В мировой практике коэффициент извлечения нефти (КИН) в среднем составляет около 35% от начальных запасов, что достигается за счет традиционных методов повышения нефтеотдачи, таких как закачка воды. Однако многие компании сегодня внедряют методы увеличения нефтеотдачи уже на начальных этапах разработки месторождений. Одной из таких перспективных технологий является полимерное заводнение, которое выгодно отличается от других химических методов низким уровнем риска и широкими возможностями применения.
Полимерное заводнение включает закачку в пласт воды, обогащенной полимерными добавками. Это повышает вязкость закачиваемой воды и улучшает соотношение подвижностей воды и нефти, что позволяет эффективно охватить пласт и увеличить вытеснение нефти. Технология работает как на месторождениях с легкой, так и с тяжелой нефтью. Современные полимеры, используемые для заводнения, устойчивы к высоким температурам и высокой минерализации, что позволяет им длительно сохранять свои свойства в сложных условиях.
Метод полимерного заводнения особенно эффективен в случае неблагоприятного соотношения подвижностей при обычном водозаводнении или при неоднородности пласта, когда полимеры помогают ограничить движение воды в зонах высокой проницаемости и поддерживают вытеснение нефти из зон с низкой проницаемостью.
В ответ на эти задачи нефтедобывающие компании все чаще обращаются к полимерным растворам с высокой вязкостью и тиксотропными свойствами. Полимеры позволяют контролировать реологические характеристики водных систем и формировать гели разной плотности, что делает их эффективным инструментом для повышения нефтеотдачи и оптимизации добычи на месторождениях.
Полимерное заводнение включает закачку в пласт воды, обогащенной полимерными добавками. Это повышает вязкость закачиваемой воды и улучшает соотношение подвижностей воды и нефти, что позволяет эффективно охватить пласт и увеличить вытеснение нефти. Технология работает как на месторождениях с легкой, так и с тяжелой нефтью. Современные полимеры, используемые для заводнения, устойчивы к высоким температурам и высокой минерализации, что позволяет им длительно сохранять свои свойства в сложных условиях.
Метод полимерного заводнения особенно эффективен в случае неблагоприятного соотношения подвижностей при обычном водозаводнении или при неоднородности пласта, когда полимеры помогают ограничить движение воды в зонах высокой проницаемости и поддерживают вытеснение нефти из зон с низкой проницаемостью.
В ответ на эти задачи нефтедобывающие компании все чаще обращаются к полимерным растворам с высокой вязкостью и тиксотропными свойствами. Полимеры позволяют контролировать реологические характеристики водных систем и формировать гели разной плотности, что делает их эффективным инструментом для повышения нефтеотдачи и оптимизации добычи на месторождениях.
Применение биополимеров в нефтяной промышленности
Биополимеры играют важную роль в нефтяной промышленности, выполняя функции реагентов для выравнивания фронта заводнения, а также служа компонентами буровых растворов, промывочных и тампонажных жидкостей. Основная ценность полисахаридов заключается в способности изменять реологические свойства водных растворов, формируя гели или изменяя характеристики текучести. В зависимости от условий, полисахариды могут демонстрировать ньютоновское, псевдопластичное или пластичное поведение, а также тиксотропию — высокую вязкость при низкой скорости сдвига, которая снижается под нагрузкой.
Преимущества и ограничения использования биополимеров
Биополимеры обладают рядом преимуществ перед традиционными реагентами, такими как кремнийорганические соединения. Они более безопасны для человека и окружающей среды, что делает их перспективными для применения в условиях повышенного экологического контроля. Микробное производство полисахаридов позволяет:
Вместе с тем производство биополимеров требует значительных вложений и ресурсов:
Применение биополимеров становится одним из перспективных направлений в повышении экологичности и эффективности процессов в нефтяной промышленности, особенно в условиях растущего спроса на безопасные и стабильные технологические решения.
- Обеспечить стабильное качество и объем производства, независимые от факторов урожайности.
- Контролировать характеристики продукта и масштабировать производство в зависимости от рыночных потребностей.
- Использовать локальные и недорогие субстраты, снижая себестоимость.
Вместе с тем производство биополимеров требует значительных вложений и ресурсов:
- Высокие начальные затраты на оборудование для ферментации.
- Большой расход растворителей и энергии.
