Альтернативные методы теплового повышения нефтеотдачи: обзор

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Добыча нефти из месторождений с трудноизвлекаемыми запасами всегда остается вызовом для нефтегазовой отрасли в основном из-за одного особого фактора – высокой вязкости нефти, что подразумевает низкую мобильность нефти в пористой среде. С течением времени традиционные методы повышения нефтеотдачи становятся менее эффективными из-за уменьшения запасов легкодоступной нефти и усложнения геологических условий разработки месторождений. В связи с этим применение инновационных методов повышения нефтеотдачи становится более актуальной задачей. В последние десятилетия исследования в этой области показали значительный прогресс, внедрялись различные методы для снижения вязкости нефти. Одним из наиболее эффективных и активно развивающихся подходов в этой области являются термические методы повышения нефтеотдачи. Они основаны на закачке тепловой энергии в пласт с целью снижения вязкости нефти и, следовательно, повышения мобильности, что, в свою очередь, значительно облегчит вытеснение нефти из породы на поверхность.

Несмотря на определенные успехи, достигнутые в использовании различных способов повышения нефтеотдачи при добыче тяжелой нефти, проблема поиска альтернативных методов остается актуальной.

В данной статье представлен обзор альтернативных методов повышения нефтеотдачи, к которым относятся принцип действия электромагнитного нагревания пласта, влияние и эффективность радиоволн и микроволновых частот на пласт и свойства нефти, ультразвуковое воздействие, преимущества и недостатки альтернативных методов, сравнение их с традиционными методами, анализ производительности месторождений, на которых использовались альтернативные методы повышения нефтеотдачи.

Об авторах

Лея Кайрбековна Каиргельдина

Казахстанско-Британский Технический Университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: k.leya424@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-9189-0124
Казахстан, Алматы

