Универсальность сверхкритического диоксида углерода в процессе третичной нефтедобычи

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты сравнительного анализа показателей ключевых факторов механизма увеличения нефтеотдачи пластов с использованием газов в сверхкритическом флюидном состоянии, применительно к диоксиду углерода и пропану (пропан/бутановым смесям). Вышеотмеченные факторы, как предмет рассмотрения, включают: растворяющую способность сжатых газов по отношению к нефти и ее компонентам; фазовое поведение бинарных систем, включающих обозначенные вытесняющие агенты и углеводороды нефти; критические параметры бинарных систем I–II типов фазового поведения; сжимаемость диоксида углерода и пропана в условиях осуществления процесса вытеснения нефти в рамках третичной нефтедобычи; вязкость сред, участвующих в обсуждаемом процессе и наконец, набухание нефти в результате ее насыщения газом. Приведены результаты экспериментальной реализации процесса экстракционного извлечения нефти, реализованного в сверхкритических флюидных условиях с использованием в качестве экстрагента диоксида углерода в одном случае и пропана в другом. Установлено, что пропан и пропан/бутановые смеси в сопоставлении с СО2 имеют трех и более кратное превосходство в растворяющей способности по отношению к компонентам нефти в условиях процесса вытеснения; чаще формируют с компонентами нефти предпочтительные для процесса ее извлечения системы с I–II типом фазового поведения; мощность компрессора, затрачиваемая на сжатие диоксида углерода и метана, почти в три и более раза, соответственно, превосходит ту, что необходима при сжатии пропана и, наконец, пропан в условиях вытеснения нефти обладает существенно меньшей вязкостью, что в совокупности указывает на предпочтительность пропана и пропан/бутановых смесей в процессе вытеснения нефти в рамках процесса третичной нефтедобычи.

Об авторах

Ф. М. Гумеров

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Email: gum@kstu.ru
Россия, Казань

З. И. Зарипов

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Email: gum@kstu.ru
Россия, Казань

В. Ф. Хайрутдинов

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Email: gum@kstu.ru
Россия, Казань

Д. И. Сагдеев

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: gum@kstu.ru
Россия, Казань