- Необходимость квалифицированного персонала для поддержания высоких стандартов культуры производства.
Применение биополимеров становится одним из перспективных направлений в повышении экологичности и эффективности процессов в нефтяной промышленности, особенно в условиях растущего спроса на безопасные и стабильные технологические решения.
Полимерное заводнение: новые перспективы и практика
Полимерное заводнение — это технология, позволяющая увеличить нефтеотдачу на поздних стадиях разработки месторождений, когда традиционные методы, такие как водозаводнение, теряют эффективность. Этот метод способствует извлечению нефти из ранее недренированных низкопроницаемых участков, улучшая рентабельность добычи. Полимерное заводнение особенно востребовано на старых месторождениях с высокой степенью обводненности, таких как месторождения в Поволжье и частично в Западной Сибири.
Прогнозы и потенциал технологии
При масштабном применении технологии в Татарстане ожидается прирост извлекаемых запасов нефти до 200 млн тонн — это эквивалентно открытию нового крупного месторождения. Ранее существовали ограничения для полимерного заводнения по вязкости нефти, минерализации воды и температуре, однако благодаря синтезу новых полимеров эти ограничения значительно сократились. Современные полимеры, такие как сульфонированные и N-винилпирролидоновые сополимеры, позволяют применять метод на высокотемпературных и высокоминерализованных месторождениях. Таким образом, сегодня полимерное заводнение успешно внедряется как на традиционных, так и на трудноизвлекаемых запасах нефти.
Индивидуальный подход к каждому месторождению
Для успешного применения полимерного заводнения на каждом месторождении учитываются его уникальные геолого-технические параметры. Единого состава или универсального реагента не существует — для каждого объекта требуется детальная подготовка, включая лабораторные и фильтрационные исследования. Эти этапы, от экспериментальных исследований до полевых тестов, могут занимать от 2 лет, но они необходимы для корректной настройки технологии под особенности конкретного месторождения.
Технические барьеры и опыт России
В России технологии полимерного заводнения применяются достаточно успешно, однако существует ряд трудностей, таких как необходимость подготовки воды, устранение остаточного сопротивления в высокопроницаемых пластах и высокая стоимость импортных полимеров и оборудования. Несмотря на эти препятствия, большинство проектов показали значительное увеличение коэффициента извлечения нефти, подтверждая экономическую целесообразность полимерного заводнения.
Расширение возможностей полимерного заводнения, доступность современных полимеров и оптимизация технологии сделали этот метод востребованным на многих нефтегазовых предприятиях в России. Хотя внедрение требует времени и вложений, перспективы увеличения нефтеотдачи делают полимерное заводнение одной из приоритетных технологий для разработки старых и сложных месторождений.
Расширение возможностей полимерного заводнения, доступность современных полимеров и оптимизация технологии сделали этот метод востребованным на многих нефтегазовых предприятиях в России. Хотя внедрение требует времени и вложений, перспективы увеличения нефтеотдачи делают полимерное заводнение одной из приоритетных технологий для разработки старых и сложных месторождений.
Основные требования к полимерам для нефтяной промышленности
Многолетние исследования и промысловые испытания водорастворимых полимеров в бурении и добыче нефти позволили сформулировать основные требования к полимерам, используемым в этих процессах.
- Растворимость: Полимер должен полностью растворяться в воде в минимальные сроки (0,5 кг на 1 м³ воды за час) при условии низкой механической деструкции.
- Стабильность: Гидролиз полимера не должен превышать 20−30%. Физико-химические свойства полимера должны оставаться стабильными при длительном воздействии температуры и времени.
- Устойчивость в пластовых водах: Полимер должен выдерживать влияние минерализации пластовых вод без выпадения осадка и обладать способностью эффективно загущать воду при низких концентрациях.
- Проходимость через пористую среду: Раствор полимера должен легко фильтроваться через пористую среду, не блокируя фильтрационные каналы и обеспечивая продвижение на значительные расстояния по пласту.
- Форма выпуска и структура: Полимер должен выпускаться в виде мелкодисперсного порошка (концентрация вещества 90−100%) с минимальным числом поперечных связей, что повышает его фильтрационные свойства.
- Минимальная адсорбция: Полимер должен быть устойчивым к адсорбции на стенках пористой среды, что позволяет продвигаться на значительные расстояния и улучшает охват пласта.
- Безопасность: Полимер не должен вызывать коррозию оборудования и быть нетоксичным.
Вязкость и фильтрационные свойства полимерных растворов
Для полимерных тампонажных растворов вязкость не должна превышать 200 сПа, так как более вязкие растворы создают высокое давление на пласт, что может привести к нежелательным последствиям, особенно при тампонировании нефтеносных пластов. Низкая вязкость также нежелательна, так как растворы будут быстро фильтроваться в пористые породы и могут забивать нефтеносные пласты, препятствуя потоку нефти к скважине.
Дополнительные требования к буровым растворам
В бурении важна оптимальная вязкость раствора для эффективного подъема шлама на поверхность и его поддержания в суспензии. Полимерный раствор должен также формировать низкопроницаемую корку на стенках скважины для укрепления породы и предотвращения поглощения раствора.
Структурно-механические свойства таких растворов можно корректировать добавлением высокомолекулярных полимеров, обеспечивающих коагуляционную структуру, что позволяет регулировать плотность полимерного раствора для поддержания оптимального давления на пласт.
Структурно-механические свойства таких растворов можно корректировать добавлением высокомолекулярных полимеров, обеспечивающих коагуляционную структуру, что позволяет регулировать плотность полимерного раствора для поддержания оптимального давления на пласт.
Основные виды биополимеров для нефтедобычи
1. Ксантан
Ксантан, также известный как ксантановая камедь, является одним из наиболее известных и широко применяемых биополимеров в нефтяной промышленности. Этот микробный экзополисахарид синтезируется бактериями Xanthomonas campestris и формирует устойчивые растворы, которые обладают высокой псевдопластичностью. Ксантановые растворы эффективны для стабилизации буровых растворов, создавая высокую вязкость при низких сдвиговых усилиях и снижая её под повышенной нагрузкой, что позволяет эффективно поддерживать вынос шлама и минимизировать потери давления.
2. Склерглюкан
Склерглюкан представляет собой нейтральный гомополисахарид, который хорошо растворяется в воде и образует псевдопластичные растворы. Он устойчив в широком диапазоне температур и рН, проявляет стойкость к одно- и двухвалентным катионам и подходит для буровых растворов, благодаря термостабильности и способности к образованию гелей при присутствии трехвалентных катионов. Склерглюкан применяют для стабилизации буровых растворов, улучшая их вязкость и устойчивость к внешним воздействиям.
3. Эмульсан
Эмульсан — это липополисахарид с высоким содержанием жирных кислот, который обеспечивает отличные эмульгирующие свойства. Применение эмульсана эффективно для стабилизации водно-нефтяных эмульсий и очистки нефтяного оборудования и резервуаров от остатков нефти. Он используется как стабилизатор эмульсий для легких фракций нефти и дизельного топлива, а также для защиты окружающей среды при очистке морских поверхностей от разливов нефти.
4. Продукт БП-92
Этот полисахарид производится бактериями Azotobacter vinelandii и отличается высокой химической активностью благодаря наличию карбоксильных и карбонильных групп. Благодаря гидрофобным свойствам, продукт БП-92 образует прочные гелевые структуры, что делает его отличным материалом для водоизоляции пластов и увеличения нефтеотдачи. Он также применяется для обработки скважин без необходимости выделения и сушки, что снижает затраты на его производство.
5. Симусан
Симусан — кислый гетерополисахарид, синтезируемый бактериями Acinetobacter sp. Образует устойчивые гелевые структуры в минерализованной пластовой воде. Этот биополимер помогает снижать водопроницаемость в высокопроницаемых пластах, что улучшает вытеснение нефти. Симусан также обладает высокой эмульгирующей способностью и устойчив к окислительным и механическим воздействиям, что делает его эффективным для применения в суровых условиях пластов.
6. Ритизан
Ритизан — кислый полисахарид, созданный российскими специалистами на основе бактерий Paracoccus denitrificans. Этот экзополисахарид успешно применяется в буровых растворах и водоизоляционных работах. Он выпускается в виде порошка, который быстро растворяется в воде и демонстрирует высокие вязкостные характеристики. Ритизан востребован как реагент для увеличения нефтеотдачи и подходит для условий, требующих устойчивости к высоким температурам и давлению.
