Глубокозалегающие трудноизвлекаемые нефти: закономерности размещения и физико-химические свойства
Автор: Ященко И.Г.
Журнал: Вестник геонаук @vestnik-geo
Рубрика: Научные статьи
Статья в выпуске: 11 (239), 2014 года.
Бесплатный доступ
Дана классификация видов трудноизвлекаемых нефтей как основы прироста нефтедобычи в среднесрочной перспективе в связи с истощением легкодоступных запасов. На основе анализа информации из базы данных Института химии нефти изучены особенности пространственного размещения и физико-химические свойства трудноизвлекаемых глубинных нефтей. Результаты исследования могут быть использованы при разработке новых и усовершенствовании существующих методов и технологий нефтепереработки и транспортировки нефтей с аномальными физико-химическими свойствами, а также при решении других задач нефтяной отрасли.
Физико-химические свойства нефтей, трудноизвлекаемые нефти, классификация нефтей, нефтегазоносный бассейн, глубокозалегающие нефти
Короткий адрес: https://sciup.org/149128613
IDR: 149128613
Текст научной статьи Глубокозалегающие трудноизвлекаемые нефти: закономерности размещения и физико-химические свойства
Как известно, более половины всех топливно-энергетических потребностей мира обеспечиваются нефтью и газом. Поскольку рост добычи нефти в мире уже длительное время не компенсируется приростом ее запасов, истощается наиболее качественная часть ее ресурсов с более благоприятными условиями залегания. Включаются в разработку трудноизвлекаемые запасы с высокой плотностью, вязкостью, сернистостью и смолистостью. Это не только резко меняет технологические параметры нефтяного сырья с неблагоприятными свойствами, но и увеличивает экологические издержки тер риторий при его освоении и усиливает негативное влияние на окружающую среду.
К трудноизвлекаемым запасам относятся запасы нефтей, заключенные в геологически сложнопостроен-ных или глубокозалегающих пластах либо представленные малоподвижной нефтью [1—7]. Такие нефти характеризуются сравнительно низкими дебитами скважин, обусловленными низкой продуктивностью пластов, неблагоприятными условиями залегания нефти (газонефтяные залежи, глубина более 4500 м и др.) или аномальными физико-химическими свойствами.
В настоящее время понятие трудноизвлекаемых запасов и трудноизвлекаемых нефтей (ТИН) и их классификация в литературе разработаны недостаточно. В связи с этим целью настоящей работы явились определение и классификация ТИН, а также анализ их физико-химических свойств.
Классификация трудноизвлекаемых нефтей
Наиболее обоснованный подход к определению понятия трудноизвлекаемых запасов был предложен в работе, где были сформулированы основные принципы и критерии отне- сения запасов нефти к трудноизвлекаемым [3]. На основе обобщения этих критериев и с учетом предложений других специалистов представлена классификация основных видов трудноизвлекаемых нефтей, согласно которой к трудноизвлекаемым можно относить нефти с нижеперечисленными свойствами и условиями залегания:
-
1) с аномальными физико-химическими свойствами (высокие вязкость и плотность, высокое содержание парафинов, смол и асфальтенов);
-
2) заключенные в водонефтяных и газонефтяных зонах;
-
3) с высокой (более 500 м3/т) или низкой (менее 200 м3/т) газонасыщенностью либо при наличии в растворенном и/или свободном газе агрессивных компонентов (сероводород, углекислота) в количествах, требующих применения специального оборудования при бурении скважин и добыче нефти;
-
4) залегающих на больших глубинах (более 4500 м);
-
5) с пластовой температурой 100 °C и выше либо ниже 20 °C (из-за низкой разницы между пластовой температурой и температурой застывания парафина и смол);
-
6) с высокой степенью обводненности продукции (до 75—80 %);
-
7) заключенные в слабопроницаемых (проницаемость менее 0.05 мкм2) и низкопористых (пористость менее 8 %) коллекторах;
-
8) залегающие на территории распространения многолетнемерзлых пород на глубине более 100 м.
C учетом вышеизложенного, на основе статистического анализа информации из базы данных (БД) по физико-химическим свойствам нефти
Института химии нефти CO РАН, которая в настоящее время включает описания более 23800 образцов нефтей из 5800 нефтяных месторождений, нами составлена классификация трудноизвлекаемых нефтей (табл. 1), в которой кроме видов ТИН указано количество нефтегазоносных бассейнов (НГБ) и месторождений для различных видов ТИН. Примерно 19000 в БД образцов относятся к различным видам ТИН. Как видно из табл. 1, тяжелые нефти представлены в БД выборкой с наибольшим количеством (5378) образцов [8].
Особенности трудноизвлекаемых нефтей с большой глубиной залегания
Глубокозалегающие (более 4500 м) нефти относятся к трудноизвлекаемым нефтям со сложными условиями залегания (табл. 1). На рисунке показано распределение нефтегазоносных бассейнов с глубокозалегающими нефтями. Большое количество месторождений с такими нефтями находится в Северо-Кавказском, Западно-Сибирском, Прикаспийском, Таримском нефтегазоносных бассейнах, а также в бассейнах Мексиканского залива и Австралии (Перт). Самыми глубокими скважинами отличаются следующие месторождения: Халахатанг (6640— 7070 м), Туопутай (6400—6750 м) и Аидинг (6140—6330 м) Таримского бассейна, Медисин-Ривер (6300— 6980 м) и Кроссфилд (6733 м) ЗападноКанадского бассейна, Шах-Дениз (6500—6688 м) Южно-Каспийского бассейна, Гомес (6050—7022 м) и Лин-терна (6560 м) Пермского бассейна, Малосса (6250 м) Адриатического НГБ и т. д. Уникальными и крупны ми по своим запасам являются следующие месторождения: Уренгойское и Самбургское (Западно-Сибирский НГБ), Тенгиз, Кашаган, Каламкас, Астраханское и Королевское (Прикаспийский бассейн), Бач-Хо (Вунг-Тау), Шаз-Дениз (Северо-Кавказский НГБ) и Пембина (Западно-Канадский бассейн).
В России залежи большой глубины характерны в основном для Западно-Сибирского и Северо-Кавказского НГБ — 32 и 35 месторождений соответственно, из которых выделяются Ханкальское (5800 м), Новолакское (5650 м), Андреевское (5600 м) и Самурское (5480 м) из Северо-Кавказского бассейна и Геологическое (5750 м), Лукьявинское (5664 м), Уренгойское (5520 м), Ен-Яхинское (5200—5500 м) и Самбургское (5480 м) из Западно-Сибирского бассейна. В Тимано-Печорском бассейне три месторождения — Восточно-Сарутаюское, Вуктыльское и Козла-юское — имеют скважины в интервале глубин 4520—5090 м. В ВолгоУральском НГБ два месторождения — Антиповско-Балыклейское и Зайкинское — отличаются глубинными скважинами.
В рассматриваемой выборке нефтей большинство составляют палеозойские нефти — более 53 %, 1/3 нефтей залегает в мезозойских породах, около 14 % — в кайнозойских.
Физико-химические свойства мировой нефти с большой глубиной залегания приведены в табл. 2, где показано, что в среднем глубокозалегающие нефти могут быть отнесены к легким, с повышенной вязкостью, среднесернистым, среднепарафинистым, малосмолистым, малоасфаль-теновым, с высоким содержанием
Таблица 1
Количественная характеристика информации в БД о трудноизвлекаемых нефтях
Виды трудноизвлекаемых нефтей |
Объем выборки из БД |
Количество бассейнов |
Количество месторождений |
|
Нефти с аномальными свойствами |
Тяжелая (плотность более 0.88 г/см3) |
5378 |
126 |
1792 |
Вязкая (вязкость более 35 мм2/с при 20 °C) |
2622 |
68 |
915 |
|
Сернистая (содержание серы более 3 %) |
908 |
40 |
374 |
|
Смолистая (содержание смол более 13 %) |
2157 |
54 |
730 |
|
Парафинистая (содержание парафинов более 6 %) |
2477 |
60 |
844 |
|
С высокой газонасыщенностью (более 500 м3/т) |
78 |
24 |
51 |
|
С низкой газонасыщенностью (менее 200 м3/т) |
2875 |
67 |
1141 |
|
С высоким содержанием сероводорода (более 5 %) |
125 |
19 |
65 |
|
Нефти В сложных условиях залегания |
В слабопроницаемых коллекторах (менее 0.05 мдм2) |
618 |
37 |
419 |
В коллекторах с низкой пористостью (менее 8 %) |
98 |
16 |
70 |
|
Большие глубины залегания (более 4500 км) |
438 |
29 |
213 |
|
Высокая пластовая температура (выше 100 °C) |
869 |
47 |
458 |
|
Низкая пластовая температура (ниже 20 °C) |
334 |
37 |
186 |

атический, 11 — Аквитанский, 12 — Венский, 13 — Центрально-Европейский, 14 — Карпатский, 15 — Днепровско-Припятский,
