Нефтесервисная компания
телефон: +7 (495) 225 62 40 | e-mail:
Рус
Eng

Get Adobe Flash player

Пресса о нас

1-я национальная конференция по геомеханике нефти. Тегеран, май 12-14, 2015. Оценка применения плазменно-импульсной технологии для повышения нефтеотдачи

Оценка применения плазменно-импульсной технологии для повышения нефтеотдачи
Б. Хангхахи-Бала, Г.Хабибагахи

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ

Плазменно-Импульсная технология (ПИВ) является новейшим методом, используемым для добычи нефти, она была изобретена в Российской Федерации в Санкт-Петербургском Государственном Горном Университете, при финансовой поддержке и содействии со стороны инновационного центра Сколково, в качестве экономичной и экологически чистой альтернативы существующим методикам. В настоящей работе оценивается данный метод, его преимущества сравниваются с другими методами увеличения нефтеотдачи (МУН), а также обсуждается вопрос его применения в отрасли разведки и добычи углеводородов. Далее, рассматривается применение технологии в некоторых полевых проектах, и их результаты. Данный метод является экономически привлекательным и быстр в применении, отсутствуют негативные экологические последствия, что делает его привлекательным для многих компаний по всему миру. Доступные результаты показывают, что у метода ПИВ богатое и успешное будущее в нефтяной промышленности и на рынке МУН.

1. ВВЕДЕНИЕ

Идея использования вибросейсмического воздействия на нефтяные коллекторы в целом была выведена в 70-е годы академиком Михаилом Александровичем Садовским, когда он обнаружил корреляцию между сейсмической активностью и уровнем отдачи нефти и воды на месторождениях, расположенных неподалеку. В последние годы было разработано много технологий, использующих волновое воздействие на продуктивные пласты, и широко применяются на месторождениях (волновая вибрация, гидроакустические методы, сейсмоакустические, химико-акустические, электро-акустические и т.д.) (1), (2). Данная работа направлена на рассмотрение технологии плазменно-импульсного воздействия на продуктивные пласты, которая изначально была предложена на факультете геофизики в Санкт-Петербургском Государственном Горном Университете (далее – Технический Университет) (1), (2).

Уровень отдачи нефтяных залежей зависит от параметров вязкости жидкости, и от реологических параметров (вязкая эластичность и тиксотропные свойства) среды. При неблагоприятности таких условий можно отметить низкий уровень добычи и быстрое истощение скважин (3), (4). Данное обстоятельство позволило рекомендовать некоторые способы улучшения реологических свойств некоторых нефтяных пластов: термическое и гидродинамическое влияние на продуктивный пласт, использование искусственно активированных веществ и углекислого газа при заводнении месторождения. Однако, применение существующих методов разработки нефтяных месторождений, например, тяжелых нефтей, позволяет достигнуть 25-30% повышения нефтеотдачи. В данном отношении необходимо активно проводить исследования и применять самые лучшие методы интенсификации, с целью увеличения нефтеотдачи пласта, особенно в аномальных (неньютоновских залежах). Перспективным, но плохо исследованным направлением в данной области является применение волнового вибрационного метода, который позволяет понизить вязкость нефти, особенно для тяжелой нефти (5).

Настоящая статья направлена на исследование инновационной системы плазменно-импульсного воздействия, применяемого для снижения вязкости нефти в пласте в зонах аномалий (6), (7), (8). Также, хорошо известно, что основные и вспомогательные методы добычи позволяют нам добывать от 25 до 50% геологических запасов. ПИВ является легкой в применении технологией, использующей вибрацию, или импульсы плазмы, вызванные электроразрядом для улучшения проницаемости и улучшения тока нефти на поверхность для извлечения. Технология разработана с целью повышения экономических показателей добычи и без применения кислоты, гидроразрыва, или иных экологически нежелательных процессов.

Во время дебюта технологии ПИВ в последние годы, она обсуждалась с энтузиазмом в группах, заинтересованных в разработке новых МУН, но сегодня – с увеличением ограничений на гидроразрыв пласта, а также с усилением настроений против ГРП во всем мире – ПИВ может сыграть гораздо более важную роль в условиях Иранского нефтяного бума, и в других странах.

