Сегодня все больший интерес к запасам трудноизвлекаемых нефтей (ТРИЗ) проявляют правительство и крупные нефтедобывающие компании. В России доля «трудной» нефти растет, и на данный момент она превышает 65 % от общего объема [1]. Очевидно, что столь высокий процент получается в том числе за счет истощения легкоизвлекаемых запасов «черного золота».
Динамика изменения доли трудноизвлекаемых запасов нефти в России от общего объема запасов по данным ОАО «ВНИИнефть» представлена на рис. 1.
Существенная часть эксплуатируемых месторождений вступила в стадию снижения добычи ввиду высокого уровня выработанности, достигающего местами 55 % [2]. Однако, степень разведанности начальных суммарных ресурсов составляет порядка 46 % [2], таким образом, в России запас нефти один из самых больших в мире. Необходимость вовлечения в разработку месторождений с запасами худшего качества является одной из приоритетных задач для компенсации снижения добычи. Вследствие чего вопрос добычи трудноизвлекаемых нефтей становится все более актуальным. Ранее их слабое освоение обуславливалось, в основном, низкой экономической эффективностью, либо отсутствием инфраструктуры и необходимых технологий. По данным Минэнерго к 2035 году добыча трудноизвлекаемой нефти в России увеличится более чем в два раза. Стоит отметить тот факт, что объем сектора нефтедобывающей промышленности Российской Федерации среди всех стран в мире находится на третьем месте после США и Саудовской Аравии [3], а доля налоговых поступлений в бюджетную систему страны на конец 2017 г. составила порядка 40 % [4]. Сохранение объемов добычи крайне важно для поддержания российской экономики на должном уровне.
Для полного понимания термина «трудноизвлекаемая нефть», в первую очередь, необходимо рассмотреть факторы затруднения и характеристики флюида, относящие его к «трудной» нефти. В нашей стране имеются обширные запасы нефтей с различными свойствами и условиями залегания.
Осведомленность о проблемах, с которыми можно столкнуться при добыче той или иной нефти, является неотъемлемой частью анализа залеганий, ведь от этого прямым образом зависит экономическая целесообразность разработки.
Специалистами на протяжении многих лет идет изучение залежей трудноизвлекаемой нефти и внедрение относительно бюджетных способов ее добычи. В основном добыча нефти ведется с применением современных технологий, предпочтительных для освоения.
Использование кардинально иных методов, принципиально отличающихся от используемых, при добыче нефти из традиционных залежей, влечет за собой дополнительные финансовые затраты. Как показывает практика, наиболее эффективными способами добычи трудноизвлекаемых нефтей являются модернизированные технологии, базирующиеся на технологиях, применяемых при добыче традиционных нефтей. К ним можно отнести отдельные разновидности тепловых, газовых, химических методов.
Об этих и многих других аспектах добычи трудноизвлекаемых нефтей будет рассказано в цикле статей, посвященных данной тематике.
В российской нормативно-правовой базе и научной литературе такое понятие как «трудноизвлекаемые ресурсы углеводородов» не имеет однозначного определения. Сам термин «трудноизвлекаемая нефть» берет начало с
Многие авторы относят нефти с аномальными физико-химическими свойствами и осложненные условия залегания к трудноизвлекаемым запасам, а сами трудноизвлекаемые запасы, в свою очередь, относят к осложненным условиям добычи.
С научной точки зрения, для более конкретного понимания, имеет смысл разделить понятия трудноизвлекаемые запасы и осложненные условия добычи.
Профессор Д. Г. Антониади в работе «Нефтепромысловые системы с осложненными условиями добычи» под термином трудноизвлекаемые запасы подразумевает «месторождения, в которых изначально (т.е. до начала разработки) существуют особенности геологического и промыслово-геологического характера месторождения, а также аномальные параметры нефти и другие факторы природного происхождения, создающие ситуацию, при которой необходимо применение системы специальных мер и технологий добычи». Другими словами, к трудноизвлекаемым относятся запасы нефтей, с неблагоприятными геологическими условиями залегания или представленные малоподвижной нефтью (например, с высокой плотностью, вязкостью и высоким содержанием твердых парафинов, смол, асфальтенов).
Такие показатели как вязкость, плотность, содержание смол и парафинов являются ключевыми признаками классифицирования при отнесении образцов нефти к трудноизвлекаемой.
