Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологических решений по комплексной интенсификации добычи трудноизвлекаемого углеродсодержащего сырья

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
буровой раствор, буровые реагенты, трудноизвлекаемые запасы, углеводороды

Цель проекта:
Разработка инновационных методов и научно-технических решений по созданию способов добычи трудноизвлекаемых углеводородов (битумы, высоковязкая нефть, сланцевая нефть, метан угольных пластов, газовые гидраты), для обеспечения их рентабельной добычи. Создание технологий разработки месторождений с низкопроницаемым коллектором и способом дренирования трудноизвлекаемых запасов углеводородов. Разработка новых синтетических реагентов для интенсификации добычи углеводородсодержащего сырья. Совершенствование существующих технологий с использованием технологических растворов на основе новых синтетических реагентов.

Основные планируемые результаты проекта:
Промежуточные и заключительный отчеты о ПНИ, содержащие:
а) анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме.
б) обоснование выбора направления исследований.
в) результаты теоретических и экспериментальных исследований.
г) обобщение и выводы по результатам ПНИ.
Отчет о патентных исследованиях, оформленный в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
Методы решения практических задач по физико-химическому воздействию на продуктивные пласты трудноизвлекаемых углеводородов, апробированные на численных моделях.
Метод решения задачи воздействия на продуктивные пласты трудноизвлекаемых углеводородов нанодисперсными композициями с заданными параметрами.
Метод решения задачи воздействия на продуктивные пласты трудноизвлекаемых углеводородов новыми синтетическими реагентами и технологическими растворами с их использованием.
Технические и технологические решения по интенсификации добычи трудноизвлекаемого углеводородсодержащего сырья.
Лабораторная установка получения нанодисперсных компонентов и их композиций.
Лабораторная установка получения новых синтетических реагентов и технологических растворов с их использованием.
Лабораторная установка исследования влияния разрабатываемых реагентов на трудноизвлекаемое углеводородсодержащее сырье при условиях, имитирующих реальные условия пласта (далее лабораторная установка исследования влияния разрабатываемых реагентов).
Лабораторный технологический регламент получения нанодисперсных компонентов.
Лабораторный технологический регламент получения новых синтетических реагентов и технологических растворов с их использованием.
Экспериментальные образцы нанодисперсных компонентов и композиций на их основе.
Экспериментальные образцы новых синтетических реагентов и технологических растворов с их применением.
Результаты исследований влияния полученных нанодисперсных композиций на продуктивные пласты трудноизвлекаемых углеводородов.
Результаты изучения механизма физико-химического воздействия нанодисперсных композиций на остаточную нефть с различными свойствами коллекторов.
Результаты экспериментальных исследований и обоснование получения технологических растворов с новыми синтетическими реагентами.
Результаты исследований влияния полученных опытных технологических растворов на продуктивные пласты трудноизвлекаемых углеводородов.
Результаты изучения механизма физико-химического воздействия новых синтетических реагентов на остаточную нефть с различными свойствами коллекторов и пластовых флюидов.
Результаты исследований наличия синергетического эффекта при использовании нанодисперсных композиций совместно с новыми синтетическим реагентами.
Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации разрабатываемых реагентов с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера – организации реального сектора экономики.
Рекомендации по использованию результатов проведенных ПНИ в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках.
Проект технического задания на проведения ОКР, по теме: «Разработка опытно-промышленной технологии получения реагентов для интенсификации добычи углеводородсодержащего сырья».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Большинство нефтяных месторождений в России, которые в настоящее время обеспечивают основной уровень добычи, вступили или вступают в последнюю стадию разработки (более 150 наиболее крупных месторождений Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции). Кроме этого практически все месторождения Западной Сибири разрабатываются методом заводнения, что в конечном итоге приводит к преждевременному обводнению добываемой продукции (более 90 %) и увеличению доли остаточных трудноизвлекаемых запасов (более 70 %). При использовании такой технологии разработки месторождений степень извлечения нефти из пластов считается неудовлетворительной и едва достигает 33 %.
