Аннотация 2
Список обозначений и сокращений 5
Введение 6
Глава 1. Интенсификация паротепловых методов добычи высоковязких нефтей и природных битумов 7
1.1 Методы разработки месторождений тяжелых нефтей и природных битумов ....7
1.1.1 Существующие технологии разработки месторождений тяжелых нефтей и
природных битумов 7
1.1.2 Карьерный и шахтный способы разработки 7
1.1.3. «Холодные» способы добычи 8
2.1. Паротепловой метод воздействия на пласт 9
2.2 Исследования в области внутрипластового облагораживания тяжелых нефтей 11
2.3 Промышленные испытания внутрипластового паротеплового каталитического
облагораживания высоковязких нефтей 16
Глава 2. Объекты и методы исследования 18
2.1 Характеристика пластовой нефти 18
2.2 Методы исследования 18
2.2.1 Моделирование процесса акватермолиза с применением лабораторного
автоклава высокого давления 18
2.2.2 SARA-анализ 19
2.2.3 Элементный анализ нефти 19
2.2.4 MALDI-масс-спектрометрия 20
2.2.5 ИК-Спектроскопия 20
2.2.6 Хромато-масс-спектрометрия насыщенных и ароматических
углеводородов 21
2.2.7 Определение вязкости нефти 22
Глава 3. Лабораторное моделирование процесса каталитического акватермолиза высоковязкой нефти 24
3.1 Исследование состава и свойств исходной нефти, разработка и испытание катализаторов на основе различных металлов для облагораживания тяжелой нефти в лабораторных условиях 24
3.2 Исследование влияния катализаторов на реологические параметры нефти в
пластовых условиях 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
Рекомендации 40
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Актуальность темы исследования
В мировой структуре углеводородных ресурсов постоянно увеличивается доля трудноизвлекаемых запасов, к которым в частности относятся высоковязкие нефти (ВВН) и природные битумы (ПБ). Запасы последних в несколько раз превышают запасы легких и маловязких нефтей и являются важнейшей частью сырьевой базы нефтяной отрасли как в России, так и в ряде других нефтедобывающих стран мира. Поэтому разработке залежей таких неконвенциональных ресурсов уделяется все большее внимание
Считается, что из существующих мировых запасов ВВН и ПБ, а это 8 - 9 триллионов баррелей, из которых 900 миллиардов баррелей - это запасы сырой нефти, являются коммерчески годными для добычи и переработки с использованием современных технологий. Россия считается третьей после Канады и Венесуэлы страной по объемам тяжелых углеводородных ресурсов. Балансовые запасы РФ составляют от 47-55 млрд. т. до 214 млрд. т. (последнее - с учетом сверхтяжелых нефтей). Наибольшие запасы тяжелых нефтей (ТН) сосредоточены в Волго-Уральском (60,3 %), Западно-Сибирском (15,4 %) и Северо-Кавказском (11,3 %) бассейнах. Запасы ТН в Республике Татарстан, по разным оценкам, составляют от 1,5 до 7,3 млрд т, причем доля высокосернистых нефтей в этих запасах превышает 97 %. Проблема освоения месторождений ТН крайне актуальна для нашей страны, особенно в «старых» нефтедобывающих регионах на территории европейской части Российской Федерации, где других источников поддержания текущих уровней добычи практически нет. Промышленное освоение ТН идет медленными темпами ввиду низкой рентабельности их освоения.
Добыча указанного сырья осложняется большим числом проблем, связанных с высоким содержанием в нем высокомолекулярных углеводородных и гетеросодержащихсоединений, отсутствием легких фракций, что обеспечивает его малую подвижность в пластовых условиях, также как и в процессах транспортировки и переработки. Особенности состава и свойств ВВН обусловливают поиск нетрадиционных технологий извлечения и переработки подобного сырья.
Проведены исследования паротеплового воздействия на образцы высоковязкой кубинкой нефти при различных условиях и времени воздействия. В результате проведенных исследований:
1. Предложен катализатор на основе переходного металла никеля, который интенсифицирует процессы акватермолиза в пластовых условиях, что приводит к облагораживанию высоковязкой нефти, а именно к снижению вязкости в три и более раза, снижению количества смол и молекулярной массы асфальтенов, увеличению доли насыщенных и ароматических углеводородов.
2. Предложенный прекурсор катализатора обладает хорошей растворимостью в углеводородных растворителях, при этом его раствор остается стабильным долгое время.
3. На ИК-спектрах исходной кубинской нефти, а также нефтей после паротепловой обработки, прослеживается положительное влияние выбранных условий акватермолиза, в особенности при использовании катализатора в результате протекания реакции гидрогенолиза. Происходят значительные изменения в составе смол, а именно уменьшаются показатели окисленности и осерненности, в составе асфальтенов наибольшим изменениям подвергаются ароматические кольца ввиду уменьшения коэффициента конденсированности.
Рекомендации
Для дальнейшего промыслового применения катализатора необходимо провести эксперименты на пилотных установках нефтевытеснения паром при пластовых условиях и на основе полученных данных провести моделирование закачки катализатора с использованием гидродинамической модели месторождения. Все это в совокупности позволит установить оптимальные условия и объем закачки раствора катализатора, и определить предварительный объем дополнительно добытой нефти.
