Автореферат (Экспериментальные исследования влияния термического преобразования керогена баженовской свиты на эффективность нефтеизвлечения)

На правах рукописиНИКИТИНА ЕВГЕНИЯ АНАТОЛЬЕВНАЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ КЕРОГЕНА БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЫ НАЭФФЕКТИВНОСТЬ НЕФТЕИЗВЛЕЧЕНИЯСпециальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяныхи газовых месторожденийАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква - 20202Работа выполнена в акционерном обществе «Всероссийский нефтегазовый научноисследовательский институт имени академика А.П. Крылова» (АО «ВНИИнефть»)Научный руководитель:Толоконский Сергей Игоревич,кандидат технических наукОфициальные оппоненты:Фахретдинов Риваль Нуретдинович,доктор химических наук, профессор, генеральныйдиректор, ООО Многопрофильная Компания«ХимСервисИнжиниринг»Вольпин Сергей Григорьевич,кандидат технических наук, заведующий отделомгидродинамических исследований имоделирования, ФГУ «Федеральный научныйцентр Научно-исследовательский институтсистемных исследований Российской академиинаук»Ведущее предприятие:ФГАОУ ВО «Казанскийфедеральный университет»(Приволжский)Защита диссертации состоится 21 мая 2020 года в 17.00 ч.

на заседаниидиссертационного Совета Д 212.200.15 на базе федерального государственногоавтономного образовательного учреждения высшего образования «Российскийгосударственный университет нефти и газа (национальный исследовательскийуниверситет) имени И.М. Губкина» по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект,д. 65, корп. 1, ауд. 323-9.С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГАОУ ВО«РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М.

Губкина» и на сайте http://www.gubkin.ruАвтореферат разослан «____» марта 2020 г.Ученый секретарьдиссертационного совета,к.т.н., доцентБогатырева Елена Викторовна3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность диссертационной работыВопрос добычи трудноизвлекаемых углеводородных запасов становитсянаиболее актуальным в связи с сокращением традиционной базы сырья России.Одним из перспективных источников ее пополнения является освоение и вовлечениев разработку необычных по структурным и продуктивным свойствамуглеводородосодержащих пластов баженовской свиты.Геолого-поисковыми и разведочными работами доказано распространениепластов баженовской свиты в Западной Сибири на площади более 1 млн км2, чтопозволяет рассматривать ее в качестве крупнейшей в мире нефтеносной формацией,имеющей огромный потенциал наращивания топливно-энергетических ресурсов.Пласты баженовской свиты характеризуются сложным неоднородным геологическимстроением, наличием легкой нефти, низкой проницаемостью коллекторов, высокимипластовыми температурами и давлениями, а также значительной глубиной залегания≈ 3 км.Учитывая высокую степень обогащенности пластов баженовской свитытвердым органическим веществом (керогеном) до 28%, являющегося источникомуглеводородов, их разработка может существенно отличаться от традиционныхметодов.Перспективы разработки керогенсодержащих пластов баженовской свиты,обладающих высоким генерационным потенциалом могут быть связаны с закачкойвоздуха под высоким давлением в продуктивный пласт.

За счет смешения кислородавоздуха с углеводородами в коллекторе возникают окислительные процессы цепногохарактера с выделением тепла, приводящие к воспламенению нефти и созданиюфронта горения в пласте. В результате термодинамических процессов происходитвысокоэффективное вытеснение нативной нефти и дополнительно образованныхсинтетических углеводородов из вовлеченных в разработку керогенсодержащихпород.Цель работыСоздание комплексной методики проведения лабораторных исследованийтермического воздействия на керогеносодержащие пласты, позволяющей определятьколичество подвижных углеводородов, извлекаемых из керогена, и параметрыокислительных процессов в пластовых условиях для термогидродинамическогомоделирования.4Объекты исследованийОбъектом исследования являются низко- и высокопроницаемые пропласткибаженовской свиты с высоким содержанием органического вещества и нефть пластовбаженовской свиты Средне-Назымского месторождения.Основные задачи исследования1.Анализ современного состояния добычи нефти из пластов баженовскойсвиты.2.Создание методики экспериментальных исследований термическоговоздействия на керогеносодержащие пласты, позволяющей определять количествоподвижных углеводородов, генерируемых из твердого органического вещества(керогена), а также получать параметры окислительных процессов в пластовыхусловиях для проведения термогидродинамического моделирования.3.Проведение комплексных лабораторных исследований и получениеэкспериментальных данных процессов окисления и деструкции керогеносодержащихпород Средне-Назымского месторождения для применения параметров термическоговоздействия в реальных пластовых условиях.Научная новизна1.

Разработана методика исследования процессов термического воздействия накерогеносодержащие пласты, позволяющая получать параметры протеканияокислительных процессов в пластовых условиях, а также определять количествоподвижных углеводородов, извлекаемых из твердого органического вещества.2. Теоретически обоснованы и экспериментально исследованы основныеособенности термического воздействия кислородом воздуха на керогенсодержащиепороды в пластовых условиях на основе разработанной комплексной методики.3.

