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

Акционерное общество «Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательскийинститут имени академика А.П. Крылова»укописиНикитина Евгения АнатольевнаЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯТЕРМИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КЕРОГЕНА БАЖЕНОВСКОЙСВИТЫ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ НЕФТЕИЗВЛЕЧЕНИЯСпециальность: 25.00.17 - Разработка и эксплуатациянефтяных и газовых месторожденийДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководителькандидат технических наукТолоконский С.И.Москва - 20192СодержаниеВВЕДЕНИЕ41.АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ДОБЫЧИНЕФТИ ИЗ БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЫ101.1. История разработки пластов баженовской свиты101.2.

Характеристика пластов баженовской свиты26Выводы по главе 1352.ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЗМА ХИМИЧЕСКИХПРЕВРАЩЕНИЙ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ПРИТЕРМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ372.1. Термическое воздействие на пласты баженовской свиты372.2. Особенности окисления углеводородных соединений402.3. Механизм разложения керогена43Выводы по главе 2443.МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙНЕФТИ И КЕРОГЕНСОДЕРЖАЩЕЙ ПОРОДЫ ПРИТЕРМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ463.1. Методика экспериментального изучения ВПГ463.2.

Дифференциальный сканирующий калориметр493.3. Термохимический реактор503.4. Описание трубы горения583.5. Методика проведения эксперимента по физическомумоделированию закачки в пласт воздуха/водовоздушной смесивысокого давления на ТГ61Выводы по главе 3634.РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИЙ654.1. Кинетические параметры окисления/деструкции нефти, еефракций и керогеносодержащей породы654.2.

Оценка времени самовоспламенения нефти в пористой среде7234.3. Исследование условий образования неподвижныхвысокомолекулярных соединений (топлива ВПГ)4.3.1. Реакции присоединения кислорода4.3.2. Реакции крекинга4.4. Исследование продуктов пиролиза твердого органическоговещества747477794.4.1. Изучение пиролиза образцов керна794.4.2. Определение температуры максимального выхода жидкихуглеводородов из керогена844.5. Экспериментальные исследования продвижения фронта горения...884.5.1.

Температурные профили при нагнетании сухого и влажноговоздуха884.5.2.Физико-химические исследования продуктов реакции904.5.2.1. Физико-химические исследования флюидов904.5.2.2. Состав полученного газа при проведении экспериментовна ТГ964.5.2.3. Исследование твердой фазы после эксперимента на ТГ....974.5.3. Оценка дополнительно извлеченной нефти в результатезакачки воздухаВыводы по главе 4104106ЗАКЛЮЧЕНИЕ108СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ110СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ1114ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследованияВопрос добычи трудноизвлекаемых углеводородных запасов становитсянаиболее актуальным в связи с сокращением традиционной базы сырья России.Одним из перспективных источников ее пополнения является освоение ивовлечение в 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 нефтеноснойформацией,имеющейогромныйпотенциалнаращиваниятопливно-энергетических ресурсов.

