Полиакриламид 30 лет. Содержани общая информация об snf 2A. Общая информация
 Скачать 2.42 Mb.
|
|
Повышение эффективности полимерного заводнения 30 лет опыта в области технологий повышения нефтеотдачи пластов Содержание 1. ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОБ SNF 2 A. Общая информация 3 B. Нефтепромысловое подразделение 3 2. ПОЛИМЕРНОЕ ЗАВОДНЕНИЕ 4 A. Повышение нефтеотдачи пласта: факты и цифры 5 B. Ч то такое полимерное заводнение? 6 C. Заводнение с использованием ПАВ и полимера 6 D. Заводнение с использованием щелочи, ПАВ и полимера 6 3. ПОЛИМЕРЫ SNF И ИХ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 8 A. Сырье 9 B. Процессы полимеризации 9 C. Ассортимент продукции, стабильность разных видов продукции 10 D. Выводы и промежуточные итоги 15 4. ОТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДО РАБОТ ПО ЗАКАЧИВАНИЮ 16 A. Лабораторные испытания: подбор лучшего полимера 17 B. Комплекс полимерного заводнения - от проектирования до эксплуатации 19 5. ВОДООЧИСТКА 22 A. Механическая обработка 23 B. Физико-химическая обработка 24 Заключение 25 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЛИМЕРНОГО ЗАВОДНЕНИЯ 1 Общая информация об SNF С первых дней своего существования компания SNF находилась в состоянии непрерывного роста, став в результате мировым лидером в области полимерных технологий водоочистки, а также повышения нефтеотдачи пластов. Достичь этого удалось благодаря тому, что на всех этапах своего развития компания придерживалась высоких технических и этических стандартов. При разработке стратегии развития мы всегда учитываем экологические и социальные факторы; это позволило SNF стать примером того, как можно достичь стабильного роста, не забывая при этом и об охране окружающей среды. SNF всегда была и по сей день остается независимой компанией, имеющей возможность направлять все денежные поступления на обеспечение максимальных темпов роста. Мы также ориентированы на постоянное усовершенствование химического состава и качества производимой продукции, с тем чтобы она в полной мере отвечала целям наших заказчиков. В основе нашего лидирующего положения также лежит стратегическое партнерство с поставщиками и широкий географический охват, позволяющий нам эффективно обслуживать всех наших клиентов. Высококвалифицированные специалисты SNF каждый день усиленно работают над решением всё новых задач, которые ставит перед нами энергетическая отрасль. От химических изысканий – к рассмотрению концепций, от лабораторных исследований – к работе на месторождениях, от составления проекта – к работам по закачиванию. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЛИМЕРНОГО ЗАВОДНЕНИЯ 3 Общая информация об SHF 1 Краткий обзор деятельности SNF была основана в 1978 г. как частная химическая компания. SNF занимается изготовлением полимеров на основе полиакриламида, предназначающихся для применения в различных областях деятельности, таких как водоподготовка, повышение нефтеотдачи пластов, гидравлический разрыв пласта, горнодобывающая промышленность, косметическая промышленность, бумажное производство, сельское хозяйство и текстильная промышленность. За тридцать лет непрерывного роста компания SNF стала мировым лидером в области полимерных технологий водоподготовки и повышения нефтеотдачи пластов. На сегодняшний день, имея в своем распоряжении более 3300 сотрудников и производственные базы по всему миру, мы способны удовлетворить любые требования заказчиков. SNF всегда вкладывала значительные средства в производственные мощности по всему миру. Нефтепромысловое подразделение SNF Продукция SNF находит обширное применение в рамках нефтегазовой отрасли: z FLODRILL: продукция для приготовления буровых растворов на водной основе. В ассортименте представлены понизитель водоотдачи для буровых и цементных растворов, загустители, растворители, ингибитор глинистых сланцев, модификатор для бентонитовой глины. z FLOJET DR: продукция для понижения сопротивления и производства гидроразрыва пластов. z FLOPERM: продукция для воздействия на пласт (гели, микрогели), для борьбы с пескопроявлением и для выравнивания профиля приемистости. z FLOPAM, FLOQUAT, FLOSPERSE: продукция для замедления процесса