Запасы углеводородного сырья
Все эти проблемы видно на рисунке. Если традиционные ресурсы нефти и газа это примерно 103 млрд тонн, то дальше больше. Газы и нефти в плотных формациях и проницаемых коллекторах еще на порядок больше. И еще на порядок больше водорастворенные газы континентов и еще больше это газогидраты.
Методы разработки высоковязкой нефти
Сегодня используют такие особенные методы как методы с катализаторами это фактически подземное облагораживание или подземная частичная нефтепереработка прямо в пласте. Добыча таким методом тоже существует и развивается и, конечно, они найдут свое применение. В России метод внутрипластового горения уже применялся на Карповском месторождении.
Те энергоносители и то сырье для нефтехимического производства, его сегодня Земле вполне достаточно на ближайшие сотни лет, но другое дело, что технологии в разработке надо улучшать и совершенствовать и применять, например, в Татарстане при разработке высоковязких нефтей и отложений карбона или Пермских битумов, которые сегодня уже начинают интенсивно разрабатываться. Татнефть поставила себе задачу, что в год будет добывать примерно 3млн тонн природных битумов, и это громадные цифры.
Процесс внутрипластового горения это способ добычи нефти, при котором используется энергия полученная сжиганием нефти в пласте при закачке воздуха.
Количество статей в базе Scopus по внутрипластовому горению постоянно увеличивается. Сам метод начал применяться в начале прошлого века, причем как для тяжелой, так и для легкой нефти.
Действующие проекты по внутрипластовому горению. Здесь в первую очередь США, Индия, Румыния, Колумбия и Канада. В России этот метод вызывает интерес в нефтяных компаниях Сургутнефтегаз, Татнефть, Ритэк, Зарубежнефть.
Разрабатывают этот метод СПБУ, МГУ, ТГНУ и ГРУ нефти и газа им. И.М Губкина. И институты это ОАО ВНИИнефть, Институт органическое и физической химии им. А.Е Арбузова и Сколковский институт науки и технологии. Как видно, и за рубежом, и в России интерес к такому методу довольно большой. В России этот его применяет Татнефть при добыче сверхвязкой нефти на Мордово-Карамальском месторождении. Ритэк добывает легкую нефть на Средне-Назымском месторождении.
Применение высоковязкой нефти в России
Ритэк применяет термогазовый метод. Лабораторные испытания показали, что при температуре 350 градусов и давлении 200 атмосфер из одного кубического метра породы можно получить до 80 литров нефти и 60 кубометров газа.
Механизм заключается в том, что в вертикальную нагнетательную скважину поступает водовоздушная смесь, начинается окислительный процессы и температура повышается. В результате чего вода испаряется и переходит в пар, образуется нефтяной вал, который вытесняет нефть и образующиеся газы в добывающей вертикальной скважине.
Механизм термогазового воздействия
Существует несколько разновидностей внутрипластового горения: это сухое, влажное и сверхвлажное, которое отличается количеством закачиваемой воды.
Сухое горение более высокотемпературное, однако влажное считается лучшим, так как происходит более эффективное распределение тепла, которое позволяет увеличить скорость продвижения фронта горения, снизить расход воздуха, а также уменьшить концентрацию сжигаемой нефти в пласте.
Разновидности внутрипластового горения
Метод внутрипластового горения развивается. Вначале это был классический, потом ТАЙ, сейчас это КАПРИ. Рассмотрим их подробнее. Классический метод заключается в нагнетании воздуха в пласт. Может возникнуть горение самопроизвольное и если этого не происходит, то подключаются химические реакции с выделением тепла или электронагреватели. Образуется зона горения, зона подвижной нефти и происходит вытеснение добывающей скважины.
Критика связана с тем, что нефть вытесняется в холодной зоне, поэтому нагнетание осуществляется тяжело. При снижении скорости нагнетания температура снижается, и горение прекращается.
Следующим этапом стало появление метода ТАЙ, который разработан Мальколом Гривсом и Алексом Туртом. Лабораторные исследования продолжались 12 лет - с 1992 до 2004 года. Было проведено более 10 испытаний и потрачено 5 млн долларов. Сейчас этот метод проходит опытно-промышленные работы.