Для увеличения эффективности выработки запасов из таких сильно обводненных залежей при условии сохранения существующей технологической схемы разработки месторождения приоритетным направлением является совершенствование физико-химических методов увеличения нефтеотдачи пластов, которые повысили бы эффективность заводнения за счет увеличения нефтеотмывающей и нефтевытесняющей способности воды путем комбинирования заводнения с закачкой химических реагентов, позволяющих оказать существенное влияние на механизм воздействия, расширить его область и, тем самым, увеличить диапазон геолого-физических условий и область эффективного применения метода.
Несмотря на значительное количество предложенных для промысловых испытаний технологий увеличения конечной нефтеотдачи пластов, поздняя стадия разработки месторождений в настоящее время недостаточно обеспечена высокоэффективными способами воздействия на остаточную нефть трудноизвлекаемых запасов.
В рамках данного проекта нами предлагается реализовать новый подход к проблеме увеличения нефтеотдачи пластов с использованием химических реагентов. Для этого будет использован ранее не применявшийся в методах увеличения нефтеотдачи принцип получения гелеобразных структур в обводненных участках пласта на основе композиций: гидрофобизированный полимер – ПАВ и гидрофобизированный полимер – ПАВ – наночастицы. Данный принцип базируется на совершенно иных физико-химических процессах, чем известные ранее методы.
Использование описанных выше систем для целей увеличения нефтеотдачи высокообводненных пластов представляется весьма привлекательным по следующим причинам:
1. Существует возможность плавного регулирования реологических свойств системы непосредственно в пласте. Это достигается либо изменением соотношения компонентов: ГП, ПАВ, либо типом используемого ПАВ.
2. При необходимости, существует возможность снятия низкопроницаемого барьера, путем введения избыточного количества ПАВ и разрушения гелеобразной структуры.
3. Возможно получение термообратимых гелей, т. е. гелей образующихся при повышенных температурах. Образование термообратимых гелей очень часто используется на практике для создания низкопроницаемых барьеров в обводненных пропластках. При этом тепловое воздействие на гелеобразующую композицию происходит за счет повышенной температуры самого пласта. Применительно к нашей концепции такой эффект наблюдается в смесях ПАВ и имеющих точки помутнения полимеров, полярность которых уменьшается при увеличении температуры. Увеличение температуры приводит к гелеобразованию, при охлаждении гель плавится. Такого рода эффекты характерны также для смесей неионных ПАВ и ГП, поскольку увеличение температуры индуцирует рост мицелл либо переход от мицелл к везикулам или другим самоассоциированным структурам.
4. Уменьшается удельный расход реагентов. Это преимущество может оказаться едва ли не самым важным среди всех остальных. Большинство нефтяных месторождений в России находятся в районах с очень плохо развитой инфраструктурой. Иногда доставка какого-либо реагента непосредственно до скважины может превышать стоимость самого реагента. Таким образом, создание специальных химических реагентов, сочетающих в себе высокую эффективность и низкий удельный расход, является весьма актуальной научно-технической задачей.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
По результатам выполнения всех теоретических и экспериментальных исследовани будут разработаны рекомендации по применению созданных композиций на реальных объектах.
В заключении будет разработано техническое задание на опытно-конструкторские работы по теме: «Разработка опытно-промышленной технологии получения реагентов для интенсификации добычи углеводородсодержащего сырья».
Дальнейшие исследования в рамках предложенной концепции и создание производств новых синтетических реагентов для ее промышленной реализации позволит обеспечить прирост коэффициента вытеснения нефти, тем самым увеличив ее добычу и полноту извлечения на разрабатываемых месторождениях.

Текущие результаты проекта:
1. Создана лабораторная установка для изучения фильтрационно-емкостных свойств образцов керна в условиях имитирующих пластовые при стационарной и нестационарной фильтрации.
Установка позволяет проводить определение: 1) открытой пористости методом жидкостинасыщения; 2) проницаемости горных пород в атмосферных пластовых условиях; 3) фазовой проницаемости при совместной фильтрации; 4) коэффициента вытеснения нефти водой и различными композициями; 5) коэффициента восстановления горных пород после воздействия бурового раствора.
Основные технические характеристики: горное давление – до 60 МПа; пластовое давление – 0…40 МПа; температура – до 150 °С (±1 °С); размер образцов керна: диаметр – 30 мм, длина – 45…200 мм; расход жидкости через керн – 0,001…30 см3/мин.; погрешность определения коэффициента вытеснения – ±5 %.