2. ПЛАЗМЕННО-ИМПУЛЬСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И МУН

Данная технология защищена многими международными патентами. МУН с ПИВ подразумевает применение энергии низкой мощности для достижения того же эффекта, который дают другие методы повышения нефтеотдачи, без негативного экологического воздействия. Практически в каждом случае, обводненность нефти снижается по сравнению с показателями до воздействия. Она основывается на той же технологии, как и российский пульсирующий плазменный двигатель, применявшийся на двух космических аппаратах, а сейчас россияне улучшают эту технологию для применения в горизонтальных скважинах.

Плазменно-Импульсная технология (ПИВ) для пластов была разработана на факультете геофизики в Санкт-Петербургском Государственном Горном Университете (далее – Технический Университет). Воздействие на пласт обеспечивается за счет погружного инструмента на стандартном трехжильном кабеле, спускаемом в скважину с помощью геофизической лебедки. Питание погружного оборудования, управление блоком излучателя и передача данных об условиях и параметрах в скважине, осуществляются по геофизическому кабелю. Время обработки, количество импульсов стимуляции, определяются индивидуально для каждой скважины на основании геологических характеристик продуктивного пласта и физико-химических свойств нефти (1), (9), (10), (11). Разработанный экспериментальный стенд состоит из источника питания и блока управления, который передает переменный ток 400 Гц и 350В по соединительному кабелю. Блок управления и питания дополнительно оборудован конденсаторами, которые выделяют контролируемые разряды энергии. Передача запасенной в конденсаторах энергии в камеру формирования широкополосного импульса осуществляется по особому высоковольтному кабелю. Для изучения характеристик импульсов, испускаемых устройством в реальном времени на экспериментальном стенде, аналогово-цифровой преобразователь и трансформатор присоединены гирляндной цепью к портативному компьютеру, что позволяет отслеживать параметры импульсов (12). Приложение эластичных вибраций к естественным неоднородным коллекторам запускает резонансные частоты «плазменных волн», что повышает относительную подвижность нефти по сравнению с водой.

Плазменно-импульсное воздействие заключается в применении плазмы для стимулирования и повышения добычи нефти и газа в существующих скважинах. Использование погружного инструмента и обработка им скважины привели к увеличению дебета добывающих и приемистости нагнетательных скважин в количестве более 200 штук в Восточной Европе и в США. Обработка позволяет очистить зону дренирования скважины от забивания осадочными материалами в зоне перфорации, и повышает проницаемость коллектора в то же время, что приводит к повышению нефтеотдачи. Использование погружного инструмента и обработка им скважины включает применение плазмы, генерируемой дуговым электроразрядом, для очистки от осадочных пород, которые забивают зону перфорации в скважине, и повышает проницаемость коллектора, приводя к повышению нефтеотдачи без использования кислот, гидроразрыва или химических реагентов (13).

3. ПРЕИМУЩЕСТВА

Команда разработчиков в России, и полевые испытатели в России, Европе и США, применяли данную технологию в вертикальных скважинах, при этом в более чем 90% случаев в скважинах достигался положительный эффект. Плазменно-импульсная технология абсолютно чистая и безопасная, поскольку она не разрушает цементное кольцо и скважинное оборудование.

Такие методы, как гидроразрыв пласта, используют большое количество токсичных химических реагентов, в то время, как Плазменно-импульсная технология работает без применения каких-либо химических реагентов, и таким образом, не имеет каких-либо негативных последствий. Обработка призабойной зоны для очистки от осадочных пород, которые забивают зону перфорации в скважине, и повышает проницаемость коллектора в то же время. Очистка призабойной зоны повышает относительную подвижность нефти, а генерация эластических вибраций и их резонанс продолжается после обработки скважины ПИВ, и может продлить срок увеличенной нефтеотдачи на более чем 12 месяцев или более (Рис.1).

Рис1.JPG

Рис 1. ПИВ в сравнении с остальными МУН (13).

Плазменно-импульсная технология (ПИВ) является важным средством, которое может преодолеть разрыв между производителями нефти и газа, с одной стороны, и защитниками окружающей среды, и обычными гражданами, которые обеспокоены тем, что токсичные химические вещества, используемые в процессах МУН будут загрязнять грунтовые воды.

