Технологии повышения нефтеотдачи пластов (EOR) и повышения нефтеотдачи пластов (IOR) в нефтяной промышленности

Добыча нефти из пластов – сложный процесс, на который влияют различные факторы. Как правило, только часть всей нефти, присутствующей в пласте, может быть извлечена с использованием методов первичной добычи, обычно в пределах от 5% до 30%. Это оставляет значительный объем нефти неиспользованным. Однако благодаря применению передовых методов, таких как повышение нефтеотдачи (EOR)  и повышение нефтеотдачи (IOR) , становится возможным увеличить количество нефти, добываемой из пласта, сверх того, что достижимо с помощью первичных методов.

EOR vs IOR: спектр методов

Повышение нефтеотдачи (EOR)  и повышение нефтеотдачи (IOR)  представляют собой жизненно важные стратегии в нефтяной промышленности, направленные на максимизацию добычи нефти из пластов . Обе методологии имеют общую цель увеличения добычи нефти, но существенно различаются в своих методологиях и целях.

EOR  включает в себя спектр методов, характеризующихся введением внешних веществ в пластовую среду для изменения свойств нефти или породы-коллектора. Это изменение облегчает движение нефти к добывающим скважинам, тем самым повышая темпы добычи. Примеры методов увеличения нефтеотдачи включают закачку пара, когда вводится пар под высоким давлением для снижения вязкости нефти и улучшения текучести, и закачку химических веществ, когда полимеры или поверхностно-активные вещества используются для изменения поведения жидкости и вытеснения захваченной нефти.

Напротив, методы IOR направлены на оптимизацию эффективности существующих методов добычи без фундаментального изменения характеристик коллектора. Заводнение, распространенный метод IOR, включает в себя закачку воды в пласт, чтобы подтолкнуть нефть к добывающим скважинам путем ее вытеснения. Аналогичным образом, применение поверхностно-активных веществ помогает снизить межфазное натяжение между нефтью и водой, повышая подвижность нефти внутри пласта.

Несмотря на разные подходы, как EOR, так и IOR играют решающую роль в продлении продуктивного срока службы нефтяных пластов и максимизации извлечения ресурсов. Их реализация подчеркивает приверженность отрасли к инновациям и эффективности в удовлетворении глобальных энергетических потребностей при решении все более сложных геологических задач.

Общие методы

Мир EOR и IOR включает в себя широкий спектр методов, каждый из которых имеет свои уникальные сильные стороны и области применения. Давайте углубимся в некоторые из наиболее распространенных методов:

1. Термическое восстановление:

• Заводнение паром: это хорошо зарекомендовавший себя метод повышения нефтеотдачи, высокоэффективный для пластов тяжелой нефти. Горячий пар закачивается в пласт через нагнетательные скважины, нагревая окружающую породу и нефть. Повышенная температура снижает вязкость нефти, благодаря чему она более свободно течет к добывающим скважинам. Затопление паром требует значительного количества энергии и воды для производства пара, что делает его относительно дорогим методом.
• Сжигание на месте: этот метод предполагает контролируемый подземный пожар внутри резервуара. Впрыскивается воздух или кислород, и небольшая часть масла воспламеняется. В процессе сгорания выделяется тепло, которое мобилизует окружающее масло, подобно вытеснению паром. Однако горение на месте требует тщательного контроля во избежание неконтролируемого возгорания и потенциального ущерба окружающей среде.

2. Химическое увеличение нефтеотдачи:

• Полимерное заводнение. В этом методе IOR в закачиваемую воду добавляются специально разработанные полимеры. Эти полимеры повышают вязкость воды, улучшая ее эффективность вытеснения. Это приводит к лучшему контакту между закачиваемой водой и нефтью, вытесняя больший объем нефти в сторону добывающих скважин. Полимерное заводнение является относительно экономичным методом повышения нефтеотдачи и может применяться в более широком диапазоне пластовых условий по сравнению с некоторыми другими методами повышения нефтеотдачи.
• Заводнение поверхностно-активными веществами. Поверхностно-активные вещества представляют собой химические вещества, которые снижают межфазное натяжение между нефтью и водой. Представьте масло и воду как отдельные шарики. Поверхностно-активные вещества действуют как мыло, позволяя этим шарикам сливаться и становиться более подвижными. Это позволяет ранее захваченной нефти легче течь к добывающим скважинам. Заводнение поверхностно-активными веществами может быть особенно эффективным для более легких нефтей, но может быть более дорогим, чем полимерное заводнение, из-за использования специализированных химикатов.