Бауыржан Сарсенбекулы

Казахстанско-Британский Технический Университет

Email: b.sarsenbekuly@kbtu.kz
ORCID iD: 0000-0002-8145-0542

PhD

Казахстан, Алматы

Список литературы

  1. Janzen R., Davis M., Kumar A. An assessment of opportunities for cogenerating electricity to reduce greenhouse gas emissions in the oil sands // Energy Conversion and Management. 2020. Vol. 211. doi: 10.1016/j.enconman.2020.112755.
  2. Rezk M.Y., Allam N.K. Impact of nanotechnology on enhanced oil recovery: a mini-review // Industrial & engineering chemistry research. 2019. Vol 58, N 36. P. 16287–16295. doi: 10.1021/acs.iecr.9b03693.
  3. Dong X., Liu H., Chen Z., et al. Enhanced oil recovery techniques for heavy oil and oilsands reservoirs after steam injection // Applied energy. 2019. Vol. 239. P. 1190–1211. doi: 10.1016/j.apenergy.2019.01.244.
  4. Rehman M.M., Meribout M. Conventional versus electrical enhanced oil recovery: a review // Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 2012. Vol. 2, N 4. P. 169–179. doi: 10.1007/s13202-012-0035-9.
  5. Akhmetov R.T, Mukhametshin V.V., Kuleshova L.S. Simulation of the absolute permeability based on the capillary pressure curves using the dumbbell model // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1333, N 3. P. 1–8. doi: 10.1088/1742–6596/1333/3/032001.
  6. Бикбулатова Г.И., Галеев А.С., Болтнева Ю.А., и др. Оптимизация процесса закачки фиксированных объемов жидкости в два направления // Известия Томского политехнического универси- тета. Инжиниринг георесурсов. 2019. Том 330, № 1. С. 134–144. doi: 10.18799/24131830/2019/1/57.
  7. Galiullina I.F., Kadyrov R.R. Technical and economic background for siting production of well-killing liquid at oil fields // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. 194(8). doi: 10.1088/1755-1315/194/8/082013.
  8. Filimonov O.V., Galiullina I.F. Area of reservoir heating during steam cyclic treatment of oil wells // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. 194(8). doi: 10.1088/1755-1315/194/8/082010.
  9. Abernethy E. Production increase of heavy oils by electromagnetic heating // Journal of Canadian Petroleum Technology. 1976. Vol. 15, N 03. doi: 10.2118/76-03-12.
  10. Kasevich R.S., Price S.L., Albertson A. Numerical modelling of radio frequency heating process for enhanced oil production // SPE Western Regional Meeting; Июнь 25–27, 1997; Лонг-Бич, Калифорния. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEWRM/proceedings-abstract/97WRM/All-97WRM/SPE-38311-MS/188693?redirectedFrom=PDF. Дата обращения 10.07.2023.
  11. Islam M.R., Wadadar S.S., Bansal A. Enhanced oil recovery of Ugnu tar sands of Alaska using electromagnetic heating with horizontal wells // International Arctic Technology Conference; Май 29–31, 1991; Анкоридж, Аляска. Режим доступа: https://onepetro.org/speiatc/proceedings-abstract/91IATC/All-91IATC/SPE-22177-MS/52767. Дата обращения 10.07.2023.
  12. Ferri R.P., Uthe M.T. Hydrocarbon Remediation Using Microwaves // SPE/EPA/DOE Exploration and Production Environmental Conference; Ферваль 26–28, 2001; Сан-Антонио, Техас. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEHSSE/proceedings-abstract/01EPEC/All-01EPEC/SPE-66519-MS/134691. Дата обращения 15.07.2023.
  13. Sahni A., Kumar M., Knapp R.B. Electromagnetic Heating Methods for Heavy Oil Reservoirs // 2000 Society of Petroleum Engineers SPE/AAPG Western Regional Meeting; Июнь 19–23, 2000; Лонг-Бич, Калифорния. Режим доступа: https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc719772/m2/1/high_res_d/790586.pdf. Дата обращения 15.07.2023.
  14. Fanchi J.R. Feasibility of reservoir heating by electromagnetic irradiation // SPE Annual Technical Conference and Exhibition; Сентябрь 23–26, 1990; Новый Орлеан, Луизиана. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEATCE/proceedings-abstract/90SPE/All-90SPE/SPE-20483-MS/67836. Дата обращения 15.07.2023.
  15. Das S. Electro-magnetic heating in viscous oil reservoir // International Thermal Operations and Heavy Oil Symposium; Октябрь 20–23, 2008; Калгари, Альберта, Канада. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEITOHOS/proceedings-abstract/08ITOHOS/All-08ITOHOS/SPE-117693-MS/145905?redirectedFrom=PDF. Дата обращения 15.07.2023.
  16. Carrizales M.A., Lake L.W., Johns R.T. Production improvement of heavy oil recovery by using electromagnetic heating // SPE Annual Technical Conference and Exhibition held; Сентябрь 21–24, 2008; Денвер, Колорадо. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEATCE/proceedings-abstract/08ATCE/All-08ATCE/SPE-115723-MS/144877. Дата обращения 15.07.2023.
  17. Ovalles C., Fonseca A., Lara A., et al. Opportunities of downhole dielectric heating in venezuela: Three case studies involving medium, heavy and extra-heavy crude oil reservoirs // SPE International Thermal Operations and Heavy Oil Symposium and International Horizontal Well Technology Conference; Ноябрь 4–7, 2002; Калгари, Альберта, Канада. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEITOHOS/proceedings-abstract/02ITOHOS/All-02ITOHOS/SPE-78980-MS/136634. Дата обращения 15.07.2023.
  18. Sarathi P.S., Olsen D.K. Practical aspects of steam injection processes: a handbook for independent operators. Bartlesville : National Inst. for Petroleum and Energy Research, 1992. 425 p.
  19. Hascakir B. Introduction to thermal Enhanced Oil Recovery (EOR) special issue // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2017. Vol. 154. P. 438–441. doi: 10.1016/j.petrol.2017.05.026.
  20. Butler R.M., Stephens D.J. The gravity drainage of steam-heated heavy oil to parallel horizontal wells // Journal of Canadian Petroleum Technology. 1981. Vol. 20, N 02. P. 90–96. doi: 10.2118/81-02-07.