Так как этот метод не использует никаких химических веществ, Плазменно-Импульсная Технология считается экологически чистым способом для очистки зоны дренирования скважины от засорения осадочными частицами и улучшения притока нефти и газа.

На основании доклада Агентства по охране окружающей среды (EPA), существует 42,000 нагнетательных скважин, закачивающих в пласты сточные воды, в одной только Калифорнии [13], и метод ПИВ готов решить проблемы гидроразрыва пласта, как было сказано выше. Более того, в планы входит увеличение количества нагнетательных скважин еще на 15,000, что безусловно, является хорошей новостью для компаний, выводящих ПИВ-технологию на рынок.

Согласно отраслевых источников Oilprice.com, ряд крупных нефтяных и газовых компаний, работающих в Калифорнии уже потратили по 20,000 $ каждая на пилотные испытания ПИВ. Испытания, как говорят, прошли с большим успехом. С другой стороны, эта технология может также использоваться и в горизонтальных скважинах.

Поскольку плазменно-импульсное воздействие осуществляется без использования каких-либо химических веществ или воды – двух основных целей новых законодательных ограничений в Калифорнии – ее можно использовать, чтобы сэкономить миллионы галлонов воды. Отсутствует необходимость получения разрешения (на что? – пер.) – в сущности, всё, что необходимо, это мобильная установка КРС и ноутбук.

4. ДОХОДНОСТЬ

Целевой рынок имеет огромный потенциал, так как оценивается, что 87% известных запасов нефти в Соединенных Штатах и пропорциональное количество в других нефтедобывающих странах, остаются неизвлеченными в породе. За счет оптимизации эффективности производства, а также за счет повышения нефтеотдачи пластов, применение ПИВ может продлить экономическую эксплуатацию зрелых месторождений нефти на несколько десятилетий, создавая новые рабочие места, и повышая прибыльность отрасли. Поэтому, предсказуемо, что потребность в новых методах повышения нефтеотдачи пластов приобретает важную роль. Этот технологический прорыв может привести к значительной экономии, как для нефтяной промышленности, так и для потребителей.

Существует значительный рынок в США, но возможности, перечисленные ниже, могут иметь подобный эффект и в Иране (28,7% годового роста отрасли МУН):
• Вертикальные добывающие Скважины
- 394,202 малопродуктивных или истощенных скважин (менее 10 баррелей нефти в сутки)
• Добыто 275мм баррелей нефти в 2009 году (20% от добычи США)
»Источник: Отчет Межгосударственной комиссии по нефти и газу (IOGCC) за 2009 г.
• Нагнетательные скважины
- Более 144 000 нагнетательных скважин в США
• Скважины ППД (системы заводнения пластов) составляют 80%
• Техас - 52016, Канзас - 16658, Оклахома -10629 нагнетательных скважин
»Источник: EPA
• Другие возможности
• Обработка до гидроразрыва – Понижение давления пробоя
• Повышение эффективности химических обработок
• Скважины SAG D (гравитационный дренаж с применением пара)
• Повреждения коллектора вблизи ствола скважины в результате строительства скважины, т.е. буровые растворы, поглощение)
• 45,000 новых скважин, бурятся каждый год [13].

5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Технология была опробована и проверена на почти 200 скважинах в различных частях мира. Экстраполированные данные подтверждают эффективность в широком диапазоне типов скважин, с более чем 80% успеха в достижении дополнительной добычи нефти в 50% или более скважин (рис. 2, 5) [14]. Другими словами, в соответствии с представленным данным, основной эффект ПИВ достигается на обедненных скважинах, которые показывают огромное увеличение добычи нефти, особенно, если изначально их дебит был ниже 5 баррелей нефти в сутки – увеличение на 300%, в среднем - (рис 6, 7.). Хотя и очевидно, что применение технологии ПИВ в старых скважинах может увеличить объем добычи нефти, ее основными преимуществами являются низкая стоимость МУН, сокращенное время выполнения проекта и малое воздействие на окружающую среду. Допустимо сделать вывод, что этот метод является более эффективным для формаций, состоящих из песчаниковых пород, скорее, чем для известняковых пород, и количество добываемой нефти после обработки имеет гиперболическую зависимость от количества извлеченной нефти до обработки (рис. 8). По словам Propell Technologies, ПИВ очень успешно используется в течение многих лет, в том числе в российских нагнетательных скважинах, даже без «драконовских» (по выражению, принятому в промышленности) правил для ГРП, которые могли бы повлиять на желательность ее использования. Она также используется в Калифорнии, компанией Monterey Shale. Propell Group объявила, что она успешно обработала пять скважин в районе Бейкерсфилд, две нагнетательные скважины и две добывающие скважины, а также одну нагнетательную скважину в округе Лос-Анджелес.

