Основы технологии полимерного заводнения
Предлагаемая вниманию читателей книга написана известным французским инженером-практиком и экспертом, выступления которого на международных и российских конференциях всегда вызывают большой интерес.
Книга называется «Основы технологии полимерного заводнения», но содержит материалы по всем ключевым физико-химическим методам увеличения нефтеотдачи: полимерному, щелочному, ПАВ-полимерному и комбинированному щелочно-ПАВ-полимерному заводнению.
Большим плюсом книги является огромный практический материал, который положен в ее основу. Это в особенности относится к последней главе, где впервые публикуются результаты по ряду нестандартных и интересных проектов химического заводнения. В каждой главе даны ссылки на дополнительный материал для более углубленного изучения. Книга будет полезна (и может быть рекомендована) широкой аудитории — от студентов старших курсов, только пробующих разобраться в химических методах увеличения нефтеотдачи, до инженеров-нефтяников, занимающихся реализацией таких проектов.
Автор стремился показать на примерах взаимосвязь теоретических и практических вопросов. Такие ключевые темы, как адсорбция полимера в пласте, коэффициент сопротивления, неньютоновское поведение вязких жидкостей, обсуждаются в разных главах с точки зрения как теоретического, так и практического применения. Книга охватывает все аспекты EOR-технологий — начиная с истории вопроса, скрининга полимера, лабораторных работ и заканчивая организацией проекта повышения нефтеотдачи на месторождении. Специалистам по гидродинамическому моделированию будут полезны главы, посвященные лабораторным и полевым испытаниям, где автор описывает как стандартные ошибки, возникающие при моделировании полимерного заводнения, так и способы их преодоления.
Антуан Тома много лет работал в России и странах СНГ, знает русский язык. Те, кто побывал на его публичных выступлениях, подтвердят, что он любит ломать стереотипы, связанные с недооценкой потенциала полимерного заводнения. Автор предлагает как можно раньше переходить к применению данной технологии в жизненном цикле месторождения и показывает, какие преимущества это сулит. Как эксперт он прикладывал немало усилий по развитию технологий химического заводнения в России. Несомненно, что российское издание книги будет этому способствовать.
Когда эта книга уже была полностью переведена и отредактирована, начался очередной период снижения цен на нефть. В такой ситуации стандартная реакция многих компаний сводится к отказу от технологий увеличения нефтеотдачи. В книге даются примеры, подтверждающие, что, несмотря на увеличение стоимости, связанное с применением полимера, данная технология в целом ряде случаев может быть экономически более эффективна, чем обычное заводнение.
И. Н. Кольцов,
эксперт отдела перспективных методов
увеличения нефтеотдачи «Газпромнефть-НТЦ»
Если у нас с вами два яблока и мы обменяемся ими, у каждого
окажется по яблоку. Но если у нас с вами две идеи и мы
обменяемся ими, то у каждого будет по две идеи.
Чарльз Ф. Брэннан (Charles F. Brannan)
Предисловие
Полимерное заводнение было впервые применено в начале 1960-х гг. С 1980 по 1986 г. отмечалось активное внедрение этого инновационного процесса, но в ограниченных масштабах, что объяснялось его дороговизной и отсутствием налоговых льгот. Тем не менее начиная с крупного заводнения на месторождении Дацин в Китае, осуществленном в 1986 г., в области технологий полимерного заводнения отмечаются впечатляющий прогресс и рост применения в промысловых условиях.
Автор настоящей книги работает в компании SNF, принимавшей активное участие в крупнейших проектах применения полимерного заводнения в различных регионах мира. В силу этого компания SNF обладает уникальным набором сведений по широкому спектру вопросов, касающихся полимерного заводнения. Эти аспекты нашли отражение в книге, особенно в заключительных пяти главах.
Существует несколько важнейших проблем, решение которых поможет значительно повысить перспективность полимерного заводнения. Во-первых, необходимо улучшить наши возможности в отношении распределения энергии (наведенный градиент давления) от нагнетания полимеров глубоко в коллектор (где залегает бóльшая часть нефти). До недавнего времени эта задача решалась главным образом с помощью дополнительного бурения, обеспечивающего уплотнение сетки нагнетательных и добывающих скважин. В этих целях используются и параллельные горизонтальные скважины. Тем не менее в существующих условиях полимерного заводнения зачастую приходится индуцировать трещины в нагнетательных скважинах для получения рентабельной скорости закачки вязких жидкостей. Методики
полимерного заводнения можно значительно усовершенствовать за счет более точного установления характеристик, размещения и эксплуатации трещин (естественных и индуцированных) в коллекторах. Это особенно верно в отношении менее проницаемых коллекторов.
