ИЗВЛЕЧЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ НАСЫЩЕННЫХ ПЕСКОВ

Шамилов В. M¹, Эфендиева З.Дж² , Гамашаева М. Дж³

¹Кандидат технических наук, Азербайджанская Нефтяная Компания, ²кандидат технических наук, доцент, Азербайджанская Государственная Нефтяная Академия², ³младший научный сотрудник, Научно-иссле- довательский институт «Геотехнологические проблемы нефти, газа и  химия» ³

ИЗВЛЕЧЕНИЕ  УГЛЕВОДОРОДОВ  ИЗ  НАСЫЩЕННЫХ ПЕСКОВ

Аннотация

Проведено исследование нефтеотдачи истощенных пластов путем знакопеременного циклического воздействия на пластовые системы в призабойной зоне скважин. При остаточной нефти в количестве 20% применение предлагаемого способа позволит с каждой 1000м³ нефтенасыщенной породы получить допольнительно более 100т нефти.

Ключевые слова: битуминозных песков, истощенных нефтяных месторождений, замораживания, истощенных пластов извлечения углево- дородов.

Shamilov V.M¹, Afandiyeva Z.J², Gamashaeva M.J²

¹Technical science associate, Azerbaijan State Oil Company, ²technical science associate, professor^, Azerbaijan State Oil Academy, ³junior researcher, Institute Geotechnological problems of oil, gas and chemicals

RECOVERY OF  HYDROCARBONS  FROM  SATURATED  SANDS

Abstract

The study of oil depleted reservoirs by alternating cyclical impact on reservoir system in the borehole bottom. When residual oil in an amount of 20% of the application of the proposed method w ill allow each 1000m³ oil saturated rocks to get the additional 100t more oil.

Keywords:  tar sands, depleted oil fields, freezing, extraction, depleted reservoirs of  hydro- carbons.

Известно, что вязкость и значительные силы взаимодействия нефтяной пленки с частицей пористой среды требуют больших усилий для отмыва нефти традиционными методами вытеснения, в том числе и тепловыми.

Известен способ добычи углеводородов из битуминозных песчаников, который предусматривает наличие эксплуатационных и нагнетательных скважин [1].

Нагнетают через нагнетательную скважину пар до тех пор, пока он не будет выходить через эксплуатационные скважины. Затем нагнетают смесь пара и газа, содержащего кислород, при температуре смеси, соответствующей температуре насыщения пара при пластовом давлении. В результате этого в пласте осуществляется низкотемпературное окисление. Нагнетание смеси продолжается до тех пор, пока в пласт вместе с паром не будет введено оптимальное количество указанного газа в диапазоне 140-200 паровых объемов. После этого продолжают нагнетать чистый пар.

Недостатками известного способа являются большие тепловые потери через кровлю пласта, большие расходы вытесняющего агента, а также низка эффективность способа в условиях значительных взаимосвязей между пленочной нефтью и поверхности породы. [2].

Цель работы является увеличение эффективности извлечения углеводородов из   насыщенных песков путем воздействия на силы сцепления между жидкостью и поверхности породы.

Поставленная цель достигается путем знакопеременного термо­циклического воздействия с обеспечением замораживания и отстаивания пластовой системы.

В этом способе система «углеводород-порода» уменьшаются в объеме. В связи с тем, что теплофизические константы углеводородов и породы резко отличаются друг от друга, и в результате большой разницы в степенях уменьшения объемов между пленочным углеводородом и частицей породы, углеводородная оболочка разрушается.

Другим составляющим эффекта является повышение хрупкости углеводородов с понижением температуры. При механическом воздействии на систему знакопеременное термоциклическое воздействие хрупкая углеводородная оболочка или пленка разрушается.

Третья составляющая эффекта связана с наличием в насыщенные песках остаточной воды. Содержание остаточной воды в углеводороде насыщенных песков достигает, как известно, до 10-12% объемов пар. При охлаждении такой системы остаточная вода находится, как правило, между нефтяной пленкой и поверхностью частицы породы и увеличивается в объеме.

