Влияние реагента «экоорганика» на физико-химические свойства высоковязкой нефти башкирского яруса Вишнево-Полянского месторождения
|
Аннотация 2
Содержание 3
Список сокращений 4
Список иллюстраций 5
Список таблиц 7
Введение 8
1 Краткий физико-географический очерк 10
2 Геологическая изученность месторождения 13
3 Геологическое строение 15
3.1 Стратиграфия 15
3.2 Тектоника 18
3.3 Нефтеносность 20
4 Сведения о разработке Вишнево-Полянского месторождения 35
4.1 Характеристика текущего состояния разработки месторождения в целом 35
4.2 Текущее состояние разработки эксплуатационного объекта 40
5 Влияние реагента «экоорганика» на физико-химические свойства высоковязкой нефти
башкирского яруса Вишнево-Полянского месторождения 57
5.1 Физико-химические методы исследования нефтей 57
5.1.1 Определение вязкости 57
5.1.2 Определение процентного содержания воды 58
5.1.3 Определение плотности 61
5.1.4 Определение общего содержания серы 62
5.2 Геохимические методы исследования нефтей 66
5.2.1 Исследование индивидуального молекулярного состава н-парафинов и изопреноидов
(метод газожидкостной хроматографии) 66
5.2.2 SARA-анализ нефтей методом жидкостно-адсорбционной хроматографии 82
5.3 Анализ эффективности применения реагента «эко-органика» на башкирских
отложениях Вишнево-Полянского месторождения нефти 90
5.4 Анализ эффективности применения реагента «эко-органика» на башкирских
отложениях Соседнего нефтяного месторождения 100
Заключение 104
Список использованных источников
Содержание 3
Список сокращений 4
Список иллюстраций 5
Список таблиц 7
Введение 8
1 Краткий физико-географический очерк 10
2 Геологическая изученность месторождения 13
3 Геологическое строение 15
3.1 Стратиграфия 15
3.2 Тектоника 18
3.3 Нефтеносность 20
4 Сведения о разработке Вишнево-Полянского месторождения 35
4.1 Характеристика текущего состояния разработки месторождения в целом 35
4.2 Текущее состояние разработки эксплуатационного объекта 40
5 Влияние реагента «экоорганика» на физико-химические свойства высоковязкой нефти
башкирского яруса Вишнево-Полянского месторождения 57
5.1 Физико-химические методы исследования нефтей 57
5.1.1 Определение вязкости 57
5.1.2 Определение процентного содержания воды 58
5.1.3 Определение плотности 61
5.1.4 Определение общего содержания серы 62
5.2 Геохимические методы исследования нефтей 66
5.2.1 Исследование индивидуального молекулярного состава н-парафинов и изопреноидов
(метод газожидкостной хроматографии) 66
5.2.2 SARA-анализ нефтей методом жидкостно-адсорбционной хроматографии 82
5.3 Анализ эффективности применения реагента «эко-органика» на башкирских
отложениях Вишнево-Полянского месторождения нефти 90
5.4 Анализ эффективности применения реагента «эко-органика» на башкирских
отложениях Соседнего нефтяного месторождения 100
Заключение 104
Список использованных источников
Настоящая работа написана по геолого-геофизическим материалам, собранным в период прохождения производственной в институте геологии и нефтегазовых технологий в научной лаборатории геохимии горючих ископаемых на кафедре геологии нефти и газа им. А.А. Трофимука.
По мере того как запасы обычной нефти в мире продолжают снижаться, всё большее внимание уделяется совершенствованию технологии добычи, транспортировки и переработки тяжёлых нефтей и битумов, прогнозируемые запасы которых могут обеспечить будущее нефтяной промышленности в течение многих десятилетий. Однако высокая вязкость и большая плотность тяжёлых нефтей и природных битумов создают серьёзные препятствия на этом пути.
В настоящее время перед нефтяной геологией стоят такие задачи, которые требуют фундаментального знания природы нефти, ее происхождения и форм нахождения в земной коре.
Знание особенностей физико-химических свойств и состава нефти чрезвычайно важно с позиций организации добычи, промысловой подготовки нефти и выбора направления ее дальнейшей переработки. Для того чтобы избежать потерь на производстве при переходе на другое сырье необходимо заранее оценить ресурсный потенциал данных нефтей, а также их физико-химические характеристики и, соответственно, спланировать наиболее эффективную переработку углеводородов и набор возможных продуктов, а также оценить их качество.
