Универсальность сверхкритического диоксида углерода в процессе третичной нефтедобычи
- Авторы: Гумеров Ф.М.1, Зарипов З.И.1, Хайрутдинов В.Ф.1, Сагдеев Д.И.1
-
Учреждения:
- Казанский национальный исследовательский технологический университет
- Выпуск: Том 57, № 1 (2023)
- Страницы: 48-59
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0040-3571/article/view/138398
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0040357123010050
- EDN: https://elibrary.ru/BMCDDK
- ID: 138398
Цитировать
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
- Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений / Учебник для вузов. М.: Недра, 1998.
- Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. 4-е изд. М.: Альянс, 2005.
- Грушевенко Е. Перспективы развития третичных МУН в мире и в России. М.: Центр энергетики Московской школы управления Сколково, 2021.
- Балинт В., Бан А., Долешал Ш., Забродин П.И., Терек Я. Применение углекислого газа в добыче нефти. М.: Недра, 1977.
- Жузе Т.П. Роль сжатых газов как растворителей. М.: Недра, 1981.
- 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.
- Сургучев М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. М.: Недра, 1985.
- Антониади Д.Г. Увеличение нефтеотдачи пластов газовыми и парогазовыми методами. Краснодар: Советская Кубань, 2000.
- Гумеров Ф.М. Перспективы применения диоксида углерода для увеличения нефтеотдачи пластов // Вести газовой науки. 2011. Вып. 2. С. 93.
- Гумеров Ф.М. Сверхкритические флюидные технологии: экономическая целесообразность. Казань: АН РТ, 2019.
- 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.
- 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.
- Beránek P., Wichterle I. Vapour-liquid equilibria in the propane-n-butane system at high pressures // Fluid Phase Equilibria. 1981. V. 6. P. 279.
- 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.
- 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.]
- 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.]
- Меньшутина Н.В. Аэрогели – легкие, волшебные, новые // The Chemical Journal. 2019. № 9. С. 34.
- Cohen A.L. Critical point drying // in Principles and techniques of scanning electron microscopy. 1999. P. 44.
- 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.]
- 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.]
- 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.]
- Dickinson N.L., Meyers J.L. Solexol fractionation of menhaden oil // JAOCS. 1952. V. 29. P. 235.
- Coenen H., Kriegel E. Application of extraction with supercritical gases in food industry // Chem. Ing. Tech. 1983. V. 55. № 11. P. 890.
- 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.
- 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.
- Williams D.F. Extraction with supercritical gases // J. Chem. Eng. Sci. 1981. V. 36. № 11. P. 1769.
- Schwartz C.E. The phase equilibrium of alkanes and supercritical fluids // Thesis in the department of Chemical Engineering at the University of Stellenbosch, 2001.
- Dorn R., Brunner G. High-pressure fluid-phase equilibria: experimental methods and systems investigated (1988-1993) // Fluid Phase Equilibria. 1995. V. 106. P. 213.
- Gupta R.B., Shim J.-J. Solubility in supercritical carbon dioxide. CRC Press. Taylor & Francis Group, 2007.
- 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.
- 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.
- Хазипов М.Р. Термодинамические характеристики систем процесса сверхкритической флюидной регенерации ионообменного и никель-молибденового катализаторов. Автореф. дис. … канд. техн. наук. Казань: КГЭУ, 2019.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.]
- Алексеев Г.Н. Общая теплотехника. М.: Высшая школа, 1980.
- Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Бичурин А.А. Утилизация попутного нефтяного газа путем закачки водогазовой смеси в пласт // Инженерная практика. 2015. Вып. 6–7.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)