Растущий спрос на нефть и перспективные методы её добычи

Ожидается, что глобальный спрос на энергию будет расти в геометрической прогрессии. Однако, хотя ожидается, что к 2030 году спрос на возобновляемые источники энергии значительно возрастет, невозобновляемые источники энергии будут иметь основную долю в мировом энергетическом балансе. К 2030 году газ будет вторым по величине источником энергии после нефти с долей 30% в мировом энергетическом балансе.

Ожидается, что спрос на нефть вырастет ежегодно на 1,2% в среднем и достигнет 105 миллионов баррелей в день к 2030 году. Нефтяная промышленность сталкивается с неустанной задачей удовлетворения такого высокого спроса на энергию, поскольку легкая добыча нефти - это вещь прошлое. Имеются значительные нефтяные ресурсы в виде тяжелой нефти и битума, которые требуют передовых технологий добычи. Около 500 миллиардов баррелей сверхтяжелых нефтяных ресурсов, включая нефтяные пески, 50% этих ресурсов находятся в Канаде, а остальные в Венесуэле, Нигерии, Бразилии и России.

Мировые нефтяные ресурсы оцениваются в 9-13 триллионов баррелей. Из них 70% присутствует в виде тяжелой нефти, сверхтяжелого масла и нефтеносных песков или битума. Около 9 000 миллиардов баррелей оригинальной нефти на месте (OOIP) представляет собой тяжелую нефть и битум, из которых 72% остаются в Северной и Южной Америке. Мировой резерв нефти составляет около 1700 млрд. Баррелей; и более 50% - тяжелая нефть и битум.

Основные запасы тяжелого и кислого нефтяного сырья сосредоточены в Волго-Уральском бассейне, здесь же расположены месторождения битумов. Легко-извлекаемые нефтяные пески Melekess Волго-Уральского бассейна могут вполне стать частью доказанных нефтяных объемов России. Общая площадь Арланского месторождения составляет 460 км2, присутствуют тяжелые нефти (плотность 0,88-0,89 г/см, содержание серы 2,4-3,6 %.) и битуминозные пески. Общая глубина вскрытого нефтеносного осадочного покрова составляет 3000 м.

Большая часть битуминозных месторождений и месторождений тяжелой нефти в России требует применения эффективных технологий глубинной добычи. За последние годы Россия начала использовать новые методы добычи тяжелой нефти, в частности применен метод парового дренажа -Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD). Однако применение SAGD при добыче тяжелой нефти является единичным случаем и не меняет общей сложной технологической картины, имеющей место в РФ. На сегодняшний день основные технологические инвестиции России были ориентированы на классическую нефтедобычу, а также добычу в арктических условиях. Во времена СССР в небольшом количестве продвигались технологии для переработки тяжелого и экстра-тяжелого нефтяного сырья, но в настоящий момент имеющихся в России технологий недостаточно даже для облагораживания низкокачественной товарной нефти.

Тяжелую нефть и битум можно добывать с использованием двух основных методов: добыча поверхности и восстановление на месте. Восстановление на месте можно далее классифицировать по двум основным категориям: термическим и нетепловым. При термическом восстановлении существуют различные методы, которые в настоящее время применяются для добычи тяжелой нефти. К ним относятся сжигание на месте (ISC), циклическая паровая стимуляция (CSS), пароувлажненный гравитационный дренаж (SAGD) и нагнетание воздуха на носок. Большинство из этих методов сильно созрели и были развернуты на различных месторождениях тяжелой нефти по всему миру. Однако, хотя их коэффициенты восстановления высоки, эти методы оказывают сильное отрицательное воздействие на окружающую среду. Это делает их менее предпочтительными в развитых странах.

Нетермические методы включают производство холодной тяжелой нефти с использованием песка (CHOPS), экстракцию паром (VAPEX), химическую экстракцию и экстракцию смешиваемой жидкости. В этих методах скорость восстановления ниже по сравнению с тепловыми методами. Однако они оказывают меньшее воздействие на окружающую среду. Таким образом, эти методы пользуются большей популярностью в развитых странах, таких как Канада и США (США).

Термическая экстракция тяжелой нефти

Сжигание в месте (ISC): этот метод известен как пожаротушение и включает в себя введение окислительного газа (воздуха или обогащенного кислородом воздуха) для выработки тепла путем сжигания части живого масла. Большая часть масла принудительно поступает к добывающей скважине с помощью комбинации газа (из газов сгорания), водяного пара и водяного пара. Температурный диапазон для сжигания на месте составляет от 450 до 600 градусов Цельсия, который обычно сжигает 10% масла. Основными недостатками сжигания являются гравитационное переопределение, производство токсичных газов и сильная коррозия.

Стимулирование циклического пара (CSS): в этом методе определенное количество пара впрыскивается в скважину и позволяет некоторое время впитываться в окружающий резервуар. Через некоторое время скважина возвращается к производству. Поскольку время удерживания пара является высоким по сравнению с паром, большее количество масла может быть восстановлено с использованием этой технологии. Требуемое количество пара меньше по сравнению с паром; поэтому затраты на добычу нефти также низки.

Сжатый в паре дренаж тяжести (SAGD): Этот процесс представляет собой тип парового наводнения, которое все чаще используется в горизонтальных скважинах. В основном используется для извлечения сырой нефти из нефтеносных песков. SAGD требует, чтобы были пробурены два горизонтальных отверстия: один на дне нефтеносных песков и еще на пять метров над дном. Пар высокого давления закачивается в верхнюю скважину, что уменьшает вязкость битума вокруг него и заставляет его течь в нижнюю скважину, откуда она закачивается на поверхность.

Первый этап этого процесса занимает около месяца, так как пар закачивается в скважину. Затем скважину закрывают на несколько дней, чтобы позволить разогреться. Когда скважина вновь открывается, темпы добычи нефти увеличиваются и остаются высокими за несколько месяцев до снижения. Эта процедура повторяется, и при каждом повторении количество извлеченной нефти уменьшается.

Хотя он увеличивает добычу на ограниченном количестве, SAGD является особенно привлекательным методом повышения нефтеотдачи (EOR), поскольку он имеет быструю выплату. Хотя проекты SAGD были проведены во многих странах, таких как Китай и Венесуэла, эта техника наиболее широко используется для добычи нефти из канадских нефтеносных песков.

Пневматическая инъекция Toe-to-Heel (THAI):Этот метод представляет собой небольшое изменение в процессе горения на месте. В этом методе на одном конце скважины пробурена вертикальная скважина, а на другом конце под резервом пробурена горизонтальная скважина. Воздух прокачивается через вертикальную скважину, которая воспламеняет нефть и создает стену огня. Огонь снижает вязкость масла и заставляет его двигаться к горизонтальной скважине, где она закачивается на поверхность. THAI обладает потенциалом для извлечения 70-80% битума на место, что намного выше, чем скорость извлечения 20-25% при сжигании in-situ. Преимущества THAI включают более низкие выбросы углекислого газа (CO2) и более низкие эксплуатационные расходы. Это также влечет за собой низкое потребление природного газа и требует минимальной генерации пара и обработки воды. Более того, большая часть резервуара может быть использована с технологией.

Холодное производство с использованием песка (CHOPS): CHOPS - это метод добычи тяжелой нефти с использованием притока песка. Он был впервые использован в месторождениях нефтеносных песков в Ллойдминистер, Канада. Этот метод предполагает приток песка, который преднамеренно инициируется во время процедуры завершения и его поддержания в течение продуктивной жизни скважины. Как только песок поглотит все нефть, он возвращается к устью. Затем нефть отделяют от песка, а затем удаляют песок. В стволе скважины не используются устройства для исключения песка, и на поверхности не используются фильтры, циклоны или сепараторы высокого давления. Нефть, песок и газ разделяются с использованием различных сепараторов, и нефть направляется для переработки в синтетическую нефть.

Выделение пара (VAPEX): VAPEX был введен Батлером и Мокрисом в 1989 году. Метод нетермической тяжелой добычи нефти, аналогичный по своей концепции для SAGD, извлечения пара, включает использование паров растворителя для снижения вязкости тяжелой нефти. Впрыскиваемые пары растворителя расширяются и разбавляют тяжелое нефть при контакте. Разведенное тяжелое нефть стекает под действием силы тяжести в нижнюю горизонтальную скважину для производства.

Многие другие нетепловые методы в настоящее время разрабатываются и на ранних стадиях пилотного тестирования. Некоторые из этих методов - это процесс электротермического динамического вскрытия (ET-DSP), электромагнитное нагревание и нагревание кабеля с минеральной изоляцией. Ожидается, что эти методы будут иметь высокие коэффициенты извлечения и низкое воздействие на окружающую среду.