Метод заключается в том, что добывающая вертикальная скважина заменена на горизонтальную. В результате чего у нефти нет необходимости проходить большие расстояния, и она просто стекает вниз. Достоинства ТАЙ заключаются в следующем:
- Более стабильный и контролируемый процесс
- Снижение чувствительности к неоднородности пласта
- Поддерживает процесс в режиме ВТО, избегая НТО
- Уменьшение количества скважин
- Получается улучшенная нефть
- Делает возможным применение каталитического ТАЙ: КАПРИ - второй этап улучшения качества нефти.
Метод КАПРИ заключается в том, что в добывающую горизонтальную скважину добавляют катализатор. Такой метод реализурется Канадской компанией Петробанк.
Диапазон применения внутрипластового горения
Можно сравнить его для примера с закачкой пара, у которого возникают сложности при глубине более 1 тыс метров. На поверхности пар хорошего качества, а вниз к пласту уже доходит теплая вода. Внутрипластовый метод этих недостатков лишен. КАПРИ успешно применялся на глубинах в 60 метров на месторождении в Румынии, так и на более глубоких - до 1,5 тыс метров - в США. Для закачки паром толщина пласта должна быть 12 метров, а для внутрипластового горения достаточно 3 метров. Также метод внутрипластового горения стоит на 20% дешевле, чем при закачке паром. Доказано существование внутрипластового метода и в обводненных песчаных, глиняных и карбонатных пластах.
Таким образом, метод внутрипластового горения сочетает все преимущества термических методов. Однако несмотря на все плюсы, широкого применения в промышленности он не находит из-за проблем, которые связаны с его реализацией.
- Труднорегулируемый процесс (прорыв газов в добывающую скважину).
- Отсутствие надежных технических средств контроля за распространением фронта горения.
- При малых глубинах могу возникать поверхностные утечки газа (азот, углекислый газ, кислород).
- Образуются стойкие нефтеводогазовые эмульсии, осложняющие промысловую подготовку нефти.
- Коррозия оборудования.
- Экологические проблемы (образование сильно обводненной эмульсии, выделение токсичных продуктов (H2S,SO2, NO2))
- Засоры фильтров-хвостовиков добывающих скважин (вынос песка).
- Часть нефти сгорает в пласте.
- Сложность математического моделирования.
Существующие модели просто ужасны и они очень плохо работают - цитаты мировых специалистов в этой области.
В университете Калгари в Канаде есть лаборатория ВПГ доктора Мура. Это крупнейшая лаборатория внутрипластового горения в мире. В одной из трех комнат работает три человека. Физический эксперимент проводится на установке, которая называется - труба горения. Одномерная модель заполняется 20 кг песка, нефтью, после чего помещается в трубу большего диаметра, закручивается все большим гаечным ключом, переворачивается в вертикальное положение, так начинается процесс. Полный цикл от получения образцов до получения отчета длится три месяца.
Что планируется в России. Это активно с сотрудничество с Институтом Физики, Институтом Химии, ИГиНГТ.
Так как самая главная проблема связана с созданием адекватной математической модели, то ее буду решать в 3D Геоцентре ИГиНГТ. Здесь буду использовать программы таких мировых лидеров как Шлюмберже и СиЭмДжи. Кроме того есть договоренность с Рок Флоу Динамикс о создании совместной модели под наших заказчиков и также в планах разработка собственной программы. В результате чего будет возможность оказывать услуги сервисным компаниям под ключ на мировом уровне:
- Проводятся все необходимые исследования керна
- Гидродинамическое моделирование
- Оценка технологической эффективности
- Расчет экономической эффективности применения внутрипластового горения на конкретном месторождении.
В результате мы можем представить отчет заказчику с оценкой как технологической эффективности с описанием рисков и вариантами их минимизации, так и с расчетом экономической эффективности внутрипластового горения на конкретном месторождении.