Различия в физико-химических свойствах являются следствием разного молекулярного состава нефтей. В настоящее время новейшие аналитические методы органической химии создали возможности для изучения состава нефтей на молекулярном и атомном уровне и выяснения на этой основе их биохимической природы (исследования углеводородов- биомаркеров).
Первостепенную роль на физико-химический и молекулярный состав нефти оказывает природа органического вещества (ОВ), из которого образовалась нефть (терригенная, морская или смешанная), исходя из состава живых организмов, которые образовали ОВ.
Особенности молекулярного состава нефти, а также закономерности их изменения в пределах изучаемой территории, дают важную информацию относительно генезиса нефтей, что позволяет провести их генетическую типизацию, а также оценить ресурсный потенциал нефтей.
Цель данной работы заключается в подборе эффективной добавки реагента «экоорганика» в водонефтяную эмульсию башкирского яруса Вишнево-Полянского месторождения с целью снижения вязкости.
Для достижения поставленной цели сформулированы основные задачи исследования:
• изучение геологического строения и нефтеносности залежи;
• анализ разработки;
• определение физико-химических свойств нефти (плотность,
вязкость, содержание серы);
• выполнение геохимических методов анализа (хроматография и SARA-анализ);
• анализ полученных результатов по биомаркерным параметрам;
• анализ эффективности применения реагента «эко-органика» на башкирских отложениях Вишнево-Полянского нефтяного и Соседнего нефтяного месторождений с целью снижения вязкости;
• обобщение полученных результатов.
По мере того как запасы обычной нефти в мире продолжают снижаться, всё большее внимание уделяется совершенствованию технологии добычи, транспортировки и переработки тяжёлых нефтей и битумов, прогнозируемые запасы которых могут обеспечить будущее нефтяной промышленности в течение многих десятилетий. Однако высокая вязкость и большая плотность тяжёлых нефтей и природных битумов создают серьёзные препятствия на этом пути.
В настоящее время перед нефтяной геологией стоят такие задачи, которые требуют фундаментального знания природы нефти, ее происхождения и форм нахождения в земной коре.
Знание особенностей физико-химических свойств и состава нефти чрезвычайно важно с позиций организации добычи, промысловой подготовки нефти и выбора направления ее дальнейшей переработки. Для того чтобы избежать потерь на производстве при переходе на другое сырье необходимо заранее оценить ресурсный потенциал данных нефтей, а также их физико-химические характеристики и, соответственно, спланировать наиболее эффективную переработку углеводородов и набор возможных продуктов, а также оценить их качество.
Различия в физико-химических свойствах являются следствием разного молекулярного состава нефтей. В настоящее время новейшие аналитические методы органической химии создали возможности для изучения состава нефтей на молекулярном и атомном уровне и выяснения на этой основе их биохимической природы (исследования углеводородов- биомаркеров).
Первостепенную роль на физико-химический и молекулярный состав нефти оказывает природа органического вещества (ОВ), из которого образовалась нефть (терригенная, морская или смешанная), исходя из состава живых организмов, которые образовали ОВ.
Особенности молекулярного состава нефти, а также закономерности их изменения в пределах изучаемой территории, дают важную информацию относительно генезиса нефтей, что позволяет провести их генетическую типизацию, а также оценить ресурсный потенциал нефтей.
Цель данной работы заключается в подборе эффективной добавки реагента «экоорганика» в водонефтяную эмульсию башкирского яруса Вишнево-Полянского месторождения с целью снижения вязкости.
Для достижения поставленной цели сформулированы основные задачи исследования:
• изучение геологического строения и нефтеносности залежи;
• анализ разработки;
• определение физико-химических свойств нефти (плотность,
вязкость, содержание серы);
• выполнение геохимических методов анализа (хроматография и SARA-анализ);
• анализ полученных результатов по биомаркерным параметрам;
• анализ эффективности применения реагента «эко-органика» на башкирских отложениях Вишнево-Полянского нефтяного и Соседнего нефтяного месторождений с целью снижения вязкости;
• обобщение полученных результатов.
В современном структурном плане Вишнево-Полянское месторождение находится в северо-западной части Вишнево-Полянской структурной террасы и в своем составе объединяет следующие локальные поднятия (структуры III порядка): Каргаринское, Вишнево-Полянское, Сульчинское, Урнякское и Караульное.
