Обзор современных технологий разработки месторождений тяжелых углеводородов

 

Огромные запасы тяжелых нефтей (ТН) и природных битумов (ПБ) в мире требуют к ним особого отношения. В самых благоприятных условиях на естественных режимах из пластов можно извлечь 3-8 %, в лучшем случае 15%, в зависимости от вязкости ТН и ПБ условий залегания пластов.

С помощью тепловых методов, которые в большинстве случаев рассматриваются как первичные, ситуация может быть существенно изменена. В Калифорнии, например, с помощью тепловых методов нефтеотдача на ряде крупных месторождений уже превысила 50%, что является в высшей степени эффективной даже для легких нефтей.

Следует отметить, что в ряде случаев традиционные тепловые методы, несмотря на их перспективность, не могут найти широкого применения в силу целого ряда экономических, технико-технологических, экологических причин.

Тяжелые нефти и природные битумы в северных регионах России (Ухта, Уса, Русское и ряд других) и Канады обладают уникальными свойствами, делающими эти нефти важным источником получения ценнейших продуктов (например, арктических масел). Применение традиционных тепловых методов может необратимо повлиять на ухудшение качества нефти. Кроме того, в отсутствии инфраструктуры, строительство дорогостоящих объектов (парогенераторы, компрессора, нагревательные печи, специальные трубопроводы, установки для подготовки нефти и т.д.) делает добычу таких нефтей неэффективной не только при текущем уровне цен, но и по прогнозным ценам на XXI века.

В настоящее время небольшим месторождениям с запасами ТН и ПБ экономически не выгодно использовать тепловые методы из-за высоких начальных инвестиций, связанных с дороговизной оборудования, (компрессоры, парогенераторы, нагреватели, и др. оборудование), бурением скважин и т.д. Часто ценные качества нефтей при контакте с высокотемпературным теплоносителем теряют свои свойства, которые делают такие нефти уникальными. Например, нефти Ярегского месторождения (Коми) при их первичной переработке дают уникальные низкотемпературные масла и т.д.

ТН и ПБ, как правило, содержат определенное количество тяжелых металлов – ванадия, рения, никеля и др. (например нефти Татарстана, Ульяновской области, Венесуэлы, Канады, Мадагаскара и др.). Поэтому, в некоторых случаях, может даже стоять вопрос о приоритетном извлечении этих тяжелых металлов даже в ущерб собственной добыче нефти.

Добыча тяжелых нефтей осуществляется, как правило, на естественных режимах, либо с применением тепловых методов увеличения нефтеотдачи, или, редко, при заводнении. Однако, традиционные тепловые методы имеют ряд ограничений, существенно снижающих их широкое внедрение. К их числу относятся: большие глубины, малые нефтенасыщенные толщины пластов, низкая остаточная нефтенасыщенность, низкие проницаемости и высокие неоднородности, карбонатные коллекторы, наличие в пластах глин и глинистых минералов.

Кроме того, следует иметь в виду жесткие ограничения с точки зрения охраны геологической среды и атмосферы, безопасности работ, климатические условия и, в особенности, наличие вечной мерзлоты. Собственно говоря, последнее имеет не инженерную основу, а экономическую. По мнению канадских экспертов, нет проблем реализации тепловых МУН в условиях вечной мерзлоты. Существующие термокейсы, термопакеры и другое скважинное оборудование позволяют успешно реализовать закачку пара в пласт практически в любых климатических и геологических условиях. Однако, их использование делает процесс закачки в пласт теплоносителя (пар, горячая вода) очень дорогим.

Лабораторные исследования и промысловые испытания, которые интенсивно проводятся в Канаде, США, Венесуэле, Германии, КНР показали принципиальную возможность извлечения тяжелых нефтей с помощью нетепловых технологий – воздействия на пласт электричеством или токами низкой частоты, закачки в пласт газов, растворителей, полимеров, щелочей и т.д.

К числу таких технологий можно отнести:

· Электромагнитный низкочастотный прогрев пласта;

· Прогрев пласта электрическим током;

· Технология холодной добычи тяжелых нефтей;

· Закачка в пласт полимеров, ПАВ, щелочи;

· Закачка в пласт газов;

· Беспламенное генерирование пара в пласте;

· Закачка пара в подстилающий водоносный горизонт.