Поиск эффективных катализаторов реакции расщепления углеводородов
Перед нами стоит задача оценить возможности, которые могу быть представлены на лабораториях компьютерного дизайна новых материалов для задач, о которых было сказано ранее. Исследовательскую работу начали с поиска аналогичных публикаций, которые уже были проделаны до этого. В частности интересовали исследования и квантовохимические расчеты таких разновидностей углеводородных молекул, как асфальтены которые составляют около половины высоковязких нефтей и была найдена работа Венесуэльского университета. Авторы данной работы исследовали каким образом влияет различного рода катализаторы и ионы, в данном случае железа, на стойкость связей и на возможность разрыва этих связей т.е. к возможности протекания химических реакций. Почему это интересно для данного проекта? Основная проблема заключается в понижении вязкости нефти для ее последующей легкой добычи. Экспериментально было показано, что вязкость нефти может быть понижена, если мы разорвем химические связи, которые содержат гетеро атомы, т.е серу, кислород или азот. В данной работе авторы использовали свой программный продукт, который они называют CATIVIC. Интересно обратить внимание на то, что достаточно базовым признаком подверженности химической связи разрыву является удлинение этой связи.
Это является первым, но грубым признаком того что данный катализатор будет эффективен. Дальше для того, чтобы сравнить эту догадку с экспериментальными данными, была подключена работа, проведенная в 1986 году - тогда изучался гидролиз углеводородов, содержащих гетеро атомы, допустим, теофен.
Эксперимент заключался в том, что на достаточно длительный срок (около 28 дней) при высокой температуре производился гидролиз этого компонента, как и при воздействии различного рода катализаторов в виде катионов металлов. Если мы проведем квантовохимические расчеты, используя полуэмпирические методы для данной молекулы с присутствием разного рода катионов и также молекул воды, которые участвуют в данной химической реакции, мы можем построить средние статистические показатели, например такие, как удлинение связи. Наблюдается определенная положительная корреляция процентов между процентом реагирующего вещества исходного компонента и процентами удлинения данной связи. Этот факт можно использовать как первый грубый признак для выборки наиболее многообещающих компонентов катализаторов.
Таким образом, согласованность данных, полученных в другой лаборатории и полученных здесь, достаточно удовлетворительна. Определенные признаки, такие, как например удлинение связей, могут использоваться для первичной оценки катализаторов
Как это можно использовать с глобальной точки зрения? Если мы будем обладать информацией о структуре молекул, которые входят в состав высоковязкой нефти, это может быть сделано и из экспериментальных данных, полученных из непосредственно образцов конкретного месторождения или на основе литературных источников. Для таких реакций существенным является именно ближайшее окружение гетеро атома, нет необходимости рассматривать всю молекулу целиком, когда в нее может входить до сотни атомов. На основе метода, который описан выше т.е на основе критерия удлинения длины связей в присутствии поблизости определенных катионов металлов мы можем отфильтровать наиболее перспективные виды катализаторов. После чего необходимо уже приступать к серьезным исследованиям с использованием методов квантовой химии, учета переходных состояний, барьеров реакции и оценки эффективности именно оттуда. Это возможно позволит существенно снизить пространство поиска и сэкономит, таким образом, время.
Вторая задача касается более точного исследования и она является плохо прогнозируемой, т.к здесь мы можем не с перового раза угадать с какой стороны идет реакция. Данный этап является наиболее затратным. На выходе, если все пойдет гладко, то можно для данного типа структурных молекул показать, как катионы будут наиболее многообещающими и передать этот список экспериментаторам, которые будут в конечном итоге подтверждать эффективность данных катализаторов.
Сегодня у нефтяников стоит проблема, что они добывают битумы и они очень вязкие. Чтобы их закачать в трубу, надо либо перемешать их с девонской нефтью, либо взять и обработать их, чтобы вязкость уменьшилась. Эта проблема очень острая. Сегодня даже при разработке месторождений в России не хватает девонской нефти, чтобы разбавлять эти битумы и закачивать их в трубу. Уже некоторые компании не принимают нефтепродукты с вязкостью больше определенного уровня. Будет создаваться некоторый реактор, модель которого уже существует. Также есть и лаборатория при нем. Сейчас не представляется, возможно, видеть, как все это движется и происходит. На первых порах основа для создания лаборатории уже есть.
Лаборатория мирового уровня в области термического анализа материалов и применение физико-химии в процессах внутрипластового горения
Данная лаборатория планируется на базе двух институтов КФУ: это Химического Института имени Бутлерова и института Геологии и Нефтегазовой Технологии. Сама лаборатория планируется на базе кафедры физической химии и это не случайный выбор поскольку эта кафедра уже давно занимается термическим анализом и химической термодинамикой и существует большой опыт, накопленный в этой сфере.