На Вишнёво-Полянском нефтяном месторождении продуктивные пласты- коллекторы приурочены к карбонатным отложениям каширского и верейского горизонтов и башкирского яруса среднего карбона, а также к терригенным отложениям тульского, бобриковского горизонтов и турнейского яруса нижнего карбона.
В целом Вишнево-Полянское нефтяное месторождение является многопластовым, сложного геологического строения, с залежами нефти в терригенных и карбонатных отложениях.
Залежи характеризуются различными типами: массивного, массивного с литологическим экраном, пластово-сводового, пластово-сводового с литологическим экраном и литологического.
Анализ разработки показывает, что месторождение находится на стадии разбуривания и ввода запасов в разработку. Наблюдается увеличение уровней добычи нефти и жидкости. Максимальный уровень добычи нефти достигнут в 2017 г и составил 335 тыс.т при обводненности продукции 61 %.
Анализ полученных с помощью физико-химических результатов позволяет проклассифицировать нефть Вишнево-Полянского месторождения как высоковязкую, битуминозную и высокосернистую нефть.
В результате проведенных геохимических исследований органического вещества пород и нефтей были определены различные биомаркеры - унаследованные от организмов биомолекулы или их опознаваемые фрагменты, которые позволили дать характеристику исследуемой нефти Вишнево-Полянского месторождения.
Биомаркерные коэффициенты необходимы для реконструкции состава исходного для нефти ОВ и условий его накопления. Анализ результатов этих исследований является основой для решения задач, касающихся происхождения нефти, что способствует более эффективному планированию геологоразведочных работ на нефть и газ.
Исследуемая нефть характеризуются небольшими значениями параметра П/Ф, который характеризует как тип ОВ, так и режим его накопления на стадии седиментогенеза и диагенеза. Считается, что преобладание пристана характерно для ОВ наземной растительности, а фитана - для ОВ морского происхождения. Источником же этих компонентов является фитол, который входит в состав хлорофилла, в окислительной среде из него происходит образование пристана, восстановительная среда способствует образованию из фитола фитана. В данном случае для исследуемой нефти этот параметр составил 0,56, что указывает на восстановительные условия образования ОВ, генерировавшего нефти, а также преимущественно морской состав биопродуцентов. Это также подтверждается значениями других молекулярных параметров.
График Кеннона и Кессоу продемонстрировал, что исходный образец попал в область сильно восстановительных условий осадконакопления - мелководнооморские водорослевые. Тип исходного ОВ пород сапропелевый, генезис - морской. Это подтверждается и отношением пристана к фитану (П/Ф), которое для всех исследуемых образцов < 1, указывая на восстановительные условия фоссилизации ОВ.
По результатам проведенного группового анализа отмечается небольшое преобладание в составе битумоида смолисто-асфальтеновых компонентов - 50,82%. В составе смол наблюдается преобладание компонентов бензольной фракции. Содержание масляной фракции составляет 48,78%.
Реагент «Экоорганика» с концентрацией 7% и 10% понизил количество смолисто- асфальтеновых компонентов на 10,99% и 12,24%, соответственно, тем самым повысив содержание масляных фракций и улучшив свойства нефти.
Соотношение в нефтях смол и асфальтенов составило 3,6% в исходной нефти и 2,6% для нефти с добавлением реагента с концентрацией 10%, что говорит о высокой устойчивости нефти к образованию отложений асфальтенов, с одной стороны, и снижении устойчивости благодаря реагенту, с другой.
Исходя из полученных данных в ходе проведения лабораторных исследований, можно с уверенностью сказать, что реагент «Экоорганика» вязкость понижает, но незначительно.
Самым эффективным оказалось действие 1% реагента на водонефтяную эмульсию (снижение вязкости на 51 мПа*с или 6%), и 3 % реагента на 15 % воды и нефтяную эмульсию (снижение вязкости 51 мПа*с или 4 %), но использование его в промышленных объемах необходимо подтвердить технико-экономическими показателями.
Для улучшения результатов методики проведения исследования необходимо дополнить ее работами по определению коэффициента вытеснения при помощи фильтрационных установок и подобрать различные модификации добавления другого реагента к уже изученному.
Так же, реагент был опробован на опытном участке Соседнего нефтяного месторождения, на отложениях башкирского яруса, где все добывающие скважины очага дали положительный результат от применения реагента «экоорганика», что дает основание считать его использование в качестве метода увеличения нефтеотдачи эффективным.
