CC BY
45
ПОВЫШЕНИЕ КОНДЕНСАТООТДАЧИ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПУТЕМ НАГНЕТАНИЯ НЕУГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ
Ж.З. Кааров, аспирант
Тюменский индустриальный университет (Россия, г. Тюмень)
DOI:10.24412/2500-1000-2022-5-1-106-110
Аннотация. К настоящему времени в мировой практике целенаправленно еще не осуществлялись проекты нагнетания неуглеводородных газов в газоконденсатные залежи с целью поддержания пластового давления или вторичного извлечения из них ретроградного конденсата. Основными препятствиями к широкому использованию процессов закачки неуглеводородных газов при разработке газоконденсатных залежей являются значительное изменение параметров газоконденсатной системы при взаимодействии с нагнетаемыми неуглеводородными агентами и сложность разделения отбираемой продукции на пластовую углеводородную систему после прорыва их к эксплуатационным скважинам. В качестве основных неуглеводородных газов, пригодных для нагнетания в газоконденсатные залежи, следует рассматривать, в первую очередь, диоксид углерода и азот.
Ключевые слова: неуглеводородный газ, конденсат, антиокислитель, инертный разбавитель, остаточный газ, реагент, конденсатоотдача.
Мировой опыт разработки нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений свидетельствует о широком использовании закачки в пласты неуглеводородных газов с целью повышения их углеводородоотда-чи. Роль таких методов повышения угле-водородоотдачи пластов, очевидно, будет возрастать по мере уменьшения мировых запасов углеводородов. Одновременно все в большей степени будет выявляться преимущество неуглеводородных газов, поскольку стоимость их производства по сравнению со стоимостью углеводородных газов будет снижаться. Это обусловлено незначительным изменением стоимости производства неуглеводородных газов при заметном увеличении стоимости природного газа вследствие роста затрат на его добычу из-за роста глубин новых месторождений, смещения их в труднодоступные районы с суровыми климатическими условиями.
В значительно меньшей мере исследованы вопросы воздействия закачкой неуглеводородных газов на газоконденсатные месторождения. К настоящему времени в мировой практике целенаправленно еще не осуществлялись проекты нагнетания неуглеводородных газов в газоконденсат-ные залежи с целью поддержания пласто-
вого давления или вторичного извлечения из них ретроградного конденсата. В отечественной и зарубежной литературе описаны только экспериментальные и теоретические исследования взаимодействия газо-конденсатных смесей с двуокисью углерода и азотом и особенностей вытеснения газоконденсатных систем из пористых сред этими газами. Основными препятствиями к широкому использованию процессов закачки неуглеводородных газов при разработке газоконденсатных залежей являются: во-первых, значительное изменение параметров газоконденсатной системы при взаимодействии с нагнетаемыми неуглеводородными агентами, во-вторых, сложность разделения отбираемой продукции на пластовую углеводородную систему и нагнетаемые неуглеводородные газы после прорыва их к эксплуатационным скважинам.
В качестве основных неуглеводородных газов, пригодных для нагнетания в газоко-нденсатные залежи, следует рассматривать, в первую очередь, диоксид углерода и азот.
Использование диоксида углерода для нагнетания в газоконденсатные пласты
Описанные в работе [1] эксперименты и аналитические исследования показали до-
вольно «оптимистические» результаты по эффективности применения диоксида углерода для закачки в истощенный газоко-нденсатный пласт на любой стадии истощения ГКМ.
На основании результатов экспериментальных и теоретических исследований процесса вытеснения газоконденсатных систем диоксидом углерода авторы работы представляют осуществление процесса нагнетания диоксида углерода в газокон-денсатные залежи в нескольких вариантах.
Одним из этих вариантов является нагнетание двуокиси углерода (в «чистом» виде) для поддержания пластового давления в залежи на ранней стадии разработки месторождения (при пластовых давлениях выше давления смесимости конденсата и диоксида углерода). В этом случае наряду с поддержанием пластового давления в залежи будет осуществляться вытеснение конденсата при тех же режимах, как в случае вытеснения конденсата углеводородными растворителями. Такой вариант воздействия можно рекомендовать для газо-конденсатных месторождений, расположенных поблизости от источников диоксида углерода, к примеру, крупных химических комплексов, связанных с его производством, месторождений с преобладающим содержанием диоксида углерода в составе пластовых флюидов. В этом случае основной проблемой разработки залежи может быть принятие комплексных решений по оптимальному размещению скважин и заданию соответствующих технологических режимов эксплуатации скважин, обеспечивающих более высокие допрорывные коэффициенты компоненто-отдачи пластов. Немаловажными также окажутся вопросы отделения диоксида углерода от газоконденсатной смеси в продукции скважин и подготовка диоксида углерода к рециркуляции его в пласте. Следует отметить, что выделение СО2 из добываемого газа (особенно при значительном содержании его в продукции скважин) - достаточно сложный технологический процесс, требующий значительного увеличения капиталовложений в строительство комплекса за счет установки дополнительного оборудования и уве-
личения объема строительно-монтажных работ.