Как уже отмечалось, внутрипластовое горение - сложный процесс, и возникает несколько вопросов, которые надо знать, чтобы контролировать этот процесс, понимать закономерности. Возникают вопросы, связанные с составом нефти, химическими реакциями, которые там происходят. Второе - это связано с физико-химическим аспектами процесса горения. Это изучение кинетики, термодинамики горения, изучение давления, которое возникает в результате горения. Т.е. тут возникает очень много научных задач и целей, которые необходимо решать и знать, чтобы контролировать и знать результаты этого процесса.
В данный момент все направления изучений в области внутрипластового горения можно разделить на два этапа, которые ученые исследуют с разных точек зрения с использованием разных методов.
- Исследование процессов горения и физико-химических свойств нефти при нагревании и высоком давлении на лабораторных установках. Установление общих соотношений структура-свойство. Создание моделей внутрипластового горения.
- Разработка и конструирование реакторов и труб горения, моделирующих реальные свойства нефтяных пластов. Апробация различных моделей внутрипластового горения на данных установках.
В рамках первого этапа работает достаточно много серьезных университетов в мире. Это известные европейские университеты, университеты США, есть компании, которые занимаются этими исследованиями в ходе своих научных разработок. Планируется активное сотрудничество с ними в ходе исследования внутрипластового горения на нефти, которая есть в России.
Для того чтобы лаборатория запустилась и начала работать на мировом уровне, кроме нашего опыта мы привлекаем ведущих мировых специалистов.
Теперь более детально можно затронуть, что и как есть, чтобы проводить исследования в области внутрипластового горения. Первый этап это горения нефти и битума. Здесь нас интересует такие стадии, как изучение тепловых эффектов и кинетики, процессов горения. Поскольку на основе эти данных мы уже можем говорить о том, может ли процесс горения идти сам по себе, как на него влияет состав нефти, какое давление кислорода нужно создать в пласту для эффективного процесса внутрипластового горения и так далее
Горение нефти битума
К сожалению пока что нет инфраструктура для данного этапа, но планируется поддержка и дальнейшая закупка оборудования. Стоит отметить, что часть этих исследований будет соответствовать мировым тенденциям. Применение калометрии сгорания - это наше ноу-хау, которое пока что во внутрипластовом горении не используется. Есть надежа создать новизну в этом вопросе на мировом уровне, которой не было у предыдущих исследователей в этой сфере.
Следующий этап в ходе горения нефти и битума - это необходимость исследовать и знать, каковы температурные измерения в ходе внутрипластового горения. Это непосредственно скажется на самом процессе добычи нефти, и, конечно, важно знать, какие давления там появляются, каков состав газов, каковы вообще составы нефти при горении, и это можно сделать с помощью данных установок:
Следующий этап исследований посвящен фазовым переходам, плавлению нефти и битума при разных температурах и давлении. Часть приборов имеется, часть приборов отсутствует. Здесь планируется изучить фазовые переходы нефти под действием различных температур, таким образом, появится возможность построить термономические схемы и модели процесса горения, сколько нефти приходит, сколько нефти плавится и тд.
Третий этап связан с изучением реологических свойств нефти и битумов при разных температурах и давлении.
Здесь также ряд приборов на базе кафедры физической химии, которые могут измерять растворимость нефти, ее плотность при разных температурах, но нет оборудования для того, чтобы изучать реологические свойства в полном масштабе.
Создание такой лаборатории позволит оценивать возможности применения технологии внутрипластового горения для разработки месторождений высоковязкой нефти и битумов для различных нефтяных компаний и государственного сектора.
На основе этих исследований можно будет разрабатывать модели и можно будет предсказать, что там происходит в пласте на месторождении при использовании технологии внутрипластового горения.
Эти данные в совокупности с данными, которые существуют в литературе под другим способом добычи нефти, позволят давать уже общие рекомендации о том, какой из видов добычи высоковязких нефтей является наиболее эффективным на том или ином месторождении.
Если будет получена инфраструктура, о которой было сказано выше, то будет возможность сделать серьезную лабораторию, в которой будут решаться научные и образовательные задачи.
Несмотря на то, что в терригенных коллекторах содержится достаточно много минералов, которые имеют в своем составе железо, в целом, магнитные свойства достаточно слабые, так как эти вещества не являются сильными магнетиками. Процентное содержание таких веществ - примерно 8-12%. В более редких случаях оно доходит до 20%. При термическом воздействии эти вещества переходят в более устойчивую форму по отношению к температуре.