образования накипи, коагуляции и флокуляции, снижения содержания эмульсии «масло в воде» и общего количества взвешенных частиц, для осушения нефтеносных песков (тонких хвостов). z FLOPAAM: продукция для повышения нефтеотдачи пластов (технология EOR). В последнее годы наблюдается значительный рост популярности химических технологий повышения нефтеотдачи пласта, особенно полимерного заводнения. Связано это с растущим спросом на источники энергии, и как следствие, с необходимостью в добыче большего количества нефти. В целях удовлетворения этих растущих потребностей компания SNF построила в городе Плакемин (штат Луизиана, США) завод, специализирующийся на производстве продукции для обслуживания именно этого рынка. Компания SNF изготавливает продукцию, представленную как в виде жидкостей (эмульсия «вода в воде» или «вода в масле»), так и в виде твердого вещества (порошки) – с учетом разных требований и возможностей потребителей. В таблице справа дана краткая сравнительная характеристика. Основное различие заключается в содержании активного вещества: это >95% в случае с порошком и только 30% в случае с эмульсией. Работать с эмульсиями, к примеру, на морских объектах, оказывается проще (в таблице отмечено как +, т.е. преимущество), однако, данный вид продукции дороже, чем порошки (в таблице отмечено как -, т.е. недостаток). Андрезьё Продукция Эмульсия Порошок Физ. состояние Жидкость Тверд. вещество Удобство работы + - Содержание активного вещества - + Стоимость - + Место, занимаемое оборудованием + - Капитальные затраты + - Эксплуатационные затраты - + Райсборо Плакемин Полимерное заводнение После того как возможности традиционных методов добычи нефти будут полностью исчерпаны, в залежах по всему миру останется еще примерно 2,0 x 10 12 баррелей (0,3 х 10 12 м 3 ) обычной нефти и 5,0 х 10 12 баррелей (0,8 х 10 12 м 3 ) тяжелой нефти i . Для того чтобы обслуживать растущие мировые потребности в источниках энергии, нефтегазовая промышленность должна обеспечивать извлечение большего количества углеводородов. Существуют различные способы повышения количества извлечения углеводородов, которые могут применяться после наступления естественного истощения. Так, вторичные методы нефтедобычи, к которым относятся закачивание воды или газа, помогают поддерживать давление пласта, необходимое для обеспечения потока углеводородов к добывающим скважинам. Впрочем, на момент завершения данной стадии эксплуатации коэффициент извлечения часто составляет менее 40% от первоначальных запасов нефти. Специально для решения этой проблемы и достижения коэффициента извлечения более 60% разрабатываются третичные методы воздействия на пласт. Полимерное заводнение относится к химическим технологиям повышения нефтеотдачи; это популярный метод (более 40 лет применения в промышленных масштабах), характеризующийся низкой степенью риска, а также совместимостью с самыми разными пластовыми параметрами. Метод заключается в растворении в закачиваемой воде полимера с целью увеличения ее вязкости, а также повышения степени охвата коллектора углеводородов процессом вытеснения. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЛИМЕРНОГО ЗАВОДНЕНИЯ 5 Полимерное заводнение 2 Повышение нефтеотдачи пласта: факты и цифры Метод полимерного заводнения имеет длинную историю промышленного использования. В 80-х годах различные компании активно внедряли технологии полимерного заводнения на своих месторождениях, что было связано с принимаемыми правительством США мерами по налоговому стимулированию предприятий, использующих новые технологии 70-х, 80-х годов. Однако из-за отсутствия всесторонних исследований пластов результаты применения нового метода оказались невпечатляющими, что привело к массовому отказу компаний от использования этой технологии. Возрождение интереса к методу полимерного заводнения произошло в 90-е годы, тогда опытные работы по полимерному заводнению были проведены на нефтяном месторождении Дацин в Китае. В 1992 году компания SNF построила в Дацине крупнейший в мире завод по производству полиакриламида, для нужд Национальной нефтяной компании КНР. Проведение работ по полимерному заводнению в промышленных масштабах началось в 1996 