16 — Волго-Уральский, 17 — Тимано-Печорский, 18 — Западно-Сибирский, 19 — Северо-Кавказский, 20 — Южно-Каспийский, 21 — Прикаспийский, 22 — Таримский, 23 — Сычуань ский, 24 — Северо-Тайваньский, 25 — Вунг-Тау; 26 — бассейн в Австралии —Перт
Физико-химические свойства мировой нефти с большой глубиной залегания
Таблица 2
Физико-химические показатели |
Объем выборки |
Среднее значение |
Плотность, г/см3 |
199 |
0.8339 |
Вязкость при 20 °C, мм2/с |
90 |
137.98 |
Содержание серы, мае. % |
136 |
0.41 |
Содержание парафинов, мае. % |
95 |
7.36 |
Содержание смол, мае. % |
91 |
5.45 |
Содержание асфальтенов, мае. % |
77 |
1.51 |
Фракция н. к. 200 °C, мае. % |
75 |
29.33 |
Фракция н. к. 300 °C, мае. % |
56 |
47.65 |
Фракция н. к. 350 °C, мае. % |
33 |
59.40 |
Газосодержание в нефти, м3/т |
20 |
448.43 |
Термобарические условия залегания |
||
Температура пласта, °C |
94 |
117.09 |
Пластовое давление, МПа |
102 |
60.17 |
фракции н. к. 200 °C и средним содержанием фракции н. к. 300 °C. Выявлено высокое газосодержание в этих нефтях. Как видно из табл. 2, в среднем пластовая температура в зоне добычи с больших глубин выше 117 °C, что в свою очередь может нести угрозу возникновения экологических последствий добычи и освоения высокотемпературных нефтей.
Тимано-печорские глубинные нефти отличаются от других нефтей мира содержанием серы— среднее значение — 0.48 %, северо-кавказские нефти — содержанием парафинов, концентрация которых в среднем составила 7.72 %, а волго-уральские нефти — повышенным содержанием дизельных фракций (табл. 2).
Заключение
В связи с сокращением запасов легкодоступных нефтей в мире наблюдается рост доли трудноизвлекаемых запасов в общем объеме добываемой нефти, что ведет к непрерывному усилению негативного влияния на окружающую среду нефтедобычи, транспортировки и нефтепереработки.
Представлена классификация трудноизвлекаемых нефтей. C использованием базы данных по физико-химическим свойствам нефти, разработанной в Институте химии нефти CO РАН, проведен анализ пространственного распределения трудноизвлекаемых глубокозалегающих нефтей в основных нефтегазоносных бассейнах мира, выявлены особенности их физико-химических свойств.
Список литературы Глубокозалегающие трудноизвлекаемые нефти: закономерности размещения и физико-химические свойства
- Пуртова И. П., Вариченко А. И., Шпуров И. В. Трудноизвлекаемые запасы нефти: Терминология: Проблемы и состояние освоения в России // Наука и ТЭК. 2011. № 6. С. 21-26.
- Ибраев В. И. Прогнозирование напряженного состояния коллекторов и флюидоупоров нефтегазовых залежей в Западной Сибири. Тюмень: ОАО «Тюменский дом печати», 2006. 208 с.
- Лисовский Н. Н., Халимов Э. М. О классификации трудноизвлекаемых запасов // Вестник ЦКР Роснедра. 2009. № 6. С. 33-35.
- Халимов Э. М. Геотехнологии разведки и разработки нефтяных месторождений: Избранные труды (1958-2000 гг.). М.: ИГиРГИ, 2001. 656 с.
- Халимов Э. М. Концепция дифференцированной ставки налога на добычу полезных ископаемых // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2004. № 11. С. 44-50.
- Лукьянов Э. Г., Тренин Ю. А., Деревягин А. А. Достоверность геологогеофизической информации для оценки извлекаемых (рентабельных) запасов нефти // Нефтегазовое дело. 2008. № 1. http://www.ogbus.ru/authors/Lukyanov/Lukyanov_1.pdf.
- Якуцени С. П. Распространенность углеводородного сырья, обогащенного тяжелыми элементами-примесями: Оценка экологических рисков. СПб.: Недра, 2005. 372 с.
- Ященко И. Г., Полищук Ю. М. Трудноизвлекаемые нефти: физико-химические свойства и закономерности размещения / Под ред. А. А. Новикова. Томск: В-Спектр, 2014. 154 с.