7. Гуаран
Гуаровая камедь, получаемая из семян гуарового дерева, является водорастворимым полисахаридом, который придает растворам высокую вязкость и устойчивость к механическим нагрузкам. Образует псевдопластичные растворы, способные разжижаться при сдвиговых усилиях, что помогает минимизировать потери давления. Гуаран применяется в буровых растворах и совместим с солевыми растворами, выдерживает воздействие солей до 70%.
Эти биополимеры активно применяются для увеличения нефтеотдачи, улучшая вязкость и стабилизацию растворов, а также для эффективного и экологически безопасного извлечения углеводородов в сложных геологических условиях.
Ксантан, также известный как ксантановая камедь, является одним из наиболее известных и широко применяемых биополимеров в нефтяной промышленности. Этот микробный экзополисахарид синтезируется бактериями Xanthomonas campestris и формирует устойчивые растворы, которые обладают высокой псевдопластичностью. Ксантановые растворы эффективны для стабилизации буровых растворов, создавая высокую вязкость при низких сдвиговых усилиях и снижая её под повышенной нагрузкой, что позволяет эффективно поддерживать вынос шлама и минимизировать потери давления.
2. Склерглюкан
Склерглюкан представляет собой нейтральный гомополисахарид, который хорошо растворяется в воде и образует псевдопластичные растворы. Он устойчив в широком диапазоне температур и рН, проявляет стойкость к одно- и двухвалентным катионам и подходит для буровых растворов, благодаря термостабильности и способности к образованию гелей при присутствии трехвалентных катионов. Склерглюкан применяют для стабилизации буровых растворов, улучшая их вязкость и устойчивость к внешним воздействиям.
3. Эмульсан
Эмульсан — это липополисахарид с высоким содержанием жирных кислот, который обеспечивает отличные эмульгирующие свойства. Применение эмульсана эффективно для стабилизации водно-нефтяных эмульсий и очистки нефтяного оборудования и резервуаров от остатков нефти. Он используется как стабилизатор эмульсий для легких фракций нефти и дизельного топлива, а также для защиты окружающей среды при очистке морских поверхностей от разливов нефти.
4. Продукт БП-92
Этот полисахарид производится бактериями Azotobacter vinelandii и отличается высокой химической активностью благодаря наличию карбоксильных и карбонильных групп. Благодаря гидрофобным свойствам, продукт БП-92 образует прочные гелевые структуры, что делает его отличным материалом для водоизоляции пластов и увеличения нефтеотдачи. Он также применяется для обработки скважин без необходимости выделения и сушки, что снижает затраты на его производство.
5. Симусан
Симусан — кислый гетерополисахарид, синтезируемый бактериями Acinetobacter sp. Образует устойчивые гелевые структуры в минерализованной пластовой воде. Этот биополимер помогает снижать водопроницаемость в высокопроницаемых пластах, что улучшает вытеснение нефти. Симусан также обладает высокой эмульгирующей способностью и устойчив к окислительным и механическим воздействиям, что делает его эффективным для применения в суровых условиях пластов.
6. Ритизан
Ритизан — кислый полисахарид, созданный российскими специалистами на основе бактерий Paracoccus denitrificans. Этот экзополисахарид успешно применяется в буровых растворах и водоизоляционных работах. Он выпускается в виде порошка, который быстро растворяется в воде и демонстрирует высокие вязкостные характеристики. Ритизан востребован как реагент для увеличения нефтеотдачи и подходит для условий, требующих устойчивости к высоким температурам и давлению.
7. Гуаран
Гуаровая камедь, получаемая из семян гуарового дерева, является водорастворимым полисахаридом, который придает растворам высокую вязкость и устойчивость к механическим нагрузкам. Образует псевдопластичные растворы, способные разжижаться при сдвиговых усилиях, что помогает минимизировать потери давления. Гуаран применяется в буровых растворах и совместим с солевыми растворами, выдерживает воздействие солей до 70%.
Эти биополимеры активно применяются для увеличения нефтеотдачи, улучшая вязкость и стабилизацию растворов, а также для эффективного и экологически безопасного извлечения углеводородов в сложных геологических условиях.
Компания ООО «ОРС» развивается вместе с технологиями — наши специалисты постоянно проходят обучения и повышают квалификацию. Изучая каждый объект, мы разрабатываем план работы на месторождении.