году. На сегодняшний день на месторождении Дацин более 3000 скважин полимерного заводнения, это крупнейшее месторождение, где применяется полимерное заводнение. Прирост добычи нефти составляет 220 000 баррелей в сутки, а прирост коэффициента извлечения нефти - 12%. На сегодняшний день компания SNF, имеющая более 150 рекомендаций от заказчиков по всему миру и 30-летний опыт работы в области полимерного заводнения, может считаться лучшим разработчиком проектов полимерного заводнения. Что такое полимерное заводнение? Полимерное заводнение дает гораздо более заметное повышение нефтеотдачи по сравнению с традиционными технологиями заводнения. Типичный проект полимерного заводнения предполагает смешивание и закачивание полимера, осуществляемое в течение длительного периода времени, пока полимером не будет заполнено ⅓ – ½ от порового объема коллектора. При закачивании в коллектор воды она идет по пути наименьшего сопротивления (обычно это слои, характеризующиеся более высокой проницаемостью) в сторону соседних добывающих скважин, с более низким давлением. Если содержащаяся в пласте нефть имеет более высокую вязкость, чем нагнетаемая вода, то вода будет просачиваться через эту нефть и обходить ее. Это приведет к снижению степени охвата коллектора процессом вытеснения, а также уровня извлечения нефти. Цель закачивания полимеров состоит в увеличении степени охвата коллектора процессом вытеснения и в уменьшении разности подвижности воды и нефти, с получением в конечном итоге соотношения подвижностей, равного единице. Контрольные параметры полимерного заводнения Характеристики коллектора Предпочтительные условия Проницаемость От 50 мД до 10 Д Температура До 120°C Литологический состав Песчаник Вязкость нефти От 10 сП до 10 000 сП Плотность нефти > 15° API Минерализация < 250 000 (общ. кол-во раство- ренных твердых веществ) Нефтенасыщенность > 20% Приемистость Хорошая 6 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЛИМЕРНОГО ЗАВОДНЕНИЯ Полимерное заводнение 2 SP -заводнение SP-заводнение (Surfactant-Polymer) заключается в закачивании ПАВ (часто это смесь из вспомогательных ПАВ, вспомогательных растворителей, стабилизаторов и пр.) с целью понижения значения межфазного натяжения до 10 мН/м. Иногда бывает необходимо с целью снижения минерализации и в частности концентрации двухвалентных ионов в коллекторе сначала выполнять предварительную промывку пресной водой. После предварительной промывки выполняется закачивание ПАВ и полимера; закачивать их можно как отдельными партиями, так и одновременно. ASP -заводнение Компоненты ASP-заводнения (Alkali-Surfactant-Polymer) ASP-заводнение предполагает закачивание раствора, содержащего полимер, щелочь и ПАВ. Цель полимерного заводнения состоит в увеличении охвата процессом вытеснения (по объему), а также в повышении эффективности вытеснения. Цель использования щелочей и ПАВ - извлечение остаточной нефти. Ниже приводятся краткие описания принципов действия каждого из веществ. Полимер Как уже говорилось выше, полимерное заводнение строится на том, что водорастворимые полимеры, находясь в соляном растворе, разворачиваются и набухают, что приводит к загустению раствора. При закачивании в коллектор загущенной воды охват коллектора процессом вытеснения (по объему и мощности) увеличивается. В результате при том же объеме закачивания получается более высокий уровень добычи нефти. Принято считать, что полимеры не способствуют уменьшению остаточной нефтенасыщенности. Однако как показали недавние работы, вязкоупругость полимеров может играть определенную роль в увеличении коэффициента микроскопического вытеснения. ПАВ Молекулы ПАВ (поверхностно-активное вещество) являются амфифильными, состоят из гидрофобного хвоста и гидрофильной головы. Такие молекулы адсорбируются на поверхности раздела нефть-вода и таким образом снижают межфазное натяжение (натяжение, существующее между двумя несмешивающимися жидкостями), что приводит к мобилизации защемленных капель остаточной нефти. К основным критериям, учитываемым при выборе ПАВ, относятся их температурная устойчивость, устойчивость к минерализации и жесткости, а также уровень адсорбции на породе, который должен быть как можно ниже. M= (krw / µw)/ (kro / µo) Где kr= относительная проницаемость (по воде или нефти) µ = кажущаяся вязкость (воды или нефти) Башня на салазках для хранения карбонатов и полимеров ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЛИМЕРНОГО ЗАВОДНЕНИЯ 7 Полимерное заводнение 2 Щелочь При взаимодействии сырой нефти, содержащей кислотные компоненты, с гидроксид-ионами в щелочном растворе образуются карбоксилатные мыла. Эти нефтяные мыла могут адсорбироваться на поверхности раздела нефть-вода и таким образом снижать межфазное натяжение. При совместном использовании щелочи, ПАВ и полимеры взаимно усиливают действие друг друга. Ниже перечисляются ключевые функции каждого из компонентов. Полимер z Повышение вязкости воды ПАВ z Уменьшение межфазного натяжения между нефтью и водой z Изменение смачиваемости породы пласта z Образование эмульсий Щелочи z Взаимодействие с сырой нефтью, с образованием мыл z Увеличение pH и регулирование уровня минерализации z Изменение смачиваемости породы пласта z Изменение химического состава породы пласта, с уменьшением адсорбции В большинстве случаев в отсутствие контроля подвижности заводнение оказывается неэффективным, причем необходимым условием эффективности является добавление полимера. Кроме того, дозы используемых реагентов могут варьировать в широких пределах, часто при большом уровне адсорбции внутри коллектора требуется большое количество ПАВ. Дозировка щелочей также может представлять сложный вопрос, в связи с необходимостью в дорогостоящей системе умягчения воды. Обработка воды при ASP-заводнении Один из тех основных вопросов, которые нужно решать при проектировании ASP-заводнения – это предотвращение образования отложений при заводнении. Повышение pH вследствие закачивания щелочи приводит к осаждению двухвалентных ионов, таких как Ca 2+ и Mg 2+ , с образованием карбонатов и/или гидроксидов. Чтобы предотвратить такие реакции или хотя бы существенно снизить их интенсивность, необходимо осуществлять умягчение закачиваемой воды с целью уменьшения концентрации двухвалентных ионов. Щелочной раствор способствует повышению нефтеотдачи посредством нескольких механизмов: z Эмульгирование и захват z Снижение межфазного трения z Изменение угла смачивания Капиллярное число (N c ) – безразмерное отношение вязкостных и капиллярных сил, показывающее уровень защемления остаточной нефти в пористой среде. N c = V µ / σ где: z V = скорость Дарси z µ = Вязкость вытесняющей фазы z σ = межфазное натяжение между вытесняемой и вытесняющей фазами Полимеры SNF и их химический состав Компания SNF - это мировой лидер в области разработки и производства полимеров. Владея более чем 40% рынка, мы продолжаем развиваться и совершенствовать нашу продукцию и производственные мощности, с тем чтобы иметь возможность удовлетворять постоянно растущий спрос. Наша группа исследований и разработок по сей день занимается усовершенствованием химического состава и свойств существующей продукции, а также разработкой новых, усовершенствованных видов продукции. Кроме того, благодаря своей профильной инженерно- технической группе SNF может строить собственные объекты производства продукции из полиакриламида. Учитывая потребности нефтегазовой отрасли, а также понимая, что каждый углеводородный коллектор имеет свои особенности, мы постоянно работаем над обеспечением совместимости наших полимеров с любыми возможными характеристиками коллектора, в том числе с высокими температурами и с большим содержанием солей. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЛИМЕРНОГО ЗАВОДНЕНИЯ 9 Полимеры SNF и их химический состав 3 Сырье В качестве сырья для синтеза полиакриламидных полимеров используется пропилен, получаемый из сырой нефти. Основным мономером в процессе полимеризации является акриламид. Его получают из акрилонитрила, который в свою очередь является производным пропилена. В результате окислительной реакции из пропилена также может получаться акриловая кислота. На приведенном ниже рисунке показаны различные стадии процесса получения акриламида и акриловой кислоты из нефти. Следует иметь в виду, что себестоимость нашей продукции находится в зависимости от стоимости пропилена и соответственно от цены на нефть. |