Закачка диоксида углерода (также в «чистом» виде) в частично истощенные газоконденсатные залежи на завершающей стадии разработки залежей (в том случае, когда пластовое давление ниже давления смешения конденсата и диоксида углерода) позволит осуществить извлечение ретроградного конденсата в условиях двухфазной фильтрации газа и ретроградной жидкости аналогично тому, как это делается при прокачке обогащенного газа. Основные проблемы при осуществлении данной модификации процесса нагнетания двуокиси углерода будут связаны с отделением его от газоконденсатной смеси и рециркуляцией в пласте.
В 1970 г. Г.Р. Гуревич и П.Т. Шмыгля предложили новую модификацию способа частичного поддержания давления, при котором наряду с отбором и реализацией большей части (до 70%) добываемого газа предотвращается выпадение конденсата в пласте при снижении давления. Сущность способа заключалась в закачке в пласт части отсепарированного газа (30-40%) и двуокиси углерода в предусмотренном расчетном количестве. Добавление к закачиваемой углеводородной смеси углекислого газа создает двойной эффект. Во-первых, двуокись углерода способствует удержанию высококипящих углеводородов в газовой фазе и, тем самым, снижению давления начала конденсации. Во-вторых, закачка СО2 обеспечивает поддержание такого темпа падения давления, который необходим для выполнения условия Рпл>Рнк, что означает превышение пластового давления над давлением начала конденсации пластовой углеводородной системы (смесь пластовой системы начального состава и нагнетаемого агента). Таким образом, на протяжении всего периода воздействия рециркуляции газа обеспечивается предотвращение пластовых потерь конденсата.
В работе [2] аналитически и экспериментально исследуется процесс вытеснения из пористой среды углеводородной жидкости смесью углеводородных газов с диоксидом углерода. Подтверждена воз-
можность использования углеводородных газов с СО2 для увеличения конденсатоот-дачи пласта и очистки призабойной зоны скважины от углеводородной жидкости.
Использование азота для нагнетания в газоконденсатные пласты
Перспективность применения азота вместо природного газа и двуокиси углерода объясняется несколькими факторами:
- доступность источников получения азота в промышленных масштабах (наиболее отработано производство азота из воздуха криогенным способом с расположением установки по производству непосредственно на месторождении);
- меньшие затраты на производство азота по сравнению с двуокисью углерода (в 2-3 раза) и природными углеводородными газами (в 4-8 раз);
- меньшая сжимаемость азота при высоких давлениях по сравнению с двуокисью углерода и природными углеводородными газами, а следовательно, и меньшие необходимые объемы нагнетаемого газа в этом случае.
С учетом относительно низкой стоимости производства азота и меньших потребных его объемов расходы на нагнетание азота могут составлять всего 15 - 20% от расходов на нагнетание двуокиси углерода и природных углеводородных газов.
Установки получения азота сепарацией воздуха на стационарных или передвижных криогенных установках широко применяются на нефтегазовых промыслах США. Существующие передвижные установки выделения азота из воздуха позволяют получить от 100 до 500 тыс. м /сут при давлении от 35 до 100 МПа. В последние годы быстро совершенствуются газо-сепарационные мембранные установки выделения азота из воздуха. Мембранные установки получения азота в модульном исполнении малогабаритны, сравнительно легки и надежны.
К существенным недостаткам азота как агента нагнетания в газоконденсатные пласты следует отнести, прежде всего, меньшую растворимость его в жидких углеводородах (ретроградном конденсате) и относительно малые испаряющие «способности» промежуточных компонентов
из ретроградной жидкости. Давление начала конденсации газоконденсатной смеси при добавлении в нее азота повышается.
В то же время следует учитывать, что при нагнетании газообразного агента в пласты, содержащие многокомпонентную двухфазную газоконденсатную систему, смешивание этой системы с нагнетаемым агентом носит характер динамического многократного контактирования. Образующаяся при этом переходная зона состоит из смеси нагнетаемого газа и легких компонентов пластовой системы и обладает большей растворяющей способностью по отношению к исходной системе, а следовательно, приводит к уменьшению минимального давления смесимости.
В работе [3] для поддержания пластового давления в газоконденсатных месторождениях также предложено использовать неуглеводородные газы. Из неуглеводородных газов наиболее дешевым и доступным является воздух, но он образует с газом взрывоопасную смесь при определенном содержании в ней газа (воздуха). Указанный недостаток воздуха может быть устранен добавкой к нему инертных веществ (разбавителей), например, углекислого газа, азота или антиокислителей, которые препятствуют образованию с газом взрывоопасных смесей при любом содержании в них воздуха (газа). В качестве инертных разбавителей можно также использовать дымовые газы тепловых электростанций, газоперерабатывающих заводов или выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных двигателей - приводов нагнетателей компрессорных станций. Утилизация их будет способствовать решению задачи охраны окружающей среды от загрязнений.
