В статье автор рассматривает вопрос возможного использования сверхкритического диоксида углерода для увеличения нефтеотдачи пластов в рамках методов третичной нефтедобычи.

Ключевые слова: нефть, нефтедобыча, диоксид углерода, сверхкритический флюид.

Как мы знаем, нефтедобыча — одна из самых важных составляющих не только российской экономики, но и экономик многих других стран с большими залежами углеводородов. Долгое время нефть добывалась с использованием первичного и вторичного методов, заключающихся в извлечении нефти за счет потенциальной энергии естественного давления сопутствующего газа в пласте и последующего направления в пласт воды под внешним давлением, соответственно. Однако, эти подходы в какое-то время становятся неэффективными с точки зрения возможности извлечения всей имеющейся в пласте нефти, и на замену им стали использоваться различные варианты, так называемого третичного метода добычи нефти.

На данный момент существуют прогнозы, что через 10 лет уровень добычи лёгкой нефти в РФ упадет на 75–80 % по сравнению с нынешним, а выявленные запасы высоковязких углеводородов будут выше 50 %. Из-за повышения количества запасов труднодобываемых нефтей создается необходимость по увеличению эффективности их добычи [1].

Считается, что третичные методы добычи нефти могут повысить коэффициент извлечения нефти до 30–60 %, что превосходит возможности первичного и вторичного методов, которые составляют 20–30 % и 30–50 % соответственно. Можно констатировать, что в настоящем в США добывается до 10 % от общего количества добываемой нефти за счет третичных методов [2].

Одним из третичных методов увеличения нефтеотдачи пластов (УНП) является использование диоксида углерода (CO₂). Диоксид углерода может закачиваться в пласт, как в жидком, так и в газообразном состояниях, включая сверхкритическое флюидное ( далее — СКФ). Что же такое СКФ?

СКФ — это газофазное состояние вещества, характеризуемое условиями: Т›Ткр, Р›Ркр. В таком состоянии CO₂ способен легко проникать в пористые коллекторы, где сосредоточена большая часть запасов нефти в мире, растворяться в нефти, снижая ее вязкость, а также создавать условия для набухания нефти, способствуя тем самым самопроизвольному вытеканию нефти из пористой матрицы. Все это, включая и режисм полного смешения с нефтью при длительном контакте [3] увеличивает нефтеотдачу пластов.

Для того, чтобы CO₂ перешло в состояние СКФ, оно должно иметь параметры, превышающие параметры термодинамической критической точки. Для CO₂ давление Pкр=7.38 МПа и температура Tкр=31.1 °C. Фазовая диаграмма диоксида углерода приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Диаграмма фазового перехода CO₂

CO₂ был выбран для использования как СКФ не случайно. Он имеет относительно низкое значение критической температуры, довольно низкую стоимость и, что не маловажно в век зеленой экономики, он экологически чистый.

В качестве реального примера снижения вязкости нефти благодаря газоциклической закачке CO₂ в пласт можно привести результаты экспериментов, которые были проведены на Марьинском месторождении Самарской области. Результаты этих экспериментов приведены в таблице 1 [4].

Таблица 1 [4]

Снижение динамической вязкости нефти в пластовых условиях при газоциклической закачке сжиженного диоксида углерода

Расчеты показали, что при закачке CO₂ в пласт динамическая вязкость нефти падает с ростом содержания газа в ней. Можно заметить, что значения давления и температуры в скважине 401 отвечают сверхкритическому флюидному состоянию CO₂, что дает нам право утверждать, что сверхкритическое флюидное состояние CO₂ способствует снижению вязкости нефти значительно более эффективно.

Таким образом, мы можем сделать вывод, что использование третичного метода нефтедобычи и, в частности, СКФ CO₂-УНП является эффективным методом добычи нефтепродуктов и имеет тенденции к дальнейшему развитию.

Литература:

1. Фомкин А. В., Жданов С. А. Тенденции и условия развития технологий повышения эффективности нефтеизвлечения в России и за рубежом. Нефтепромысловое дело, 2015. № 12. — С.3–5.
2. Добыча нефти третичным методом. — Текст: электронный // neftegaz.ru: [сайт]. — URL: https://neftegaz.ru/tech-library/nefteotdacha/147486-dobycha-nefti-tretichnymi-metodami/.
3. Гумеров Ф. М., Сверхкритические флюидные технологии. Экономическая целесообразность. Монография. Серия «Бутлеровское наследие». — Казань: Издательство Академии наук РТ, 2019. — С.102.
4. Патент RU № 2652049. Способ газоциклической закачки жидкого диоксида углерода при сверхкритических условиях в нефтедобывающую скважину /Опубл. 2018 г.