На картинке представлен график, который построен с помощью ДТМА (диф.магн.анализа). Здесь образец подвергался термическому воздействию.
При 450 оС происходят некоторые изменения, а это соответствует процессу диссоциации сидерита. При индуктивной магнитности, равной комнатой температуре, и до температурного воздействия, если взять отношение, то получается, ровно в 11 раз изменяется.
На втором рисунке видно, что магнитные свойства значительно усиливаются. Если смоделировать, то получится данная модель:
Вертикальна линия, разделяющая белую и серую части, это линия фронта. В данной модели пласт находится на глубине 100 метров, мощность пласта - 10 метров. И было принято, что изменения магнитных свойств произошли в 10 раз. Магнитный эффект порядка +\- 25 нТл.
Следует учесть, что современные приборы магнитометры и современные приборы обеспечивают точность до десятой доли нТл и сотой доли нТл т.е эта величина + \- 25 должна уверенно регистрироваться.
Предполагается, что будет создать оригинальная методика, чтобы по геомагнитным данным определять фронта горения. С точки зрения научно исследовательских результатов, то нужно изучать образцы отбора керна.
Дело в том, что предполагается произвести магнитную съемку до термического воздействия и во время этого. Разность этих съемок будет относиться непосредственно к термохимическим изменениям в пласте. Кроме того, мы достаточно определенно знаем глубину залегания пласта, его размеры, мощность, поэтому, если решать обратную задачу магниторазведки, мы можем решать эту задачу достаточно определенно и получать уверенные результаты. Следующим пунктом стоит моделирование преобразований термохимических при тепловом воздействии на пласт.
Воздействие ионизирующего излучения на углеводороды
Эти величины позволяют предположить, что этот метод облагораживания скважин, при котором источник погружается в скважину и воздействует на призабойную нефтяную зону, при этом изменяется вязкость нефти и ее становится легче добывать, т.е это метод увеличения отдачи скважин.
Для оценки воздействия ионизирующего излучения на физико-химические свойства добываемых углеводородов предлагается создание установки реактора, в которой образцы добываемых углеводородов и керны будут облучаться в контролируемых условиях, будут получать контролируемые значения дозы, и в дальнейшем эти образцы будут подвергнуты серии экспериментов для того, чтобы выяснить изменения их физико-химических свойств.
Данные по влиянию излучения на свойства образцов будут использованы как опорные для оценки влияния излучения скважин на увеличение их отдачи.
Для создания лабораторной установки требуется приобретение источника с активностью порядка одного Кюри и проектирование с созданием установки, соответствующей требованиям радиационной безопасности, согласование места размещения установки с Роспотребнадзором и Ростехнадзором. После создания установки, контроль радиационного фона в составе с источником с привлечением Атомнадзора и Роспотребнадзора.
Работа с источниками ионизирующего излучения планируется проводить в лаборатории ядерной физики. Это учебно-научная лаборатория, у которой имеется соответствующая лицензия на работу с источниками четвертой категории.
При обработке гамма и бета излучением нефть не должна быть радиоактивной, но выяснить этот вопрос можно будет силами лаборатории. При воздействии нейтронами, конечно, будут реакции радиационного захвата, будут появляться радиоактивные элементы. Здесь в работе предполагается использовать гамма источник. Нейтроны тоже были в планах, но это слишком технически сложно, как оказалось. Кроме того, нет лицензии на работу с высокоактивными нейтронными источниками. Облучение, если предполагается, то оно идет в скважине, в призабойной зоне, где глубина порядка 1 км, т.е излучение будет поглощаться и до места обитания чего-либо живого просто не будет доходить. Ожидаемый эффект от воздействия излучения - он не более чем сфера с радиусом до 10 метров, но не более.
Выше упоминался патент 2013 года, в котором рассматривается обработка добытых не из скважины нефтей тяжелых, вязких, которые облучаются бета, гамма излучением. Суть патента в том, что используется не только облучение нефти, но еще и облучение в присутствии оксиданта т.е кислорода из воздуха. И в этом случае получается получить долю легкой фракции.