Вторая крупная область для усовершенствования — уменьшение удерживания
полимеров (иногда называемого адсорбцией) в породе коллектора.
Полимер должен глубоко проникать в пористую породу коллектора, чтобы вступать в контакт с нефтью и вытеснять ее. Если в породе будет удерживаться чрезмерное количество полимера, то последний не сможет в достаточном количестве проникнуть в коллектор. Удержание полимера — крупнейшая экономическая преграда на пути использования полимерного заводнения. В прошлом лабораторные исследования (в первую очередь на модельном керне из обнажений) часто давали излишне оптимистичные результаты в отношении величины удержания, особенно в менее проницаемых породах и в случае ассоциативных полимеров. Уменьшение удержания полимера весьма полезно.
Третья важная проблема касается применения полимерного заводнения в высокотемпературных коллекторах. Была проделана значительная работа по определению мономеров/полимеров, обладающих достаточной стабильностью для использования в таких коллекторах. Однако высокая стоимость и вязкость подобных веществ часто делают их применение экономически нецелесообразным. В этой связи представляется полезным прибегнуть к усовершенствованным методам производства.
Четвертая крайне важная сфера усовершенствования — это обработка полученных полимерных жидкостей. Вязкость полимерных растворов часто способствует образованию водонефтяных эмульсий, которые с трудом поддаются разделению. Ряд других промысловых проблем также обусловлен получаемым полимером. Для решения этих задач необходима разработка новых методов. Возможность рециклинга полученных полимеров также будет весьма кстати. Кроме того, необходим улучшенный отбор проб полученных жидкостей. Как следствие, сведения о беспрепятственном прохождении полимера через пласт позволят получить крайне важные рекомендации в отношении проведения операции и расширения полимерного заводнения.
В начале книги приведены базовые сведения для читателей, которые мало знакомы с процессами нефтедобычи. Автор попытался дать ясное представление об использовании полимерного заводнения для повышения добычи нефти. Далее приведено описание полимеров, способствующих повышению эффективности химических заводнений (с использованием поверхностно-активных веществ и щелочных растворов). Книга состоит из небольших глав, каждая из которых завершается резюме, позволяющим читателю быстро уловить основные их положения. Во всех главах есть ссылки на специальную литературу, помогающую более подробно изучить отдельные темы. В первых главах дано краткое изложение процессов добычи нефти, методов химического и полимерного заводнения.
В главе 4 рассмотрены важные характеристики полимеров, используемых для полимерного заводнения, и важные испытания для их оценки. В этой связи легко упустить из виду важный вклад, который внесли производители полимеров в развитие технологии полимерного заводнения. В 1986 г., когда нефтяные
цены рухнули примерно с 30 до 16 долларов США за баррель (долл./барр.), стоимость полимеров на основе гидролизованного полиакриламида (HPAM) составляла порядка 2 долл./фунт. Большинство нефтяных компаний отказалось от разработки процессов увеличения нефтеотдачи пласта, поскольку среди руководителей компаний бытовало мнение, будто «химическое заводнение для добычи нефти никогда не станет экономически целесообразным, так как цена на полимеры (и другие химические агенты) привязана к ценам на нефть». Однако благодаря инновационным достижениям производителей полимеров цены на HPAM-полимеры в 2012 г. составляли порядка 1 долл./фунт, тогда как нефтяные цены взлетели выше 100 долл./барр.
В главах 5–9 представлен краткий обзор некоторых ключевых вопросов, связанных с полимерным заводнением. Эти вопросы касаются комплекса опытно-промышленных работ, программы полевых работ (качество воды, удаление кислорода, оборудование для растворения полимера, фильтрация, насосы и другое оборудование), очистки пластовой воды, стоимости процесса и некоторых важных промысловых примеров. В целом настоящая книга представляет интерес для любого специалиста, рассматривающего возможность применения полимерного или химического заводнения.
Рэнди Сирайт (Randy Seright), январь 2018 г.