На Вишнёво-Полянском нефтяном месторождении продуктивные пласты- коллекторы приурочены к карбонатным отложениям каширского и верейского горизонтов и башкирского яруса среднего карбона, а также к терригенным отложениям тульского, бобриковского горизонтов и турнейского яруса нижнего карбона.
В целом Вишнево-Полянское нефтяное месторождение является многопластовым, сложного геологического строения, с залежами нефти в терригенных и карбонатных отложениях.
Залежи характеризуются различными типами: массивного, массивного с литологическим экраном, пластово-сводового, пластово-сводового с литологическим экраном и литологического.
Анализ разработки показывает, что месторождение находится на стадии разбуривания и ввода запасов в разработку. Наблюдается увеличение уровней добычи нефти и жидкости. Максимальный уровень добычи нефти достигнут в 2017 г и составил 335 тыс.т при обводненности продукции 61 %.
Анализ полученных с помощью физико-химических результатов позволяет проклассифицировать нефть Вишнево-Полянского месторождения как высоковязкую, битуминозную и высокосернистую нефть.
В результате проведенных геохимических исследований органического вещества пород и нефтей были определены различные биомаркеры - унаследованные от организмов биомолекулы или их опознаваемые фрагменты, которые позволили дать характеристику исследуемой нефти Вишнево-Полянского месторождения.
Биомаркерные коэффициенты необходимы для реконструкции состава исходного для нефти ОВ и условий его накопления. Анализ результатов этих исследований является основой для решения задач, касающихся происхождения нефти, что способствует более эффективному планированию геологоразведочных работ на нефть и газ.
Исследуемая нефть характеризуются небольшими значениями параметра П/Ф, который характеризует как тип ОВ, так и режим его накопления на стадии седиментогенеза и диагенеза. Считается, что преобладание пристана характерно для ОВ наземной растительности, а фитана - для ОВ морского происхождения. Источником же этих компонентов является фитол, который входит в состав хлорофилла, в окислительной среде из него происходит образование пристана, восстановительная среда способствует образованию из фитола фитана. В данном случае для исследуемой нефти этот параметр составил 0,56, что указывает на восстановительные условия образования ОВ, генерировавшего нефти, а также преимущественно морской состав биопродуцентов. Это также подтверждается значениями других молекулярных параметров.
График Кеннона и Кессоу продемонстрировал, что исходный образец попал в область сильно восстановительных условий осадконакопления - мелководнооморские водорослевые. Тип исходного ОВ пород сапропелевый, генезис - морской. Это подтверждается и отношением пристана к фитану (П/Ф), которое для всех исследуемых образцов < 1, указывая на восстановительные условия фоссилизации ОВ.
По результатам проведенного группового анализа отмечается небольшое преобладание в составе битумоида смолисто-асфальтеновых компонентов - 50,82%. В составе смол наблюдается преобладание компонентов бензольной фракции. Содержание масляной фракции составляет 48,78%.
Реагент «Экоорганика» с концентрацией 7% и 10% понизил количество смолисто- асфальтеновых компонентов на 10,99% и 12,24%, соответственно, тем самым повысив содержание масляных фракций и улучшив свойства нефти.
Соотношение в нефтях смол и асфальтенов составило 3,6% в исходной нефти и 2,6% для нефти с добавлением реагента с концентрацией 10%, что говорит о высокой устойчивости нефти к образованию отложений асфальтенов, с одной стороны, и снижении устойчивости благодаря реагенту, с другой.
Исходя из полученных данных в ходе проведения лабораторных исследований, можно с уверенностью сказать, что реагент «Экоорганика» вязкость понижает, но незначительно.
Самым эффективным оказалось действие 1% реагента на водонефтяную эмульсию (снижение вязкости на 51 мПа*с или 6%), и 3 % реагента на 15 % воды и нефтяную эмульсию (снижение вязкости 51 мПа*с или 4 %), но использование его в промышленных объемах необходимо подтвердить технико-экономическими показателями.
Для улучшения результатов методики проведения исследования необходимо дополнить ее работами по определению коэффициента вытеснения при помощи фильтрационных установок и подобрать различные модификации добавления другого реагента к уже изученному.
Так же, реагент был опробован на опытном участке Соседнего нефтяного месторождения, на отложениях башкирского яруса, где все добывающие скважины очага дали положительный результат от применения реагента «экоорганика», что дает основание считать его использование в качестве метода увеличения нефтеотдачи эффективным.