Рис2.JPG

Рисунок 2. Результаты обработки скважин в США (13)

Рис3.JPG

Рисунок 3. Результаты обработки скважин в США - продолжение (13)

Рис4.JPG

Рисунок 4. Результаты обработки скважин в США - продолжение (13)

В среднем в 27 скважинах увеличение составило 88% со средней длительностью повышенной добычи в 60 дней.

В среднем в 36 нагнетательных скважинах приемистость повысилась на 545%.

Рис5.JPG

Рис. 5. Результаты применения в нагнетательных скважинах в России

Обработка удаляет отложения из призабойной перфорированной зоны, открывает доступ к коллектору и повышает приемистость, что повышает общую добычу месторождения или снижает давление нагнетания.

Рис6.JPG

Рис 6. Добыча в песчаниках. По горизонтали – до обработки, по вертикали – после обработки

 Рис7.JPG 

Рис 7. Добыча в известняках. По горизонтали – до обработки, по вертикали – после обработки

 Рис8.JPG 

Рис 8. Добыча в разных породах. По горизонтали – до обработки, по вертикали – после обработки. Синие треугольники – известняк, красные квадраты – песчаник

6. ВЫВОДЫ

В данном документе мы изучили технологию ПИВ и ее применение в нефтяных коллекторах и скважинах. Кроме того, метод обладает рядом преимуществ по сравнению с другими МУН, такими, как:
- данный метод экономит время;
- он является более экономичным;
- Он является экологически чистым, в отличие от ГРП.

Кроме всего прочего, практический опыт применения ПИВ показывает увеличение нефтеотдачи, более значительное, чем иные существующие решения по экономической выгоде в шестимесячном промежутке. С другой стороны, отсутствует необходимость в получении экологических разрешений. В 200 скважинах в разных странах мира, применение метода показало успешность в 80% случаев, с повышением дебита более чем на 50%, а в среднем, в истощенных скважинах, повышение достигало 300%, особенно в скважинах, с дебетом менее 5 баррелей в день. Другими словами, зависимость между добычей до обработки и после обработки является гиперболической, и соотношение выравнивается при высоком темпе отбора.

7. ССЫЛКИ

[1]. Максютин, A.В.; (2009); "Экспериментальные исследования реологических свойств тяжелой нефти в действии упругих волн", автоматизация, телеметрия и связь в нефтяной промышленности, 5: 4-8.
[2]. Бурханов, Р.Н. и Ханнанов, M.T.; (2004); "Геология природных битумов и высоковязкость", Учебное пособие. Альметьевск: АГНИ.
[3]. Белонин, М.д. и Якуцени, В.П.; (2004); "Проблемы сырьевого обеспечения топливно-энергетического комплекса России"; Сырьевая база углеводородного сырья и его прогноза. Нетрадиционные источники углеводородного сырья, СПб: Недра, стр: 4-17.
[4]. Ибатуллин, Р.Р.., Ибрагимов, Н.Г., Тахаутдинов, С.Ф. и Хисамов, Р.С.; (2004); "Повышение нефтеотдачи пластов на поздней стадии разработки месторождения"; Теория. Методы. Практика. Москва: ООО "Недра- Бизнес-центр".
[5]. Maksyutin, A.V. and Khusainov, R.R.; (2014); “Results of Experimental Researches of Plasma-Pulse Action Technology for Stimulation on the Heavy Oil Field”; World Applied Sciences Journal 31 (2): 277-280.
[6]. Муслимов, Р.Х.; (2005); "Современные методы повышения нефтеотдачи пластов: проектирование, оптимизация и оценка эффективности»; Учебник. Казань: "ФЕН".
[7]. Мишенко, И.Т., Бравичева, Т.Б. и Ермолаев, А.И.; (2005); "Выбор способа эксплуатации скважин с затрудненной эксплуатацией запасов"; Москва: издательство "Нефть и газ" РГУ Российский государственный университет нефти и газа имени Губкина.
[8]. Искрицкая Н.И., (2006); "Экономическая оценка инноваций ВНИГРИ при освоении высоковязких нефтяных месторождений и природных битумов»; Геология нефти и газа. Теория и практика, 1: 1-12.
[9]. Antoniadi, G.D. and Savenok, O.V.; (2012); “Stranded oil - structure and trends”; Petroleum engineer, 3: 5-9.
10]. Maksyutin, A.V. and Khusainov, R.R.; (2010); ”Experience and perspectives of the technology of plasma-pulse action on the fields with stranded oil”; Geology, geography and global energy, 3: 231-235.
[11]. Молчанов, A.A., Максютин, А.В и Агеев, П.Г.; (2011). "Применение технологии плазменно-импульсного увеличения извлекаемых запасов месторождений нефти с высокой вязкостью", НТЖ "Геофизик", 3 (201): 3-14.
[12]. Maksyutin, A.V. et al; (2014);“Laboratory studies of the exposure to the diffusion process with simultaneous application of nonionogenic surfactants and plasma-impulse technology”; Life Science Journal;11(6s).
[13]. Propell Technologies Group INC; (http://www.propell.com/); 1701 Commerce Street, 2nd Floor, Houston, TX 77002, US.
[14]. Novas Energy; (http://www.novasenergy.com/); 1701 Commerce Street; 2nd Floor; Houston, TX 77002, US

Оценка применения плазменно-импульсной технологии для повышения нефтеотдачи

Б. Хангхахи-Бала - 1, Г.Хабибагахи - 2

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ

Плазменно-Импульсная технология (ПИВ) является новейшим методом, используемым для добычи нефти, она была изобретена в Российской Федерации в Санкт-Петербургском Государственном Горном Университете, при финансовой поддержке и содействии со стороны инновационного центра Сколково, в качестве экономичной и экологически чистой альтернативы существующим методикам. В настоящей работе оценивается данный метод, его преимущества сравниваются с другими методами увеличения нефтеотдачи (МУН), а также обсуждается вопрос его применения в отрасли разведки и добычи углеводородов. Далее, рассматривается применение технологии в некоторых полевых проектах, и их результаты. Данный метод является экономически привлекательным и быстр в применении, отсутствуют негативные экологические последствия, что делает его привлекательным для многих компаний по всему миру. Доступные результаты показывают, что у метода ПИВ богатое и успешное будущее в нефтяной промышленности и на рынке МУН.

1) Корреспондент: Доктор наук по геотехнике, кандидат, Департамент гражданского и экологического проектирования, Университет Шираза, Иран, электронная почта b.khanghani@shiraz.ac.ir

2) Профессор, Департамент гражданского и экологического проектирования, Университет Шираза, Иран.


Возврат к списку

Как это работает?
При использовании плазменно-импульсного воздействия увеличивается проницаемость призабойной зоны скважины, увеличивается гидродинамическая связь нефтяного пласта с забоем скважины за счет очистки старых и создания новых фильтрационных каналов, происходит очищение порового пространства и формирование новых микротрещин в призабойной зоне скважины и фильтрационных каналах пласта.
Особенности
  • Экологическая чистота, работает в естественных геологических условиях скважин без добавок реагентов;
  • Плазменно-импульсное воздействие (ПИВ) используется при любой обводненности;
  • Улучшает проницаемость прискважинной зоны добывающих и нагнетательных скважин, и продуктивных пластов в целом;
  • Значительно увеличивает дебит нефти на скважинах эксплуатируемых на месторождениях поздней стадии разработки;
  • Кратно увеличивает приемистость нагнетательных скважин вне зависимости от их предыдущего назначения;
  • Воздействует на соседние с обрабатываемой скважины, которые откликаются положительным дебитом;
  • Технология дает положительные результаты на месторождениях в коллекторах любой геологической сложности;
  • Безопасна в эксплуатации;
  • Сокращает период освоения новой скважины и срок вывода ее на режим эксплуатации.
статистика