Определены основные факторы, оказывающие влияние на процесс окисленияв пластах баженовской свиты при термическом воздействии воздухом.4. Предложен способ вовлечения в разработку керогенсодержащих пластовпутем закачки смеси легкой нефти и нафталина и дальнейшего инициированиегорения в призабойной зоне нагнетательной скважины с помощью закачки через нееокислителя – воздуха.

Научная новизна подтверждается патентом № 2637695 от06.12.2017 г. “Способ разработки керогенсодержащих пластов баженовской свитывнутрипластовым горением с вводом дополнительного топлива”.5. Разработано устройство для исследования внутрипластовых окислительныхпроцессов, новизна которого подтверждена патентом №179479 от 16.05.2018 г.5Защищаемые научные положения1.Разработан методический подход к экспериментальному моделированиюфизико-химическихпроцессов,протекающихвпластепризакачкевоздуха/водовоздушнойсмеси.Разработанкомплекснеобходимыхэкспериментальных исследований для термогазового воздействия (ТГВ) сиспользованием специального оборудования.2.Экспериментальноопределенатемпературапиролизакерогена,являющаяся одним из основных параметров в процессе преобразования керогена вподвижные углеводороды в реальных условиях.

Кроме того, показано, что величинатемпературы пиролиза оказывает существенное влияние на показателиэффективности получения синтетической нефти. При проведении лабораторныхисследований было определено оптимальное значение температуры протеканияпроцесса пиролиза керогенсодержащей породы, равное 400°С и обеспечивающеемаксимальный выход синтетической нефти при отсутствии выпадения кокса.3.Экспериментальноподтвержденакатализирующаяспособностьвоздействия воды на преобразование керогена при закачке водовоздушной смеси впласты баженовской свиты.Практическая ценность работыОсновные параметры, полученные в результате лабораторных исследованийокислительных процессов в пластовых условиях (состав, свойства реагентов ипродуктов реакций, кинетические параметры реакций окисления и пиролиза),использованы при термогидродинамическом моделировании ТГВ пластовбаженовской свиты в рамках выполнения НИОКР по теме: «Выполнение работ посопровождению реализации технологии термогазового воздействия, в соответствии сп.8 Уточненной программы мероприятий ОАО «РИТЭК» по реализации технологиитермогазового воздействия на Средне-Назымском месторождении от 22.10.2015».Выявленные характеристики окислительных процессов в керогенсодержащихпородах при ТГВ и учет их в разработке пластов баженовской свиты позволяютповысить эффективность извлечения углеводородов из керогенсодержащих пород иувеличить КИН пластов.Соответствие диссертации паспорту научной специальностиДиссертация соответствует паспорту специальности 25.00.17 «Разработка иэксплуатация нефтяных и газовых месторождений» (технические науки) последующему пункту областей исследований: п.

2 «Геолого-физические и физикохимические процессы, протекающие в пластовых резервуарах и окружающей6геологической среде при извлечении из недр нефти и газа известными исоздаваемыми вновь технологиями и техническими средствами для создания научныхоснов эффективных систем разработки месторожденийфункционирования подземных хранилищ газа».углеводородовиПубликации и апробация результатов работыОсновные положения и результаты экспериментальных исследований былипредставлены на международном семинаре «Термические методы увеличениянефтеотдачи:лабораторныеисследования,моделированиеипромысловыеиспытания» (г. Казань, 2016 г.); международной конференции «Комплексныйинжиниринг в нефтедобыче: опыт, инновации, развитие» (г.

Самара, 2016 г.); IIмеждународном семинаре «Термические методы увеличения нефтеотдачи:лабораторные исследования, моделирование и промысловые испытания» (г. Казань,2017 г.); VI международном научном симпозиуме «Теория и практика примененияметодов увеличения нефтеотдачи пластов» (г. Москва, 2017 г.); III международномсеминаре «Термические методы увеличения нефтеотдачи: лабораторныеисследования, моделирование и промысловые испытания» (г. Чэнду, Китай, 2018 г.).По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 5 статей визданиях, входящих в перечень ВАК Министерства науки и высшего образованияРоссийской Федерации, получено 2 патента.Личный вклад автораВсе экспериментальные исследования процессов, протекающих притермическом воздействии на керогенсодержащую породу и физико-химическийанализ продуктов реакции, полученных в ходе опытов, были проведены ваккредитованном Центре создания технологий интенсификации добычи АО«ВНИИнефть».Автору принадлежат: постановка задачи исследования, разработка методикипроведения экспериментов на термохимическом реакторе, непосредственное участиево всех лабораторных исследованиях, определение тепловыделения и кинетическихпараметров на дифференциальном сканирующем калориметре, определениенеуглеводородного состава выделявшегося газа в ходе экспериментов, анализ иинтерпретация результатов лабораторных исследований,получение научныхвыводов, обработка и обобщение литературных данных, формулировка выводов.Структура и объем диссертационной работыДиссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения,списка сокращений и списка литературы.