Группа инженеров тяньцзиньского филиала компании CNOOC совместно с исследователями Китайского нефтяного университета (Восточный Китай) проверила эффективность технологии парового заводнения на морских месторождениях тяжелой нефти. Закачка пара в скважины производилась после традиционного заводнения, что позволило значительно увеличить объем извлекаемой нефти на шельфе.
На морских месторождениях тяжелой нефти широко применяется технология традиционного заводнения — закачки воды в пласт для вытеснения нефти. Этот метод относительно недорогой, но имеет ограниченную эффективность: в породе может оставаться до 95% запасов нефти. С целью повышения извлекаемости китайские специалисты предложили использовать паровое заводнение — закачку горячего пара, который нагревает нефть, снижает ее вязкость и облегчает вытеснение. Особенность подхода заключалась в том, чтобы не отказаться от заводнения скважин, а дополнять его, вводя паровую фазу после водяной.
В рамках работы было проведено 11 лабораторных экспериментов в условиях, максимально приближенных к реальным. Для этого использовались трубчатые и объемные резервуары (1D- и 3D-модели), моделирующие геометрию нефтяных пластов. В качестве рабочих сред применялись нефть и пластовая вода, отобранные с месторождения в Бохайском заливе. Все опыты начинались с заводнения, которое продолжалось до достижения заданной степени обводненности (60% или 90%), после чего запускалась фаза закачки пара. В ходе экспериментов варьировались интервал между этапами, скорость закачки пара и наличие специальных химических добавок. Среди добавок использовалась азотная пена, блокирующая каналы с высокой проницаемостью и замедляющая преждевременное прорывание пара, а также вытесняющий реагент, снижающий поверхностное натяжение между нефтью и водой и способствующий более легкому выходу нефти из пор. Под действием пара пласт эффективно прогревался: вязкость нефти, составлявшая около 9100 мПа·с при 25 °C, значительно снижалась, нефть становилась подвижной, давление возрастало, и она начинала активно вытесняться.
Результаты показали, что паровое заводнение после водяного существенно повышает эффективность извлечения нефти. В ряде случаев прирост составил более 55% по сравнению с одной лишь закачкой воды. В 3D-моделях, приближенных по геометрии к реальным условиям, высокая скорость подачи пара обеспечивала более равномерный прогрев значительных объемов породы и рост нефтеотдачи. Дополнительное использование химических добавок дало прибавку к извлекаемости нефти до 5,47% по сравнению с паровым заводнением без добавок.
Тем не менее, несмотря на высокую эффективность, практическое применение технологии на шельфе сопряжено с рядом трудностей. Необходимость использования крупногабаритного оборудования (парогенераторов, теплоизолированных трубопроводов и систем электроснабжения) влечет немалые затраты. Кроме того, высокое потребление топлива для генерации пара приводит к выбросам парниковых газов. Таким образом перед учеными остается задача поиска оптимального баланса между финансовыми и экологическими издержками и максимальной эффективностью нефтедобычи.