Таким образом, охлаждение системы до минимальных температур обеспечивает:

а) углеводородная оболочка стремится к значительному уменьшению объема.

б) частицы породы уменьшаются незначительно

в) остаточная вода, замерзая резко, увеличивается в объеме.

Так как указанные процессы протекают одновременно, возникают чрезмерно высокие напряжения между углеводородной пленкой, льдом и поверхностью частицы породы, превышающие значения сил сцепления жидкости с твердой породой, жидкостная пленка разрушается.

Расслоение пленки углеводородов ускоряется в жидкостной среде:

а) частицы породы осаждаются

б) углеводородов всплывает

Наряду с теоретическими исследованиями проведены и экспери- ментальные работы. С этой целью собранная нами установка (рис.1) состоит из рабочей емкости с нефтенасыщенным песком (1), генератора холода (2), перекачивающих средств (3) и контрольно-измерительных приборов (4,5,6) Установка обладает надежной системой теплоизоляции (7).

Рис.1 - Способ извлечения углеводородов из насыщенных песков

 

Пористая среда составлена из нефтенасыщенных песков горы Кирмаки. Эти пески характеризуются сильно выраженными неньютоновскими свойствами нефтей и низкой нефтенасыщенностью (табл.1). [3,4,5].

Известно, что вода в пористой среде замерзает при более низких температурах, чем в атмосферных условиях. В отдельных случаях температура замерзания воды в пористой среде происходит при температуре до 223 К (против 273 К в атмосферных условиях).

В условиях Кирмакинских нефтенасыщенных песков значение температуры доходит до 263 К.

 

Таблица 1 - Физические свойства образцов

№	Гранулометрический состав, %			Нефтеводонасыщенность
	0,25	0,25-0,1	0,1	нефть	вода
1	2,9	14,6	79,5	4,7	14,2
2	9,2	22,9	67,9	10,8	12,2
3	16,2	23,2	60,6	27,0	9,1
4	2,9	17,6	79,5	4,7	14,2
5	9,2	22,9	69,9	10,8	12,2
6	16,2	23,2	60,6	17,0	9,1
7	5,6	26,1	69,2	23,0	16,2
8	5,3	18,9	75,8	28,1	20,0
9	11,4	15,6	73,0	20,5	41,6
10	12,6	20,8	66,6	18,0	17,5
11	7,6	19,0	73,4	7,9	16,0
12	8,0	23,6	78,4	30,1	9,6
13	8,1	23,6	68,4	5,8	26,3
14	2,2	19,3	68,5	18,1	14,9

 

Поэтому испытуемая пористая среда в течение 5 часов подвергалась замерзанию при температурах 248 ¸ 243 К, а затем производилось ее отстаивание при температурах 348 ¸ 353 К в течение 3-х часов (табл.2). Так как нефти Кирмакинской свиты относятся к труднообмываемым, то для них процесс замораживания и оттаивания повторяются, то есть создается цикличность процесса.

Таблица 2 - Зависимость нефтеотдачи от количества циклов охлаждения и оттаивания

Темпе-ратура охлаждения, К	Темпе-ратура оттаивания, К	Время охлажде-ния, час	Время оттаивания, час	Количество циклов	Количество отмытой нефти, см3	Нефте- отдача, %
248-243	348-353	5	3	8	27,6	34,5
248-243	348-353	5	3	16	40,4	50,0

 

После восьми (табл.3) и шестнадцати циклов (табл.4) замораживания-оттаивания производился, отмыв нефти. С увеличением количества циклов отмыв нефти  растет. Как видно из рис.  при двукратном увеличении цикла отмытая нефть составляет 40,4см³ против 27,6см³ эксперименты проводились до 99% обводнения пористой среды.