Список литературы

  1. Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений / Учебник для вузов. М.: Недра, 1998.
  2. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. 4-е изд. М.: Альянс, 2005.
  3. Грушевенко Е. Перспективы развития третичных МУН в мире и в России. М.: Центр энергетики Московской школы управления Сколково, 2021.
  4. Балинт В., Бан А., Долешал Ш., Забродин П.И., Терек Я. Применение углекислого газа в добыче нефти. М.: Недра, 1977.
  5. Жузе Т.П. Роль сжатых газов как растворителей. М.: Недра, 1981.
  6. Orr F.M., Heller J.P., Taber J.J. Carbon dioxide flooding for enhanced oil recovery: promise and problems // JAOCS. 1982. V. 59. № 10. P. 810A.
  7. Сургучев М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. М.: Недра, 1985.
  8. Антониади Д.Г. Увеличение нефтеотдачи пластов газовыми и парогазовыми методами. Краснодар: Советская Кубань, 2000.
  9. Гумеров Ф.М. Перспективы применения диоксида углерода для увеличения нефтеотдачи пластов // Вести газовой науки. 2011. Вып. 2. С. 93.
  10. Гумеров Ф.М. Сверхкритические флюидные технологии: экономическая целесообразность. Казань: АН РТ, 2019.
  11. Behar E., Mikitenko P. Application des fluids supercritiques a la production d′hydrocarbures. Exploitation des gisements par recuperation assistee et applications diverses: petrole, sables, schistes, charbons // Revue de l’institut Fransais du Petrole. 1985. № 1. P. 33.
  12. Kay W.B. Vapor-liquid equilibrium relations of binary systems. The propane-n-alkane systems. n-butane and n-pentane // J. Chem. Eng. Data, 1970. V. 15. P. 46.
  13. Beránek P., Wichterle I. Vapour-liquid equilibria in the propane-n-butane system at high pressures // Fluid Phase Equilibria. 1981. V. 6. P. 279.
  14. Reamer H.H., Sage B.H. Phase equilibria in hydrocarbon systems. Volumetric and phase behavior of the propan-n-decane systems // J. Chem. Eng. Data. 1966. V. 11. № 1. P. 17.
  15. Gumerov F.M., Khairutdinov V.F., Zaripov Z.I. An additional condition of efficiency of the supercritical fluid extraction process // Theor. Found. Chem. Eng. 2021. V. 55. № 3. Р. 348. [Гумеров Ф.М., Хайрутдинов В.Ф., Зарипов З.И. Дополнительное условие эффективности сверхкритического флюидного экстракционного процесса // Теорет. основы хим. технологии. 2021. Т. 55. № 3. С. 273.]
  16. Khairutdinov V.F., Gumerov F.M., Khabriev I.Sh., Gabitov R.F., Farakhov M.I., Gabitov F.R., Zaripov Z.I. Utilization of wood railway sleepers using a supercritical fluid extraction process // Ecology and Industry of Russia. 2020. V. 24. Iss. 9. P. 4. [Хайрутдинов В.Ф., Гумеров Ф.М., Хабриев И.Ш., Габитов Р.Ф., Фарахов М.И., Габитов Ф.Р., Зарипов З.И. Утилизация древесных железнодорожных шпал с использованием сверхкритического флюидного экстракционного процесса // Экология и промышленность России. 2020. Т. 24. № 9. С. 4.]
  17. Меньшутина Н.В. Аэрогели – легкие, волшебные, новые // The Chemical Journal. 2019. № 9. С. 34.
  18. Cohen A.L. Critical point drying // in Principles and techniques of scanning electron microscopy. 1999. P. 44.
  19. Gumerov, F.M., Khairutdinov, V.F., Akhmetzyanov, T.R., Gabitov F.R., Zaripov Z.I., Farakhov, M.I., Mukhutdinov A.V. Supercritical Fluid Propane-Butane Extraction Treatment of Oil Sludge // Russ. J. Phys. Chem. B. 2017. V. 11. № 7. P. 1103. [Гумеров Ф.М., Хайрутдинов В.Ф., Ахметзянов Т.Р., Габитов Ф.Р., Зарипов З.И., Фарахов М.И., Мухутдинов А.В. Сверхкритическая флюидная пропан-бутановая экстракционная обработка нефтяных шламов // Сверхкритические флюиды. Теория и практика. 2016. Т. 11. № 2. С. 75.]
  20. Gumerov F.M., Farakhov M.I., Khayrutdinov V.F., Gabitov F.R., Zaripov Z.I., Kameneva E.E., Akhmetzyanov T.R. Improvement of functionality of carbonate macadam via supercritical fluid impregnation with bituminous compounds // Russ. J. Phys. Chem. B. 2016. V. 10. №7. P. 1053. [Гумеров Ф.М., Фарахов М.И., Хайрутдинов В.Ф., Габитов Ф.Р., Зарипов З.И., Каменева Е.Е., Ахметзянов Т.Р. Пропитка щебня деасфальтизатом нефтяного остатка с использованием сверхкритических флюидов // Сверхкритические флюиды. Теория и практика. 2016. Т. 11. № 4. С. 54.]
  21. Khairutdinov V.F., Akhmetzyanov T.R., Gumerov F.M., Khabriev I.Sh., Farakhov M.I. Supercritical fluid propane-butane extraction treatment of oil-bearing sands // Theor. Found. Chem. Eng. 2017. V. 51. № 3. Р. 299. [Хайрутдинов В.Ф., Ахметзянов Т.Р., Гумеров Ф.М., Хабриев И.Ш., Фарахов М.И.. Сверхкритическая флюидная пропан-бутановая экстракционная обработка нефтеносных песков // Теорет основы хим. технологии. 2017. Т. 51. № 3. С. 288.]
  22. Dickinson N.L., Meyers J.L. Solexol fractionation of menhaden oil // JAOCS. 1952. V. 29. P. 235.
  23. Coenen H., Kriegel E. Application of extraction with supercritical gases in food industry // Chem. Ing. Tech. 1983. V. 55. № 11. P. 890.
  24. Petermann M., Kareth S., Weidner E., Hammer E. Used oil recycling by using supercritical propane // Proceeding of the 6th Intern. Symp. on Supercritical Fluids. 2003. Versailles. PE8.
  25. Konynenburg P.H.V., Scott R.L. Critical lines and phase equilibria in binary Van der Waals mixtures // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1980. V. 298. P. 495.