3. Закачка газа:

• Заводнение смешивающимся газом. В этом методе увеличения нефтеотдачи используются смешивающиеся газы, обычно диоксид углерода (CO2), который может смешиваться с нефтью в пластовых условиях. Впрыскиваемый газ снижает вязкость масла и позволяет ему легче течь. Кроме того, закачивание CO2 может иметь дополнительное преимущество, выступая в качестве формы улавливания и хранения углерода (CCS),  поскольку закачиваемый CO2 остается в ловушке под землей. Однако успешное перемешивание при заводнении смешивающимся газом во многом зависит от пластового давления и свойств нефти.
• Закачка воды и газа (WAG):  Этот метод IOR предполагает попеременную закачку воды и газа в пласт. Вода помогает поддерживать пластовое давление и вытеснять нефть, а газ повышает эффективность вытеснения за счет уменьшения прохождения воды через пласт. Закачка WAG предлагает экономически эффективный подход по сравнению с некоторыми другими методами повышения нефтеотдачи и может применяться в более широком диапазоне пластовых условий.

4. Улучшенные методы восстановления:

• Оптимизация заводнения.  Как следует из названия, этот метод IOR направлен на оптимизацию процесса заводнения, наиболее распространенного метода вторичной добычи. Передовые методы мониторинга и моделирования используются для разработки эффективных схем закачки воды, обеспечивающих максимальный контакт с остаточной нефтью. Кроме того, для улучшения потока закачиваемой воды и добычи нефти из существующих скважин можно использовать методы интенсификации ствола скважины, такие как гидроразрыв пласта или кислотная обработка . 

• Уплотняющее бурение.  Эта стратегия IOR предполагает стратегическое размещение дополнительных скважин на существующем нефтяном месторождении. Это помогает повысить эффективность вытеснения за счет увеличения количества точек слива оставшегося масла. Уплотняющее бурение может быть особенно полезным для зрелых месторождений, где исходное расстояние между скважинами не было оптимизировано для максимальной нефтеотдачи.

Важно отметить, что это не исчерпывающий список, и новые технологии EOR и IOR постоянно разрабатываются. Выбор наиболее подходящего метода зависит от тщательной оценки конкретных характеристик пласта, экономической целесообразности и экологических соображений.

Факторы, влияющие на выбор EOR/IOR

Выбор правильной технологии EOR/IOR для конкретного пласта – это сложное решение, на которое влияет множество факторов. Вот более детальный взгляд на некоторые ключевые факторы, которые играют решающую роль в процессе выбора:

1. Характеристики коллектора:

• Геология:  Геологическое строение коллектора, включая его неоднородность (изменения свойств горных пород), наличие разломов и трещин, а также общий угол падения, существенно влияет на эффективность МУН/ПНП. Например, методы термической добычи могут оказаться непригодными для сильно трещиноватых коллекторов из-за чрезмерных потерь тепла.
• Свойства горных пород. Пористость и проницаемость горных пород определяют, насколько легко жидкости могут течь через них. Плотные коллекторы с низкой проницаемостью могут получить больше преимуществ от химических методов повышения нефтеотдачи, которые улучшают подвижность нефти, тогда как высокопроницаемые пласты могут лучше подходить для методов оптимизации заводнения.
• Вязкость масла.  Вязкость или «густота» масла сильно влияет на его текучесть. Тяжелая нефть с высокой вязкостью требует методов, снижающих вязкость, таких как термическое восстановление или закачка растворителя. И наоборот, более легкие нефти могут хорошо реагировать на оптимизацию заводнения или методы закачки газа.

2. Экономическая целесообразность:

• Стоимость реализации:  Стоимость различных методов EOR/IOR существенно различается. Передовые методы увеличения нефтеотдачи, такие как сжигание на месте или сложное химическое заводнение, могут быть дорогостоящими в реализации и требуют специального оборудования и опыта. С другой стороны, методы IOR часто требуют меньших первоначальных затрат и их легче применять в более широком диапазоне областей.
• Ожидаемый прирост добычи нефти: потенциальное увеличение добычи нефти благодаря технологии EOR/IOR должно оправдать инвестиции. Тщательный экономический анализ имеет решающее значение, учитывая такие факторы, как цены на нефть, сроки реализации проекта и эксплуатационные расходы. Методы с более высокой прогнозируемой скоростью восстановления могут быть более привлекательными, даже если первоначальные инвестиции выше.