Таблица 3 - Нефтеотдача при количестве циклов, равным 8

№	мин	мин	МПа	МПа	см3	см3	см3	см3	%	Количество циклов
1	70	70	12	6	95	95	9	9	19,1	8
2	26	96	12	6	78	173	7,5	16,5	20,0
3	31	127	12	6	98	271	5,4	21,9	27,4
4	31	158	12	6	98	369	3,1	25,0	31,2
5	30	188	12	4	98	467	1,6	26,6	33,2
6	30	218	12	3	98	565	1,0	27,6	34,5
7	31	249	12	3	98	663	-	-	-

 

Таблица 4 - Нефтеотдача при количестве циклов, равным 16

№	мин	мин	МПа	МПа	см3	см3	см3	см3	%	Количество циклов
1	72	72	12	6	96	96	12	12	15	16
2	32	104	12	6	95	191	9,2	21,2	26,5
3	32	136	12	6	98	289	7,4	28,6	35,7
4	31	167	12	6	97	386	5,3	33,9	42,4
5	30	197	12	4	96	482	3,1	37,0	45,2
6	30	227	12	4	96	578	2,4	39,4	49,2
7	27	254	12	3	96	674	1,0	40,4	50,0
8	24	278	12	3	95	769	-	-	-

   

Рис. 2  - Зависимость количества отмытой нефти от объема закачки 1 – при восьми циклах;  2 – при шестнадцати циклах

 

Как видно из рис.3 при почти одинаковом времени вытеснения и объеме закачки увеличение количества цикла в два раза, привело к увеличению нефтеотдачи от 34,5 до 50%.

Рис. 3 - Зависимость нефтеотдачи от количества цикла вытеснения 1 – при восьми циклах; 2 – при шестнадцати циклах

Таким образом, при остаточной нефти в количестве 20% применение предлагаемого способа позволит с каждых 1000м³ нефтенасыщенной породы получить дополнительно, более 100 тонн нефти.

Исследования проведены по оценки современного сосотояния битуминозных песков и истощенных нефтяных месторождений Апшеронского полуостров с целью разарботки эффективных методов для увеличения их нефтодачи.

Литература

1. Патент США № 4046195 Е21В42/24
2. Гробштейн С.Р. Разработка технологий основы извлечения углево- дородов из битуминозных песков гор  Кирмаки АзНИПИНефть № 1978
3. Эфендиева З.Дж, Исмайылов Г.Г, Мурадов М.М. Эко-геодина- мические аспекты и некоторые перспективы открытой геотехнологии разработки «истощенных» нефтяных залежей Азербайджана. Современные проблемы механики. Международная научно-техническая конференция Самарканд. 2007.
4. Эфендиева З.Дж, Шамилов В.М. Гамашаева М.Дж. Перспективы открытой геотехнологии разработки старых нефтяных месторождений Азербайджана. Проблемы недропользования Материалы V Всероссийской научно-практической конференции. Геоэкология и Геоэкономика. Екатеринбург  2011.

References

1. PatentUSA № 4046195 E21V42/24
2. GrobshtejnS.R. Razrabotkatehnologijosnovyizvlechenijauglevo- dorodovizbituminoznyh  peskovgor  KirmakiAzNIPINeft' № 1978
3. JefendievaZ.Dzh, IsmajylovG.G, MuradovM.M. Jeko-geodina- micheskieaspektyinekotoryeperspektivyotkrytojgeotehnologiirazrabotki «istoshhennyh» neftjanyhzalezhejAzerbajdzhana. Sovremennyeproblemymehaniki. Mezhdunarodnajanauchno-tehnicheskajakonferencijaSamarkand. 2007.
4. JefendievaZ.Dzh, ShamilovV.M. GamashaevaM.Dzh. Perspektivy otkrytoj geotehnologii razrabotki staryh neftjanyh mestorozhdenij Azerbajdzhana. Problemy nedropol'zovanija Materialy V Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Geojekologija i Geojekonomika. Ekaterinburg  2011.