Особенностью установки являются наличие двух кернодержателей, что позволяет моделировать процессы нефтевытеснения в коллекторах с пропластками различной проницаемости и различной степени обводненности в пределах одного эксперимента. Еще одной особенностью установки являются расширенные возможности по исследованию вытеснения остаточной нефти из высокообводненных пластов с помощью различных химических реагентов (полимеров, поверхностно-активных веществ, кислот и различных композиций), которые позволяют использовать в любой последовательности до 3-х различных нефтевытесняющих составов в одном эксперименте. Кроме этого созданная установка позволяет проводить исследования по фильтрации бурового раствора в коллектор и его восстановления после воздействия бурового раствора.
Разработано специализированное программное обеспечение, с помощью которого производится автоматическое управление установкой, сбор и регистрация получаемых данных.
2. Получены образцы нанодисперсных компонентов и их композиций.
Синтез нанодисперсных диоксидов титана и кремния проводился перспективным золь-гель методом. На их основе были получены нанодисперсные композиции, состоящие из частиц с средним размером 60 нм (по данным ПЭМ), удельной поверхностью 17 м2/г.
Также были получены нанодисперсные композиции, содержащее детонационные наноалмазы, с средним размером частиц в интервале 40-60 нм.
3. Синтезированы новые эмульгаторы для инвертных эмульсий на основе этаноламидов жирных кислот и 2-алкилимидазолинов.
Этаноламиды получали прямым амидированием жирных кислот таллового масла в отсутствии катализатора и растворителя. С целью оптимизации состава и свойств эмульгатора изучены кинетические закономерности процесса амидирования жирных кислот этаноламинами. Показано, что реакция образования этаноламидов подчиняется кинетическому уравнению второго порядка. Построена математическая модель процесса амидирования жирных кислот, учитывающая вклад прямой и обратной реакции, а также побочной реакции межмолекулярной циклизации образующихся диэтаноламидов. Определены константы скоростей и константы равновесий реакций при различных температурах, получены значения энергий активации основной и побочных реакций. Полученный комплекс кинетических параметров позволяет оптимизировать параметры синтеза этаноламидов жирных кислот, повысить технические характеристики продукта за счет снижения содержания нежелательных примесей.
Реакцией жирных кислот с этилендиамином получены образцы имидазолинов, содержащих алкильный заместитель во 2-ом положении. Показано, что полученные соединения являются эффективными эмульгаторами инвертных эмульсий.
Синтезированы опытные партии эмульгаторов.
4. Методами мицеллярной сополимеризации синтезированы образцы гидрофобно-модифицированных (ГМ) полимеров на основе акриламида и алкилакрилатов, содержащих заместители с различной длиной углеводородной цепи – от С8 до С18, в количестве от 0,5 до 6 мол. долей. Впервые методом «мягкого» гидролиза полученных сополимеров акриламида и алкилакрилатов под действием нитрита натрия в кислой среде синтезированы гидрофобно-модифицированные полиакриловые кислоты, а также их натриевые соли.
Также разработан метод синтеза и получен новый класс ГМ-полимеров, представляющих собой частично этерифицированные карбоксиметилцеллюлозы, содержащие алкильные заместители с различной длиной углеводородной цепи.
С привлечением современных физико-химических методов анализа доказано химическое строение полученных полимеров, исследованы реологические свойства их водных растворов, а также композиций ГМ-полимер – ПАВ.
Благодаря своим особенным реологическим и поверхностно-активным свойствам полученные гидрофобно-модифицированные полимеры представляют большой практический интерес как перспективные реагенты для увеличения нефтеотдачи высокообводненных пластов месторождений, находящихся на поздней стадии разработки.
5. Разработаны новые нефтевытесняющие составы на основе инвертных эмульсий, получаемые с использованием эмульгаторов, водорастворимых модифицированных полимеров и нанопорошков, синтезированных в рамках выполнения проекта. Определены основные характеристики эмульсий: агрегативная устойчивость при различных температурах, электростабильность, средний размер капель, реологические показатели. Полученные экспериментальные данные позволили произвести подбор композиций, обеспечивающих максимальный технологический эффект. Эксперименты, по исследованию фильтрационных и нефтевытесняющих свойств, проведенные на установке в условиях имитирующих реальные условия пласта, показали, что применение разработанных эмульсионных составов обеспечивает прирост коэффициента вытеснения нефти до 0,3.