Третичный период – Журнал «Сибирская нефть»

Третичный период

Текст: Александр Алексеев
Фото: GETTY IMAGES
Инфографика: Дарья Гашек

ПАВ-полимерное заводнение — перспективная технология увеличения нефтеотдачи, способная продлить жизнь многих месторождений в Западной Сибири и повысить эффективность недропользования. Компания «Салым Петролеум Девелопмент», совместное предприятие «Газпром нефти» и Shell, стала пионером в применении этого метода в России, успешно реализовав пилотный проект на Западно-Салымском месторождении. Дальнейшее тиражирование технологии будет зависеть от наличия экономических стимулов.

Значение третичных методов увеличения нефтеотдачи (МУН) для будущего российской нефтянки переоценить сложно. Особенно актуальными они могли бы стать на месторождениях Западной Сибири, многие из которых находятся в стадии падающей добычи и сильно обводнены. Применение современных МУН позволит продлить жизнь таким месторождениям, а значит, не просто получить прибыль, но и поддержать экономику и социальное благополучие целого ряда нефтедобывающих регионов. Однако сегодня развитие третичных МУН сдерживается отсутствием доступных отечественных технологических решений, а также экономических стимулов для их разработки.

Один из видов третичных МУН — закачка в пласт водного раствора химреагентов, например поверхностно-активных веществ (ПАВ), полимеров и соды (так называемое ASP-заводнение, если речь идет о закачке всех трех типов компонентов). Первые результаты экспериментальных и промысловых исследований по применению ПАВ как добавок при заводнении нефтяных пластов были опубликованы в США в 1940–50-х годах. В СССР способы улучшения вытесняющей способности воды за счет добавки различных активных примесей начали изучать в 1960-х.

Технология ASP появилась на Западе в начале 1980-х, вызвав стремительный рост числа проектов химического заводнения. Однако в то время она была еще несовершенна, требовала использования большего количества реагентов и стоила слишком дорого. С тех пор эффективность ASP значительно выросла. Сегодня технология применяется в первую очередь в таких странах, как США и Канада. Некоторое количество проектов реализуется в Европе и на Ближнем Востоке.

Наибольшее распространение технология получила в Китае. Так китайская компания CNPC имеет большой опыт применения технологий химического заводнения на Дацинском месторождении. Сегодня на этом активе действует 79 площадок по закачке полимеров и 42 — по закачке ASP. 10% нефти на месторождении Дацин добывается с использованием химических МУН.

Как действует ПАВ?

Молекулы воды и нефти отталкиваются друг от друга, поэтому полностью смыть нефть водой невозможно. Молекулы поверхностно-активных веществ (ПАВ) с одного конца гидрофильны, то есть притягиваются к молекулам воды, с другого — гидрофобны и липофильны (отталкиваются от воды, но притягиваются к жирам или нефти). Это уникальное свойство позволяет им снижать поверхностное натяжение между водой и нефтью. В результате крупные капли нефти разрываются водой с ПАВ на все более мелкие капельки. По тому же принципу действуют и моющие вещества, которые также содержат ПАВ. Вода не может смыть жирное загрязнение, так как гидрофобные молекулы жира отталкивают воду. Однако, вооружившись ПАВ, вода начинает отрывать от грязных пятен маленькие кусочки и уносит их с собой.

Салымский успех

Пилотный проект по повышению нефтеотдачи пласта с помощью метода ASP был реализован в Западной Сибири компанией «Салым Петролеум Девелопмент» (СПД) — дочерним предприятием «Газпром нефти» и Shell.

Предварительные итоги проекта подвели в конце 2017 года. С использованием ASP-заводнения на Салымском нефтепромысле было добыто 3 тыс. тонн нефти, коэффициент извлечения нефти (КИН) на пилотном участке достиг 67%, из них эффект от применения МУН составил 15%.

«Мы специально выбрали для эксперимента полностью выработанный участок месторождения. В рамках проведения опытно-промышленных работ обводненность добывающих скважин, на которых СПД опробовал технологию ASP, снизилась с 98 до 92% с минимальным значением в 88%, — рассказывает начальник управления геологии и разработки месторождений СПД Яков Волокитин. — Это подтверждает, что ASP можно успешно применять на Салымской группе месторождений, а также на других лицензионных участках региона с высокой обводненностью».

Добыча нефти при ASP-заводнении

Добыча нефти при ASP-заводнении

Благодаря проекту компания стала пионером в применении технологии ПАВ-полимерного заводнения в России. Однако путь к успеху оказался достаточно длинным. Проект был начат в 2008 году. Для актива тогда рассматривали разные МУН, но исследования показали, что оптимальный вариант — именно ASP-заводнение. «Вязкость нефти здесь мала, что делает применение тепловых методов нецелесообразным, — поясняет Яков Волокитин. — Закачка азота, СO2 или дымовых газов не принесла бы значительной дополнительной добычи, так как при существующем пластовом давлении невозможно добиться условий, необходимых для смешивания газа с нефтью. Чистое полимерное заводнение на поздней стадии разработки месторождения также не принесло бы существенного эффекта».