Экология и окружающая среда
Когда речь идет о битумных залежах, например на Кармалке, там был огромный опыт. Несколько лет она горела. Земля там не проваливалась, но были экологические проблемы. Глубина была порядка 100 метров, было влияние на подземные воды, шел активный водообмен, все это поднималось. Когда начали добывать нефть, то все родники в районе Альметьевска были заслонены. В начале 90-х годов была колоссальная проблема. В Альметьевск качали воду из Камы, был построен специальный трубопровод.
Но потом эту проблему решили, т.к. большинство случаев было связано с протечкой водоводов и продуктопроводов. Когда воду закачивают и обратно возвращают, сепарируют и обратно закачивают в пласт. Пока ее транспортировали обратно до сепаратора, она попадала в водоносные пласты. Когда начали к этом относиться серьезнее, все это прекратилось. В Канаде это было проблемой, т.к. там была глубина менее 60 метров, и когда эти большие пачки горели, там проваливались дома, леса. Размеры провалов были до нескольких сотен метров. Чтобы видеть изменения смещения почвы вплоть до миллиметра нужно делать гедонический мониторинг. Даже на месторождениях, которые добываются в карбоне, а это около 1 км глубины, очень часто возникают эффекты, когда вертикальные движения составляют несколько сантиметров в год, а это уже довольно критические движения.
Была одна компания, у которой было движение 25 миллиметров в год. За всем этим, конечно, нужен мониторинг, чтобы предотвратить пагубные последствия.
Интенсификация паротеплового метода добычи тяжелых нефтей посредством каталитического внутрипластового облагораживания
В числе методов теплового воздействия основанных на генерации тепла на поверхности, наиболее подготовленным в технологическом и техническом отношении является паротепловое воздействие. Поэтому этот метод доминирует в практическом использовании.
Воздействие возможно интенсифицирует с закачкой в пласт доноров водорода и катализаторов в виде нефти или водорастворимых прекурсоров. Осуществив таким образом внутри пласта каталитический гидрокрекинг.
Основная задача - это воздействие на асфальтены посредством внедрения прекурсоров-катализаторов, которые в условиях пласта разлагаются с образованием в активной форме каталитических оксидов и сульфидов.
Оценка эффективности полученных нефтерастворимых прекурсоров катализаторов
Экспрессный метод оценки эффективности синтезируемых катализаторов позволяет проводить многочисленные эксперименты до 3-4 в день до проведения модельных экспериментов на автоклаве.
На рисунке приведены совмещенные кривые, чтобы продемонстрировать те оказываемые воздействия, которые четко идентифицируются методом термоанализа. Помимо потери массы это тепловой эффект. Здесь заметны доли снижения тяжелых фракций так же, как и легких, т.е. происходит усреднение показателей, и это однозначно должно привести к снижению вязкости вследствие разрушения асфальтенов. Эта методика находится на стадии разработки. Есть ряд методологических подходов, которые требуют дополнительной работы.
При разработке и осуществлении технологии можно корректировать состав композиций катализаторов под конкретное месторождение. Модельную смесь можно использовать конкретную нефть, наработки катализаторов и получить рекомендации и корректировки технологии внутрипластового реактора.
Геокатализ
Общий план исследований:
- Изучение образцов керна Ашальчинского месторожодения
- Проведение исследований модельных смесей нефти с различными компонентами породы-коллектора с применением термоанализа
- Рентгенографические исследования катализаторов акватермализа для установления механизма образования их из прекурсора и состава образующихся катализаторов при использовании двух и более катионо-образющих металлов.
- Проведение каталитического акватермализа на лабараторной установке в присутсвии различных компонентов породы-коллектора для выработки подходов для корректировки технологии внутрипластового облагораживания с учетом состава породы.
\
\
Гетерогенный катализ
Здесь речь идет о катализе не только внутри пласта, но и после того как нефть выйдет наружу поскольку, если не удастся ее облегчить настолько, чтобы она при температуре транспортировки была пригодна для прокачки, то надо еще дальше понизить ее вязкость, уменьшить ее среднюю молекулярную массу. Поэтому каталитический процесс можно еще раз повторить на поверхности и уменьшить молекулярную массу, чтобы теперь продукт был пригоден для покачивания через трубопроводные системы или до предприятий, которые будут перерабатывать продукты катализа тяжелой нефти.