К осложненным условиям относятся условия эксплуатации скважин с факторами, затрудняющими добычу. К ним можно отнести:
Следует подчеркнуть, что часть вышеперечисленных факторов являются зависимыми от времени и этапов разработки.
Так все же, по каким же численным значениям физико-химических параметров можно сказать, что мы имеем дело с «трудной» нефтью? Этот вопрос освещен в следующем разделе.
Любая скважина характеризуется рядом параметров, показания которых влияют как на способ извлечения нефти, так и на прогнозирование дальнейших объемов добычи. Часть из них относится непосредственно к флюиду, а другая часть к условиям его залегания.
Рассмотрим основные физико-химические параметры, численные значения которых приведены в соответствии с методическими рекомендациями по применению «Классификации запасов и ресурсов нефти и горючих газов», утвержденной приказом Министерства природных ресурсов и экологии РФ от 01.11.2013 № 477:
На основании многочисленных исследований и анализа нефтей с различными свойствами и условиями залегания создана сводная таблица, представленная ниже, характеризующая трудноизвлекаемые нефти [7].
По данной таблице можно проследить, какие численные значения различных параметров существенно влияют на химико-физические свойства нефти, и, как следствие, на дальнейшие способы ее извлечения. Стоит отметить, что перечисленные в таблице параметры редко определяются в единичном виде, как правило, трудноизвлекаемая нефть характеризуется совокупностью осложняющих свойств.
Ресурсная база трудноизвлекаемых нефтей в запасах федеральных округов РФ представлена на рисунке 2 [8].
Основные проблемы при добыче трудноизвлекаемых нефтей можно разделить на три группы:
Парафины в нефти при пластовых условиях находятся в растворенном состоянии. При ее движении по лифту, парафины откладываются на стенках скважины, образуя парафинистые пробки, тем самым создавая нефтяникам множество технологических и технических задач для их ликвидации. Сами парафинистые отложения представляют собой сложную углеводородную физико-химическую смесь, в состав которой входят, собственно парафины, асфальтосмолистые соединения, силикагелевые смолы, масла, вода, механические примеси [9]. Снижение давления, температуры, а также разгазирование нефти в большой степени сказывается на интенсивности отложений. Для борьбы с парафиновыми отложениями применяются различные методы, примером могут сложить: использование скребков (механический метод), введение в нефтяную эмульсию химических соединений (химический метод), воздействие источника тепла на флюид (тепловые методы).
Пористость — это способность пород вмещать жидкие или газообразные углеводороды, выражается отношением свободного пространства породы к ее полному объему [10]. Чем крупнее поровые каналы, тем больше они вмещают углеводородов. Пористость зависит от гранулометрического состава горной породы, его неоднородности, соотношения количества больших и малых пор и обычно уменьшается при увеличении глубины залегания пород.
Проницаемость — фильтрационный параметр горной породы, характеризующий ее способность пропускать к забоям скважин нефть, газ и воду [11]. На проницаемость влияют размеры пор и перепады давления в нефтяных пластах. Фазовый состав флюида также оказывает существенное влияние на проницаемость.
Низкие значения этих параметров создают затруднения при движении флюида к забою.
Высокая вязкость и плотность — свойства, которые способны значительно увеличить затраты по добыче нефти. Они затрудняют движение флюида к забою и по стволу скважины. При добыче тяжелых и высоковязких нефтей применяются специализированные технологии, направленные на снижение значений этих параметров.
В целом, добыча трудноизвлекаемых нефтей — это глобальная задача современной нефтедобывающей промышленности, при решении которой применяются аналитические, научные и инженерные подходы, позволяющие выделить наиболее эффективный метод увеличения нефтеоотдачи для конкретной скважины. Из всего многообразия проблем добычи трудноизвлекаемых нефтей, стоит выделить парафинизацию, так как вне зависимости от количественного содержания парафинов в нефти, со временем появляются отложения парафина на стенках скважины. Безусловно, применение различных методов требует четкого обоснования с финансовой точки зрения. Инженеры каждой нефтяной компании стремятся использовать такие методы борьбы с отложениями парафинов, которые позволяют максимально расширить межочистной период скважины, а в некоторых случаях и вовсе отказаться от их очистки.
О развитии этих методов, их эффективности и особенностях применения, будет рассказано в следующей статье «Методы борьбы с парафинистыми отложениями в скважине».