Пласты баженовской свиты характеризуются сложнымнеоднороднымпроницаемостьюгеологическимколлекторов,строением, наличием легкой нефти, низкойвысокимипластовымитемпературамиидавлениями, а также значительной глубиной залегания ~ 3 км.Учитывая высокую степень обогащенности пластов баженовской свитытвердыморганическимвеществом(керогеном) до 28%[1], являющегосяисточником углеводородов, их разработка может существенно отличаться оттрадиционных методов.Перспективы разработки керогенсодержащих пластов баженовской свиты,обладающих высоким генерационным потенциалом могут быть связаны сзакачкой воздуха под высоким давлением в продуктивный пласт. За счетсмешения кислородавоздухас углеводородамив коллекторевозникаютокислительные процессы цепного характера с выделением тепла, приводящие квоспламенению нефти и созданию фронта горения в пласте [2]. В результатетермодинамическихпроцессовпроисходитвысокоэффективноевытеснениенативной нефти и дополнительно образованных синтетических углеводородов извовлеченных в разработку керогенсодержащих пород.5Цель работыСоздание комплексной методики проведения лабораторных исследованийтермическоговоздействиянакерогеносодержащиепласты,позволяющейопределять количество подвижных углеводородов, извлекаемых из керогена, ипараметрыокислительныхпроцессоввпластовыхусловияхдлятермогидродинамического моделирования.Объекты исследованийОбъектом исследования являются низко- и высокопроницаемые пропласткибаженовской свиты с высоким содержанием органического вещества и нефтьпластов баженовской свиты Средне-Назымского месторождения.Основные задачи исследования1.Анализсовременногосостояниядобычинефтиизпластовбаженовской свиты.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 получениеэкспериментальныхданныхпроцессовокисленияидеструкциикерогеносодержащих пород Средне-Назымского месторождения для примененияпараметров термического воздействия в реальных пластовых условиях.Научная новизна1.

Разработана методика исследования процессов термического воздействияна керогеносодержащие пласты, позволяющая получать параметры протеканияокислительных процессов в пластовых условиях, а также определять количествоподвижных углеводородов, извлекаемых из твердого органического вещества.62. Теоретически обоснованы и экспериментально исследованы основныеособенноститермическоговоздействиякислородомвоздуханакерогенсодержащие породы в пластовых условиях на основе разработаннойкомплексной методики.3. Определены основные факторы, оказывающие влияние на процессокисления в 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 черезнее окислителя - воздуха. Научная новизна подтверждается патентом № 2637695от 06.12.2017г.

"Способ разработки керогенсодержащих пластов баженовскойсвиты внутрипластовым горением с вводом дополнительного топлива".5.Разработаноустройстводляисследованиявнутрипластовыхокислительных процессов, новизна которого подтверждена патентом №179479 от16.05.2018г.Защищаемые научные положения1.Разработанметодическийподходкэкспериментальномумоделированию физико-химических процессов, протекающих в пласте призакачкевоздуха/водовоздушнойэкспериментальныхсмеси.исследованийРазработанкомплексдля термогазовогонеобходимыхвоздействия(ТГВ) спиролизакерогена,использованием специального оборудования.2.Экспериментальноопределенатемператураявляющаяся одним из основных параметров в процессе преобразования керогена вподвижные углеводороды в реальных условиях. Кроме того, показано, чтовеличина температуры пиролиза оказывает существенное влияние на показателиэффективности получения синтетической нефти.

При проведении лабораторныхисследований было определено оптимальное значение температуры протекания7процесса 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),использованыпритермогидродинамическоммоделированииТГВпластовбаженовской свиты в рамках выполнения НИОКР по теме: «Выполнение работ посопровождениюреализациитехнологиитермогазовоговоздействия,всоответствии с п.8 Уточненной программы мероприятий ОАО «РИТЭК» пореализациитехнологиитермогазовоговоздействиянаСредне-Назымскомместорождении от 22.10.2015».Выявленныехарактеристикиокислительныхпроцессоввкерогенсодержащих породах при ТГВ и учет их в разработке пластов баженовскойсвитыпозволяютповыситьэффективностьизвлеченияуглеводородовизкерогенсодержащих пород и увеличить 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 окружающейгеологической среде при извлечении из недр нефти и газа известными исоздаваемыми вновь технологиями и техническими средствами для созданиянаучных основ эффективных систем разработки месторождений углеводородов ифункционирования подземных хранилищ газа».8Публикации и апробация результатов работыОсновные положения и результаты экспериментальных исследований былипредставлены нанефтеотдачи:международном семинаре «Термические методы увеличениялабораторныеисследования,моделированиеипромысловыеиспытания» (г. Казань, 2016г.); международной конференции «Комплексныйинжиниринг в нефтедобыче: опыт, инновации, развитие» (г.