технологію в Буді не можна використовувати з даною структурою зберігання. Ми висунули гіпотезу, що залишкову олію знайшли у склепіннях печер та карстових ходів. Газ, що впорскується у резервуар, створює вільне насичення газу, штучний газовий ковпачок, де завдяки гравітаційному розділенню частина залишкової нафти стає рухливою і надходить у виробничі свердловини. Під час або після здування газового ковпака масло, що рухається вгору, може витягуватися за рахунок первинного витіснення води. З механізму дії застосовуваного методу випливає, що утворення вільної газової фази, а не якість впорскуваного газу є визначальним фактором виходу нафти. Невеликий експеримент з вуглеводневим газом та природним газом діоксидом вуглецю між 1979 і 1988 рр. Показав ефективність процесу в обох випадках. З економічних причин було прийнято рішення використовувати природний газ вуглекислого газу з Буди, який транспортувався до Нагіленґеля по трубопроводу довжиною 33 км.
Масштабне застосування розпочалось у 1988 р. У найбільшому блоці в галузі, блоках I-IV. Це був перший етап вирощування. Згідно з розробленою технологією, після заповнення блоку продувається або видобутий газ є наступним, підготовленим до обробітку, VII., VIII. і був введений в блок X. Це блоки другого удару. В даний час обробіток перебуває в передовому стані, впорскування газу доступне лише у VIII. відбувається в блоці. Саме тут минулого року відбулося виверження газу на свердловині N1-282/а. За словами експертів, виверження газу було спричинене підрядником, неправильно оцінивши ситуацію та не помітивши, що під час роботи свердловини елемент глибокого ущільнення не був точно на місці. Це був перший вибух газу в родовищі з 1988 року, і, сподіваюся, останній. A VIII. Після продування штучно створеного газового ковпаку блоку ризик виверження повністю усувається, оскільки газ, що потрапив у пастку після затоплення карстової води, вже не є нерухомим.
На сьогоднішній день на родовищі Нагіленґель було видобуто 1,9 мільйона тонн надлишків нафти в результаті обробки вуглекислого газу (рисунок 3). Ми також досягли чудового результату у світі в I - IV. блок, де вихід нафти був збільшений більш ніж на 10% порівняно з початковим запасом нафти. Формування сховища в цих блоках є наслідком автогенної, непокритої карстової корозії. Значно менші результати очікуються для блоків другої фази, де переважали алогенні покриті карстоутворюючі процеси. З нашого досвіду, на кількість та просторове розташування олії, що залишається в кінці первинного обробітку, суттєво впливає тип процесу закарстування, який формує простір для зберігання.
Малюнок 3. Видобуток нафти на Великому польському родовищі
Додаток не обійшлося без проблем, але ми отримали великий досвід. Методи вирощування з підвищеною ефективністю не є продуктами спекулятивного примусу, а є основою технічного розвитку. У більш широкому розумінні, включаючи поверхневу технологію та технологію буріння, це єдина запорука майбутнього. Філософія дослідження EOR не повинна обмежуватися однією дослідженою підпрограмою, а тим більше нелабораторними вимірами. На мою думку, потреба у складності та цілісності вирішення завдання не є унікальною для нафтової промисловості. Існує також інтерес до технологій за кордоном, який обговорювався на декількох форумах [1,2].
Підводячи підсумок, можна зробити висновок, що при обробці вуглекислого газу виробляється значна кількість надлишків олії. Ми отримали досвід у галузі технології та технології видобутку нафти, які в майбутньому можуть бути використані як нашими вітчизняними, так і іноземними компаніями.
ЛІТЕРАТУРА:
1 Bíró Z., Gerecs L., Udvardi G . Pógyor K.: Нова техніка видобутку важкої нафти для родовища Нагіленґель в Угорщині. Європейський симпозіум THERMIE, Берлін, 1994.
2 Bíró Z., Pápay J., Gombos Z.: Досвід інженерних досліджень пластів CO2 в Угорщині. 19-й Міжнародний семінар та симпозіум МЕА. Кармель, Каліфорнія, США, 1998 рік.