3. Экологические соображения:

• Использование воды: Некоторые методы повышения нефтеотдачи/переотдачи пласта, в частности заводнение и полимерное заводнение, требуют значительных объемов воды. В регионах с дефицитом воды могут быть предпочтительны альтернативные методы с меньшими затратами воды. Кроме того, решающее значение приобретает правильная утилизация пластовой воды после очистки.
• Выбросы парниковых газов.  Такие методы, как методы термической регенерации, могут генерировать выбросы парниковых газов из-за сжигания топлива для производства пара. Выбор методов с более низкими выбросами или использование технологий улавливания и хранения углерода (CCS)  может помочь смягчить воздействие на окружающую среду.

• Площадь занимаемой поверхности.  Некоторые методы EOR/IOR, особенно термическая регенерация с использованием обширных парогенерирующих установок, требуют большей площади занимаемой поверхности. Это может вызывать беспокойство в экологически чувствительных районах или густонаселенных регионах.

4. Эксплуатационные соображения:

• Зрелость резервуара:  Степень зрелости резервуара или процент уже извлеченных запасов нефти влияет на выбор EOR/IOR. Зрелые месторождения с меньшими остаточными объемами нефти могут получить больше выгод от целевых и экономически эффективных методов IOR. И наоборот, более молодые месторождения с более высокой остаточной нефтенасыщенностью могут быть кандидатами на более продвинутые и потенциально дорогие методы увеличения нефтеотдачи.
• Доступность инфраструктуры:  Существующая инфраструктура на местах играет свою роль. Методы, требующие специального оборудования или обширной модификации существующих скважин, могут быть менее выгодными по сравнению с методами, которые могут использовать существующую инфраструктуру с минимальными модификациями.
• Нормативно-правовая база: Местные правила, регулирующие воздействие на окружающую среду, использование воды и удаление отходов, могут влиять на осуществимость определенных методов EOR/IOR. Очень важно выбрать технику, соответствующую всем нормам.

Тщательно оценивая эти факторы и проводя тщательные исследования характеристик коллектора, нефтяные компании могут принимать обоснованные решения о выборе EOR/IOR. Использование программного обеспечения для моделирования резервуаров для моделирования различных сценариев и прогнозирования потенциальных результатов различных методов еще больше улучшает процесс выбора.

Роль технологий моделирования для EOR и IOR

Технология моделирования  является краеугольным камнем при планировании, оптимизации и оценке инициатив по увеличению нефтеотдачи (EOR) и повышению нефтеотдачи (IOR) . Усовершенствованные симуляторы пластов служат незаменимыми инструментами, позволяющими инженерам воспроизводить сложную динамику потока жидкости в пластах, прогнозировать реакцию пласта в различных сценариях эксплуатации и соответствующим образом совершенствовать стратегии добычи. Посредством моделирования многочисленных сценариев EOR/IOR операторы получают представление о жизнеспособности, экономической эффективности и эффективности различных подходов, в конечном итоге стремясь максимизировать нефтеотдачу, одновременно снижая риски и неопределенности.

Такое моделирование предоставляет ценные данные для принятия решений, позволяя операторам определять оптимальные скорости закачки, составы закачки и стратегии размещения скважин. Кроме того, симуляторы облегчают оценку производительности пласта с течением времени, помогая выявить потенциальные проблемы и уточнить планы добычи для обеспечения долгосрочной жизнеспособности.

В целом, технология моделирования позволяет нефтегазовым компаниям принимать обоснованные решения на протяжении всего жизненного цикла проектов EOR/IOR, оптимизируя использование ресурсов, повышая операционную эффективность и, в конечном итоге, способствуя устойчивой добыче запасов углеводородов.

Заключение

Технологии EOR и IOR являются важными инструментами для максимизации нефтеотдачи и продления срока службы существующих нефтяных месторождений. Используя спектр методов, от передовых методов повышения нефтеотдачи до оптимизированных процессов повышения нефтеотдачи, отрасль может обеспечить эффективное использование ресурсов, сводя к минимуму воздействие на окружающую среду. Поскольку технологии продолжают развиваться, мы можем ожидать появления еще более инновационных методов EOR и IOR, формирующих более устойчивое будущее добычи нефти.