При реализации способа в пласт закачивают воздух с инертным разбавителем или добавкой антиокислителя. В случае применения технологии для извлечения части остаточного газа на заключительной стадии разработки газовых и газоконден-сатных месторождений можно в отдельных случаях после создания буферного объема воздуха с добавками закачивать чистый воздух.
Далее рассмотрим несколько примеров применения неуглеводородных реагентов.
В работе [4] кратко рассмотрены физические основы воздействия азота на нефтегазоконденсатный пласт с целью увеличения углеводородоотдачи, опыт применения азота при разработке зарубежных месторождений, оборудование для получения азота на промысле. Высказаны соображения о перспективах на закачку азота в пласт газоконденсатного месторождения.
В работе [5] рассматриваются теоретические и экспериментальные исследования процесса вытеснения пластового флюида неуглеводородными газами. Приводятся основные результаты проведения сайклинг-процесса за рубежом.
В работе [6] рассмотрена закачка в пласт газообразного азота и дымовых газов как один из методов повышения неф-те- и конденсатоотдачи. Отмечено, что преимуществом данных агентов воздействия по сравнению с углеводородными газами и СО2 является доступность источ-
ников их получения в промышленных масштабах. Рассмотрены особенности механизма вытеснения нефти и газоконден-сатной смеси азотом, и дымовыми газами, результаты лабораторных исследований и основные принципы математического моделирования данного процесса. Подробно рассмотрены технология и техника различных способов получения и закачки данных газообразных агентов за рубежом. Высказаны соображения относительно условий эффективного применения метода в целях увеличения углеводородоотдачи нефтяных и газоконденсатных месторождений. Отмечена возможность использования закачки азота и дымовых газов при разработке ряда месторождений в нашей стране.
В работе [7] на построенной трехмерной цифровой модели пласта БУ8(1-2) Ен-Яхинского месторождения рассматриваются возможности повышения КИК при закачке азота и углекислого газа с учетом существующей схемы размещения скважин.
Библиографический список
1. Скира И.Л., Истомин В.А. Методика обработки результатов газо-гидродинамических исследований горизонтальных скважин при стационарных режимах фильтрации // Тр. ВНИИгаза: Повышение углеводородоотдачи пласта газоконденсатных месторождений. -М.: ВНИИгаз, 1998. - С. 107-114.
2. «Скрытая» фильтрация ретроградного конденсата при нагнетании в пласт газообразного растворителя / P.M. Тер-Саркисов и др. // Проблемы повышения углеводородоотдачи пласта газоконденсатных месторождений: сб. науч. тр. / ВНИИГАЗ. - М. - 1991. - С. 3-11.
3. Кондрат P.M. Газоконденсатоотдача пластов. - M.: Недра, 1992. - 255 с.
4. Тер-Саркисов P.M., Пешкин М.А. Перспективы использования азота и азотосодер-жащих газов для повышения углеводородоотдачи газоконденсатного пласта // Проблемы повышения углеводородоотдачи пласта газоконденсатных месторождений: сб. науч. тр. / ВНИИГАЗ. - М., 1995. - С. 12-17.
5. Развитие сайклинг-процесса с использованием в качестве рабочих агентов углеводородных и неуглеводородных газов / Г.Р. Гуревич, И.С. Тышляр, В.Р. Гаспарян, Г.Я. Зверикова // Итоги науки и техники: разработка нефтяных и газовых месторождений: обзор, информ. ВИНИТИ. - М.: ВИНИТИ, 1990. - Вып. 22. - С. 1-151.
6. Использование азота и дымовых газов в процессах повышения нефте- и конденсатоотдачи / М.Л. Сургучев, Ю.В. Желтов, A.A. Фаткуллин и др. // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений: обзор, информ. - М.: ВНИИОЭНГ, 1990. - Вып. 21. -56 с.
7. Нестеренко А.Н., Орехов E.H. Исследование эффективности закач-ки неуглеводородных агентов для увеличения коэффициента извлечения конденсата из неокомских залежей Ен-Яхинского месторождения // Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири: сб. тезисов докл. 13 науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов, Тюмень, 17-21 мая 2004.
- Науки о 3eMne -
INCREASING CONDENSATE RECOVERY OF GAS-CONDENSATE DEPOSITS BY
INJECTING NON-CARBON GASES
Zh.Z. Kaarov, Postgraduate Student Industrial University of Tyumen (Russia, Tyumen)
Abstract. To date, in the world practice, projects for injecting non-hydrocarbon gases into gas condensate deposits have not been purposefully implemented in order to maintain reservoir pressure or secondary recovery of retrograde condensate from them. The main obstacles to the widespread use of non-hydrocarbon gas injection processes in the development of gas condensate deposits are a significant change in the parameters of the gas-condensate system when interacting with injected non-hydrocarbon agents and the complexity of separating the withdrawn product into a hydrocarbon reservoir system after their breakthrough to production wells. Carbon dioxide and nitrogen should be considered as the main non-hydrocarbon gases suitable for injection into gas condensate deposits.
Keywords: non-hydrocarbon gas, condensate, antioxidant, inert diluent, residual gas, reagent, condensate recovery.