Так как это промышленная технология, значит, катализаторы и все, что здесь используется, не должно быть очень дорогим, чтобы это не отражалось на себестоимости продукции. Поэтому надо использовать широко распространенные элементы группы железа, которые, как известно, являются катализатором, так и в этой части важно валентное состояние элементов группы железа, которое определяет каталитическую способность. Железосодержащие ферриты как раз достаточно дешевы и в тоже время родственны тому, что мы имеем в пластах материал, который может являться катализатором.
Результаты и перспективы применения методов ЭПР для исследования высоковязких нефтей и природных битумов
На Мордово-Кармальском месторождении процветал только один метод - поджог пласта. Поджигали пласт, он горел годами. Кто-то надеялся на то, что эта технология в таком примитивном поджиге займет превалирующее значение, но, в конечном счете, глубокий анализ того, что получается, привел к тому, что было затушено это горение. Первая причина - энергозатраты, а вторая глобальная причина была в том, что нефть, которая веками была в пласте, после горения стала никчемной. Была потеряна нативность этих групп веществ.
Таких, как углеводороды, сами масла, сами смолы, сами асфальтены. Практически легкой части почти не стало, а те конгломерат асфальто-смолистых перешел во что-то непонятное. Смолы практически и бензольные спирты ушли в наиболее высокомолекулярную часть, а та - еще куда-то в карбоиды, а те - вообще непонятно куда. И, в конечном счете, не осталось ничего из того, что можно было вытащить и перерабатывать. А все нацелено на то, чтобы ее в конечном итоге перерабатывать и получать все. Там около 10% бензина, 25% дизельных топлив, а остальное прекрасное сырье для битумных производств, которыми являются асфальто-смольчатые соединения.
Процесс горения надо рассматривать. Но просто-напросто как подойти к нему? Если Канада рассматривала трубу горения, то у них все это находится на глубине 70 метров. Вскрыли пласт и ковшами по 300 тонн загрузили в машины и увезли. После чего это все экстрагируют горячей водой и отделяют минеральную часть от органики.
Второй вариант, который привел к методу Сагди, где сжигается огромное количество топлива, чтобы получить этот перегретый пар. Затем загоняется перегретый пар в пласт, безусловно, зная температуру пласта (условно 18-20), то идет конденсация воды. Пар превращается в воду, и мы выкачиваем оттуда эмульсию с огромным содержанием воды. Сегодня это незаметно т.к. те 150 тыс тонн, которые добываются в пласте - они закачиваются в обычную нефть, и проблема, казалось бы, снята. Но если мы сегодня говорим о том, что выходим на уровень 3 млн тонн, где будет 180 скважин забурено вокруг, если остановиться только на паротепловом воздействии, то эта проблема останется. Мы хотим отдельно перерабатывать это уникальное сырье, как мы его называем.
Вообще все то, что плохого осталось, мы почему-то называем уникальным, и будем называть нетрадиционным углеводородным сырьем. Как его теперь готовить? Потому что она действительно тяжелая. Эмульгаторы работают исключительно индивидуально для каждой нефти отдельно, и на них надеяться не приходится, чтобы ее полнопрофильно обезвоживать. Кавитационные процессы тоже работают, причем, когда разность плотностей разная, а она здесь одинаковая. Проблема остается и действительно все, что сказано выше актуально и катализаторы гомогенные нужны, нужны новые бинарные смеси. Но как довести их туда в пласт? Скорее всего, это нужно делать паром, конечно, иначе их просто не довести на такую глубину в 7 км.
Сегодня, анализируя всю эту проблему, мы говорим, да, нужно обсуждать процессы горения и нельзя их снимать. Но сегодня Газпром нефть пошла несколько по другому пути, и тот глубокий тендер, который они провели - они пришли к той технологии, которая называется полимерное заводненние. Полимерное заводненние дает огромные шансы в том числе баженовской свите, т.е. она разная там, и для малодебитных скважин она тоже работает. Возможно, она потребует создания новых полимеров с заданными свойствами. Нужно найти такие реагенты, которые регулируют ph среды. Эти работы очень и очень важны и они должны идти вровень. Вся сложность в том, что все залегания - на разной глубине, оно размазано в виде линз по всей территории. Нужно действительно комплексное освоение. Решая полимерное заводнение, мы стоим на пути переработки нефти.