  26. Williams D.F. Extraction with supercritical gases // J. Chem. Eng. Sci. 1981. V. 36. № 11. P. 1769.
  27. Schwartz C.E. The phase equilibrium of alkanes and supercritical fluids // Thesis in the department of Chemical Engineering at the University of Stellenbosch, 2001.
  28. Dorn R., Brunner G. High-pressure fluid-phase equilibria: experimental methods and systems investigated (1988-1993) // Fluid Phase Equilibria. 1995. V. 106. P. 213.
  29. Gupta R.B., Shim J.-J. Solubility in supercritical carbon dioxide. CRC Press. Taylor & Francis Group, 2007.
  30. Khairutdinov V.F., Gumerov F.M., Zaripov Z.I., Khabriev I.Sh., Yarullin L.Yu., Abdulagatov I.M. Solubility of naphtaline in supercritical binary solvent propane+n-butane mixture // J. Supercritical Fluids. 2020. V. 156. 104628.
  31. Garcia-Gonzalez J., Molina M.J., Rodriguez F., Mirada F. Solubilities of phenol and pyrocatechol in supercritical carbon dioxide // J. Chem. Eng. Data. 2001. V. 46. P. 918.
  32. Хазипов М.Р. Термодинамические характеристики систем процесса сверхкритической флюидной регенерации ионообменного и никель-молибденового катализаторов. Автореф. дис. … канд. техн. наук. Казань: КГЭУ, 2019.
  33. Zilnik L.F., Grilc M., Levec J., Peper S., Dohrn R. Phase-equilibrium measurements with a novel multi-purpose high-pressure view cell: CO2 + n-decane and CO2 + + toluene // Fluid Phase Equilibria. 2016. V. 419. P. 31.
  34. King M.B., Kassim K., Bott T.R., Sheldon J.R., Mahmud R.S. Prediction of mutual solubilities of heavy components with supercritical and slightly subcritical solvents: the role of equations of state and some applications of a simple expanded lattice model at subcritical temperatures // Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1984. T. 88. P. 812.
  35. Khairutdinov V.F., Gumerov F.M., Khabriev I.Sh., Farakhov M.I., Salikhov I.Z., Polishuk I., Abdulagatov I.M. Measurements and modeling of the VLE properties of n-hexadecane in supercritical binary propane+n-butane solvent // Fluid Phase Equilibria. 2020. V. 510. 112502.
  36. Abdulagatov A.I., Stepanov G.V., Abdulagatov I.M. The critical properties of binary mixtures containing carbon dioxide: experimental data // TVТ. 2007. V. 45. Iss. 1. P. 94–138. [Абдулагатов А.И., Степанов Г.В., Абдулагатов И.М. Критические свойства бинарных смесей, содержащих двуокись углерода. Экспериментальные данные // Теплофизика высоких температур. 2007. Т. 45. № 1. С. 94.]
  37. Алексеев Г.Н. Общая теплотехника. М.: Высшая школа, 1980.
  38. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972.
  39. Хапов Д.А., Попова Р.А., Москалев И.Н. Факторы сжимаемости углеводородных газов при малых и умеренных давлениях // Приволжский научный вестник. 2013. Т. 28. № 12-2. С. 75.
  40. Nourozieh H., Kariznovi M., Abedi J. Density and viscosity of Athabasca bitumen samples at temperatures up to 200°C and pressures up to 10 MPa // SPE J. Res Eval & Eng. 2015. V. 18. № 3. P. 375.
  41. Nourozieh H., Kariznovi M., Abedi J. Solubility of n-butane in Athabasca bitumen and saturated densities and viscosities at temperatures up to 200°C // SPE J. 2016. V. 22. № 1. P. 94–102.
  42. Li H., Yang D. Phase behaviour of C3H8-n-C4H10-heavy oil systems at high pressures and elevated temperatures // J. Canadian Petroleum Technology. 2013. V. 52. № 1. P. 30.
  43. Yang P., Li H., Yang D. Determination of saturation pressures and swelling factors of solvent(s)−heavy oil systems under reservoir conditions // Ind. Eng. Chem. Res. 2014. V. 53. P. 1965.
  44. Cao M., Gu Y. Temperature effects on the phase behaviour, mutual interaction sand oil recovery of a light crude oil–CO2 system // Fluid Phase Equilibria 2013. V. 356. P. 78.
  45. Гумеров Ф.М., Зарипов З.И., Хайрутдинов В.Ф. Физико-химическая природа рабочей среды, используемой в сверхкритическом флюидном состоянии для вытеснения третичной нефти // Тез. докл. Межд. научно-практ. семинара “Экспериментальные методы исследования пластовых систем: проблемы и решения” MERSS-2021. М.: ООО Газпром ВНИИГАЗ. 2021. С. 9.
  46. Гумеров Ф.М., Зарипов З.И., Хайрутдинов В.Ф. Физико-химическая природа рабочей среды, используемой в сверхкритическом флюидном состоянии для вытеснения третичной нефти // Вести газовой науки. 2022. № 4. С. 41.
  47. Grigoriev B.A., Gerasimov A.A., Alexandrov I.S., Nemzer B.V. Thermophysical properties of individual hydrocarbons of petroleum and natural gases: properties, methods, and low-carbon technologies. GPP. Elsevier, 2022.
  48. Мардамшин Р.Р., Стенькин А.В., Калинин С.А., Морозюк О.А., Калинин С.А., Скворцов А.С., Усачев Г.А., Метт Д.А. Лабораторные исследования применения попутного нефтяного газа с высоким содержанием СО2 для закачки на Толумском месторождении // Недропользование. 2021. Т. 21. № 4. С. 163–170.
  49. Бичурин А.А. Утилизация попутного нефтяного газа путем закачки водогазовой смеси в пласт // Инженерная практика. 2015. Вып. 6–7.

Дополнительные файлы


© Ф.М. Гумеров, З.И. Зарипов, В.Ф. Хайрутдинов, Д.И. Сагдеев, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах