ППрименение химических методов и технологий извлечения остаточной нефти на месторождениях республики Башкортостан

На правах рукописи

 

 

 

 

Бахтиярова  Роза Сагитовна

 

 

Применение химических методов  и технологий

извлечения остаточной нефти 

на месторождениях Республики Башкортостан

 

 

 

Специальности: 02.00.13 – Нефтехимия

07.00.10 – История науки  и техники

 

 

 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание  ученой степени

кандидата технических  наук

 

 

 

 

 

Уфа – 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уфимская государственная академия экономики и сервиса».

 

Научные руководители: профессор Кунакова Райхана Валиулловна;

доцент Беляева Альбина Сагитовна

 

Официальные оппоненты:  доктор технических наук, профессор

Бугай Дмитрий Ефимович;

кандидат технических  наук

Гареева Татьяна Борисовна  

 

Ведущая организация: ГУП "Институт нефтехимпереработки РБ"

 

Защита диссертации  состоится «17» июня 2010 года в 16 ч. на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.01 при ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул. Космонавтов, 1.

 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

 

Автореферат разослан « 17 » мая 2010 года.

 

 

Ученый секретарь совета

профессор    Сыркин А.М.  

 

 

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В последние годы на месторождениях Республики Башкортостан, как и во многих нефтяных регионах России, наблюдается снижение объемов добычи нефти, увеличивается обводненность добываемой продукции и многие месторождения переходят на позднюю стадию разработки. В этих условиях важнейшей проблемой для нефтедобывающей промышленности является повышение нефтеотдачи обедненных пластов с одновременным сокращением объемов попутно добываемой воды. Для интенсификации добычи нефти в настоящее время существуют различные технологии, однако большинство из них характеризуются низкой технологической эффективностью, высокой стоимостью затрат на их внедрение. Учитывая сокращение разведанных запасов нефти, что приводит к значительному увеличению ее стоимости, проведение комплексного анализа по выявлению наиболее эффективных технологий, позволяющих значительно увеличить объемы добычи нефти, является важной и актуальной задачей.

Цель и задачи исследования:

- установить и проанализировать основные этапы и направления развития методов извлечения остаточной нефти (на примере работ, выполненных в научно-производственном объединении «Союзнефтеотдача» - Центр химической механики нефти Академии наук Республики Башкортостан (АН РБ);

- выявить и оценить наиболее эффективные методы и технологии извлечения остаточной нефти на поздней стадии разработки с учетом геолого-физических характеристик месторождений Республики Башкортостан.

Научная новизна.

Впервые на основе изучения документальных и архивных материалов, отчетов и научных публикаций проведен анализ и оценка эффективности применения химических методов и технологий извлечения остаточной нефти на месторождениях Республики Башкортостан (на примере одной из ведущих организаций, занимающейся разработкой и внедрением методов и технологий извлечения остаточной нефти – научно-производственное объединение «Союзнефтеотдача» - Центр химической механики нефти АН РБ).

Практическая  значимость.

Результаты комплексного анализа применения химических методов и технологий извлечения остаточной нефти на месторождениях Республики Башкортостан могут быть использованы для дальнейшего совершенствования методов извлечения нефти, а также при составлении прогнозных показателей в нефтяной отрасли.

Материалы работы используются при чтении лекций студентам специальности 280201.65 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов и направления подготовки 280200.62 Защита окружающей среды Уфимской государственной академии экономики и сервиса.

Апробация работы.

Результаты диссертационной  работы представлены на III, IV, V Международных научно-технических конференциях «Инновация и перспективы сервиса» (Уфа, 2006, 2007, 2008), VIII, IX, Х Международных конференциях «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (Уфа, 2007, 2008, 2009), «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (Уфа, 2009).

Публикации.

По теме диссертации  опубликовано 14 научных трудов, в том числе 5 статей опубликовано в изданиях из перечня ВАК Минобразования и науки РФ.

Объем и структура  работы.

Диссертация изложена на 163 страницах машинописного текста, включает 20 таблиц, 21 рисунок и состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы из 180  наименований.

 

СОДЕРЖАНИЕ  РАБОТЫ

 

1. Предпосылки к созданию научно-технического комплекса по разработке технологий интенсификации добычи углеводородного сырья.

На современном этапе  развития нефтегазодобывающего комплекса  России задача совершенствования существующих систем разработки нефтяных месторождений с использованием физико-химических методов увеличения нефтеотдачи является весьма важной.

Современные технологические  процессы интенсификации добычи нефти прошли огромный путь разработки и развития, первые опыты использования которых приходятся на середину ХХ в. Применение технологий интенсификации добычи углеводородов на месторождениях Республики Башкортостан позволили достигнуть в 1967 году максимального объема добычи нефти (47,6 млн т нефти). Последующие годы характеризуются значительными снижениями объемов нефтедобычи: в 1969 г. – 42,8 млн т, в 1980 г. – 39,8 млн т, в 1985 г. – 33,8 млн т нефти (рис. 1). Этот процесс во многом связан с увеличением обводненности (с 62,5 до 82,7 %) наиболее крупных месторождений республики.

Рис.1. Динамика добычи нефти в Башкортостане (1955-2005гг.)

 

По мере увеличения обводненности  месторождений использование имеющихся  технологий уже не давало желаемых результатов. Для решения задачи по созданию научной базы по совершенствованию и разработке новых методов извлечения остаточной нефти, в 1985 году в г. Уфе образовывается научно-производственное объединение «Союзнефтеотдача» (НПО «Союзнефтеотдача»). В 1986 году в качестве головной структурной единицей НПО «Союзнефтеотдача», создается  Всесоюзный научно-исследовательский институт «Нефтеотдача» (ВНИИ «Нефтеотдача»). В 1992 г. ВНИИ «Нефтеотдача» становится НИИ «Нефтеотдача» АН РБ, в 1994 г. – научно-исследовательский институт по повышению нефтеотдачи пластов АН РБ,   2002 г. – центр химической механики нефти АН РБ (ЦХИМ АН РБ). Разработки многих методов и технологий начаты в Башнипинефть, основные из которых нашли свое дальнейшее развитие в ВНИИ «Нефтеотдача» (рис.2).

 

 

Рис. 2. Основные методы и технологии, разработанные в НПО «Союзнефтеотдача» - ЦХИМ АН РБ

 

 

 

2. Основные методы и технологии извлечения остаточной нефти.

Технологии снижения проницаемости обводненных пластов

Для снижения обводненности добывающих скважин и выравнивания профиля  приемистости нагнетательных скважин  разработан ряд технологий регулирования проницаемости обводненных пропластков с использованием различных химических реагентов.

В 1986 году для месторождений  с терригенными отложениями, содержащими нефти повышенной вязкости и высокоминерализованные пластовые воды, характерные для многих месторождений Республики Башкортостан, разработана силикатно-щелочная композиция (табл. 1).

Таблица 1 

Состав и концентрации осадкообразующих и гелевых композиций

Название композиции (год разработки)	Состав композиции	Концентрация, % масс.
Силикатно-щелочной раствор (СЩР) (1986 г.)	силикат натрия (Na2SiO3)	2
	гидроксид натрия (NaOH)	0,5-1
	полимер ПАА	0,01-0,06
Щелочно-полимерный раствор (ЩПР)  (1988 г.)	гидроксид натрия (или  аммиак NH4OH)	0,6-1 (1,5-2)
	полимер ПАА (или водорастворимый полимер ВПК-402)	0,04-0,05 (0,06-0,5)
Раствор ПАА с добавкой НПАВ (1989 г.)	полимер ПАА	0,06
	НПАВ Неонол АФ9-12 типа СНО-3Б	0,12
	НПАВ Неонол АФ9-6	0,18
Лигнинсодержащий состав (ЛСС) (1991 г.)	гидроксид натрия	2
	силикат натрия	5
	шлам-лигнин	2-5
Нефелин (1992 г.)	алюмосиликат натрия и калия (KNa3 (AlSiO4 )4)	3-15
	соляная кислота (HCl)	5-9
Карфас (1997 г.)	алюмохлорид (AlCl3)	20-30
	карбамид (CO (NH2)2)	30-55
	серная кислота (H2SO4) или цеолит натрия	0,1
Цеолит (2001 г.)	цеолит натрия (Al2O3-28 %, SiO2-34,4 %, Na2O-17,6 %)	3-8
	соляная кислота  (или отработанная  серная кислота)	6-12

 

Установлено, что при применении одного гидроксида натрия образуется мелкодисперсный осадок, который вымывается из пористой среды при закачивании сточной воды, а при использовании одного силиката натрия - ухудшаются условия образования эмульсии и ПАВ в пласте. Найдено, что добавка раствора полимера позволяет увеличить объем осадка и улучшить сцепление минеральных частиц между собой и поверхностью породы.

Сущность технологии заключается в том, что при взаимодействии щелочных растворов с солями кальция и магния вытесняющей сточной воды образуются осадки CaSiO₃, MgSiO₃, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂, которые выпадают на требуемом расстоянии от забоя скважины. Место выпадения осадков в пласте регулируют объемами оторочек пресной воды и раствора реагентов, а степень снижения проницаемости обводненных зон продуктивного коллектора – изменением концентрации гидроксида и силиката натрия. Эти осадки приводят к снижению проницаемости высокопромытых зон пласта, а нагнетаемая вода начинает прорываться по новым нефтенасыщенным пропласткам, выравнивая, таким образом, фронт вытеснения нефти и увеличивая охват пласта заводнением.

Технологический процесс  нагнетания в пласт оторочек силикатно-щелочного раствора (СЩР) предусматривает попеременную закачку раствора с минерализованной сточной водой. Для предотвращения преждевременного смешения СЩР с вытесняющей сточной водой между ними закачивают оторочки пресной воды. Закачку оторочек на выбранных участках проводят периодически (через 1-3 года), в летнее время в течение 10-15 лет. Опытно-промысловые испытания закачки СЩР начались в 1986 году на Арланском месторождении Ново-Хазинской площади НГДУ «Южарланнефть» (табл. 2).

В последующие годы продолжались исследования по подбору эффективных и экономичных реагентов на конкретных месторождениях.  Так, в 1988 г. для условий Серафимовского месторождения (НГДУ «Октябрьскнефть») с его терригенными отложениями и нефтями малой вязкости, разработаны щелочно-полимерные композиции, составы которых представлены в табл. 1. Отличительной особенностью технологического процесса является закачка микрооторочек раствора.

В начале 1990-х гг. предлагаются две осадкообразующие системы на основе шламлигнина (отход производства Байкальского целлюлозно-бумажного комбината). Отличительной особенностью первой композиции (NaOH – 2 %, шламлигнин  – 2 %, Na₂SiO₃ – 5 %), является то, что за счет взаимодействия силиката натрия и лигнина с солями щелочноземельных металлов пластовой воды образуются объемные, стабильные осадки - гели, значительно снижающие проницаемость пород. Иной характер образующихся структур наблюдается у второй композиции (NaOH – 2 %, шламлигнин  – 2 % и ПАА – 0,05 %). Эти растворы до смешения с пластовой водой представляют собой гомогенные системы, а после контакта с минерализованной водой образуют коагулированные системы, состоящие из рыхлых осадков гидроокисей щелочноземельных металлов и частиц лигниновых веществ, связанных между собой макромолекулами полиакриламида. Промысловые испытания проводились с использованием первой композиции.