В лабораторных условиях было подобрано ПАВ, подходящее для условий актива. Испытания на керне и полевые испытания в 2009 году показали хорошие результаты. Затем, в 2012-м, началась реализация пилотного проекта: были построены добывающая и нагнетательные скважины, а также скважины для наблюдения за ходом закачки и отбора проб, смонтирована установка смешения компонентов раствора ASP. В процессе реализации проекта была модифицирована сама технология. «Мы учились, набирали компетенции и в результате решили отказаться от соды в составе смеси», — рассказывает начальник отдела перспективных МУН Научно-технического центра «Газпром нефти» Андрей Громан. Это позволит упростить логистику, решить проблемы с солеотложениями на оборудовании, однако выдвигает новые требования к реагентам. Новый коктейль ПАВ должен работать в жесткой воде без слишком сложной и дорогой водоподготовки. Поиск оптимальных компонентов такой смеси идет в настоящее время.

Российский рецепт

Ситуация осложняется тем, что подходящие для химического заводнения ПАВ в России не производятся. На Западном Салыме были применены ПАВ компании Shell, но они достаточно дороги. Планы по созданию собственного производства российских ПАВ есть у «СИБУРа» (проект «РусПАВ»). Компания сотрудничает с западными и китайскими производителями химических реагентов, изучая их опыт и тестируя различные виды веществ с точки зрения возможности их применения (в том числе на активах «Газпром нефти») и организации производства в России. Кроме того, «Газпром нефть» совместно с партнерами — СПД, Тюменским государственным университетом и компанией «Норкем» — также реализует программу по созданию отечественных ПАВ. В результате этой работы уже синтезировано 11 новых веществ, способных заменить зарубежные аналоги. Их физико-химические свойства были протестированы, два из них признаны перспективными для ПАВ-полимерного заводнения и переданы для исследований на керне.

Алексей Говзич
Алексей Говзич,
генеральный директор «Салым Петролеум Девелопмент»

Можно с уверенностью говорить, что с технической точки зрения пилотный проект ASP оказался успешным. Мы доказали, что эта технология повышения нефтеотдачи работает в условиях Западно-Сибирской нефтеносной провинции. Сейчас мы собираем и анализируем всю полученную в рамках пилотного проекта информацию и вскоре представим итоговые результаты эксперимента нашим акционерам и ключевым представителям государственных органов. Эти результаты наглядно покажут преимущества применения подобных методов рационального использования недр, для дальнейшего масштабирования которых необходим пересмотр существующей системы налогообложения.

Однако поиски продолжаются. «Пока мы рассмотрели только один класс веществ. На очереди еще пять видов ПАВ, которые также будут исследованы», — рассказывает Андрей Громан. Параллельно тестируется продукция ряда зарубежных производителей. Цель — снизить стоимость коктейля ПАВ, чтобы улучшить экономические показатели технологии.

Пока же технология остается слишком дорогой, чтобы перейти к ее тиражированию без государственной поддержки. Существующее налогообложение не предполагает льгот для таких проектов, а значит, делает применение технологии ПАВ-полимерного заводнения нерентабельным.

В ожидании льгот

В странах, где применяются третичные МУН, существуют разные подходы к их льготированию за счет снижения роялти, налогов на добычу полезных ископаемых (НДПИ), других налогов. Так, например, в штате Арканзас (США) при возврате в добычу остановленных более чем на 12 месяцев добывающих скважин предоставляются налоговые каникулы по НДПИ на 10 лет. В Луизиане предоставляется освобождение от налога при применении третичных МУН до достижения окупаемости скважин. В Канаде, провинция Альберта, применение третичных МУН может давать снижение ставки роялти вплоть до 88% на максимальный срок в 7,5 лет. В Аргентине нефтяные компании при применении третичных МУН получают компенсацию, равную 50% от роялти.

Однако до СПД опыта применения химического заводнения в Западной Сибири не было. Соответственно, не было и необходимых данных для того, чтобы сконструировать льготу. «Понимание того, что применение современных МУН требует налоговых льгот, у федеральных органов власти есть. Однако, чтобы получить такие льготы, нам необходимо представить веские обоснования, — рассказывает начальник аналитического управления „Газпром нефти“ Вадим Митрошин. — Салымский проект дал необходимые данные для того, чтобы обосновать льготу, которая будет выгодна как недропользователю, так и государству. Снижение налогов должно компенсироваться ростом добычи и, как следствие, дополнительными поступлениями в бюджет».

Лабораторная работа

Подбор ПАВ, точнее их смеси, для химического заводнения — сложная многоэтапная процедура, которую необходимо проводить для каждого месторождения индивидуально. Необходимо учесть множество факторов: свойства нефти и породы, минерализацию воды, температуру, давление, проницаемость и пористость коллектора.

Для Западной Сибири характерны сравнительно высокие температуры пласта, поэтому особенно важны лабораторные исследования на температурную стабильность реагента. Пробирки с водным раствором ПАВ помещают в печь на период от нескольких недель до нескольких месяцев, затем тестируют на изменение физико-химических свойств.

При испытаниях ПАВ оценивают их способность создавать из нефти и воды микроэмульсию. При добавлении ПАВ в пробирку возникает промежуточная зона из мелких капелек нефти, плавающих в воде. Чем больше эта зона, меньше размер капель (он должен составлять менее 200 нм) и ниже межфазное поверхностное натяжение, тем лучше.

Чтобы исследовать, как коктейль ПАВ влияет на фильтрационные свойства, используется керн, полученный из скважин месторождения. На нем всю процедуру ASP-заводнения проводят в миниатюре: образец породы сначала насыщают нефтью, затем при помощи пластовой воды вытесняют максимально возможное количество нефти, далее закачивают раствор ПАВ, чтобы высвободить защемленную нефть, потом полимер для ее вытеснения и, наконец, воду для того, чтобы поддержать давление и выжать из породы максимум освобожденной нефти. Полученный объем нефти измеряют и оценивают КИН.

Среди дополнительных положительных эффектов от введения таких льгот — рост эффективности недропользования (продление жизни старых обводненных месторождений), а также развитие смежных отраслей химической промышленности, импортозамещение (локализация производства). Появление спроса на специализированные ПАВ даст возможность создать производства на территории России, что в конечном итоге позволит снизить себестоимость технологии и, вполне возможно, в перспективе сделать ее окупаемой уже без льгот.

Пока специалисты говорят о возможности снижения ставки НДПИ для нефти, добываемой с использованием метода ASP, — в виде либо понижающего коэффициента, либо вычета. Также существует возможность применения так называемых отрицательных акцизов на используемые химические реагенты: такой акциз уплачивается при покупке сырья, а в дальнейшем возвращается нефтяной компании в виде налогового вычета.

В любом случае введение льготы — процесс небыстрый, так как он требует внесения изменений в Налоговый кодекс. «Для этого потребуется разработать проект закона. Он должен пройти межведомственное согласование и получить одобрение правительства. На это уйдет не менее полугода, а с учетом предстоящей смены правительства, может, и больше, — отмечает начальник управления по обеспечению взаимодействия с федеральными органами государственной власти „Газпром нефти“ Антон Жаринов. — Затем рассмотрение в Госдуме — это еще полгода-год».

Развитие ПАВ-полимерного заводнения входит в стратегические интересы «Газпром нефти», и салымский проект уже не единственный в своем роде. Так, например, подбор подходящего реагента ПАВ идет для Холмогорского месторождения. В качестве партнера по разработке химии выступает компания BASF. Поиском решений для этого актива также занимается «СИБУР» в сотрудничестве с рядом крупных зарубежных производителей.

Глоссарий

Третичные методы увеличения нефтеотдачи (МУН) — технологии нефтедобычи, повышающие продуктивность нефтяных скважин за счет искусственного поддержания энергии пласта или искусственного изменения физико-химических свойств нефти. Делятся на три категории: тепловые, химические и газовые. Тепловые методы — введение в пласт тепла (горячей воды, пара) для уменьшения вязкости нефти. При газовых методах в пласт закачивается газ (природный газ, азот или CO2) для улучшения процесса вытеснения нефти. Химические МУН предусматривают закачку в пласт водного раствора химреагентов.

Заводнение — закачка в нефтяной пласт субстанции (обычно воды) для поддержания пластового давления и эффективного вытеснения нефти к добывающим скважинам.

ASP-заводнение (англ. ASP — alkaline-surfactant-polymer flooding, щелочь-ПАВ-полимерное заводнение) — химический метод повышения нефтеотдачи. Технология предполагает последовательную закачку в пласт поверхностно-активных веществ и щелочи, затем полимера и, наконец, воды. Основная функция щелочи (соды) — не дать дорогостоящему ПАВ задерживаться в породе пласта и тем самым снизить его потери. ПАВ помогает мобилизовать остаточную (защемленную) нефть — вымывает ее из пор, в которых та удерживается капиллярными силами. Полимер вытесняет мобилизованную нефть и одновременно не дает воде прорваться к скважине. Вода поддерживает необходимое давление для дальнейшего вытеснения нефти. Вариант технологии без закачки щелочи называется ПАВ-полимерным заводнением (SP-заводнением).

Коэффициент извлечения нефти (КИН) — отношение величины извлекаемых запасов к величине геологических запасов. Средний КИН в мире составляет 0,3–0,35 (30–35%). Применение современных МУН позволяет увеличить этот показатель до 0,7 для некоторых месторождений.

Обводненность скважин — относительное содержание воды в добываемой жидкости, выраженное в процентах.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