  21. Hernandez O.E., Farouq Ali S.M. Oil Recovery From Athabasca Tar Sand By Miscible – Thermal Methods // Annual Technical Meeting; Май 15–18, 1972; Calgary, Alberta. Режим доступа: https://onepetro.org/PETSOCATM/proceedings-abstract/72ATM/All-72ATM/PETSOC-7249/5371. Дата обращения 28.07.2023.
  22. Farouq Ali S.F., Abad B. Bitumen recovery from oil sands, using solvents in conjunction with steam // Journal of Canadian Petroleum Technology. 1976. Vol. 15, N 03. doi: 10.2118/76-03-11.
  23. Hascakir B. How to select the right solvent for solvent-aided steam injection processes // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2016. Vol. 146. P. 746–751. doi: 10.1016/j.petrol.2016.07.038.
  24. Turta A.T., Chattopadhyay S.K., Bhattacharya R.N., et al. Current status of the commercial in situ combustion projects and new approaches to apply ISC // J Can Pet Technol. 2007. Vol. 46, N 11. doi: 10.2118/07-11-GE.
  25. Burger J.G. Chemical aspects of in-situ combustion-heat of combustion and kinetics // Society of Petroleum Engineers Journal. 1972. Vol. 12, N 05. P. 410–422. doi: 10.2118/3599-PA.
  26. Vishnumolakala N., Zhang J., Ismail N.B. A Comprehensive Review of Enhanced Oil Recovery Projects in Canada and Recommendations for Planning Successful Future EOR projects // SPE Canada Heavy Oil Conference; Сентябрь, 28 – Октябрь 2, 2020. Режим доступа: https://onepetro.org/SPECHOC/proceedings-abstract/20CHOC/4-20CHOC/D041S009R001/448335. Дата обращения 02.08.2023.
  27. Hascakir B., Babadagli T., Akin S. Field-scale analysis of heavy-oil recovery by electrical heating // SPE Reservoir Evaluation & Engineering. 2010. Vol 13, N 01. P. 131–142. doi: 10.2118/117669-PA.
  28. Hascakir B., Babadagli T., Akin S. Experimental and numerical modeling of heavy-oil recovery by electrical heating // Energy & Fuels. 2008. Vol. 22. P. 3976–3985. doi: 10.2118/117669-MS.
  29. Patent USA №4219 361/ 26.08.80. Sutton W.H., Johnson W.E. Method of improving the susceptibility of a material to microwave energy heating.
  30. Liu C., Sheen D. Analysis and control of the thermal runaway of ceramic slab under microwave heating // Science in China Series E: Technological Sciences. 2008. Vol. 51. P. 2233–2241. doi: 10.1007/s11431-008-0221-7.
  31. Wu X. Experimental and theoretical Study of Microwave Heating of thermal Runaway Materials : dissertation. Blacksburg, Virginia : Polytechnic institute and state university, 2002.
  32. Leiser K.S., Di Fiore R.R., Cozzi A.D., Clark D.E. Microwave Heating Rates of Silicon Carbide/Alumina Cement Susceptors // Proceedings of the 21st Annual Conference on Composites, Advanced Ceramics, Materials, and Structures – B: Ceramic Engineering and Science Proceedings. 2008. Vol. 18, N 4. P. 551–556. doi: 10.1002/9780470294444.ch65.
  33. Peraser V., Patil S.L., Khataniar S., et al. Evaluation of Electromagnetic Heating for Heavy Oil Recovery from Alaskan Reservoirs // SPE Western Regional Meeting; Март 21–23, 2012; Бейкерфилд, Калифорния. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEWRM/proceedings-abstract/12WRM/All-12WRM/SPE-154123-MS/157976. Дата обращения 17.08.2023.
  34. Гиббс Дж.В. Термодинамические работы. Пер. с англ. под ред. В.К. Семенченко. М.–Л. : Гостехиздат, 1950. 492 с.
  35. Месторождения нефти и газа Казахстана / под редакцией Абдуллина А.А. и др. Алматы: Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды, 1999. 323 с.
  36. Hasanvand M.Z., Golparvar A. A critical review of improved oil recovery by electromagnetic heating // Petroleum Science and Technology. 2014. Vol. 32, N 6. P. 631–637. doi: 10.1080/10916466.2011.592896.
  37. Wang Z., Xu Y., Gu Y. Lithium niobate ultrasonic transducer design for Enhanced Oil Recovery // Ultrasonics Sonochemistry. 2015. Vol. 27. P. 171–177. doi:org/10.1016/j.ultsonch.2015.05.017.
  38. Hamidi H., Mohammandian E., Junin R., et al. A technique for evaluating the oil/heavy-oil viscosity changes under ultrasound in a simulated porous medium // Ultrasonics. 2014. Vol. 54, N 2. P. 655–662. doi:org/10.1016/j.ultras.2013.09.006.
  39. Palaev A.G., Shammazov I.A., Dzhemilev E.R. Research of the impact of ultrasonic and thermal effects on oil to reduce its viscosity // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1679, N 5. doi: 10.1088/1742-6596/1679/5/052073.
  40. Ершов М.А., Муллакаев М.С., Баранов Д.А. Снижение вязкости нефти с применением ультразвуковой обработки и химических реагентов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2011. № 4. С. 22–26.
  41. Муллакаев М.С., Салтыков Ю.А., Салтыков А.А., Муллакаев Р.М. Ультразвуковые технологии восстановления продуктивности низкодебитных скважин // Neftegaz.RU. 2020. №2.
  42. Agi A., Junin R., Chong A.S. Intermittent ultrasonic wave to improve oil recovery // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018. Vol. 166. P. 577–591. doi: 10.1016/j.petrol.2018.03.097.
  43. Sivakumar P., Krishna S., Hari S., Vij R.K. Electromagnetic heating, an eco-friendly method to enhance heavy oil production: a review of recent advancements // Environmental Technology & Innovation. 2020. Vol. 20. doi: 10.1016/j.eti.2020.101100.
  44. Singh R., Bahga S.S., Gupta A. Electric field induced droplet deformation and breakup in confined shear flows // Physical Review Fluids. 2019. Vol. 4, N 3. doi: 10.1103/PhysRevFluids.4.033701.
  45. Sahni A., Kumar M., Knapp R.B. Electromagnetic heating methods for heavy oil reservoirs // SPE/AAPG Western Regional Meeting; Июнь 19–22, 2000; Лонг-Бич, Калифорния. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEWRM/proceedings-abstract/00WRM/All-00WRM/SPE-62550-MS/131783. Дата обращения: 03.10.2023.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рисунок 1. Профиль температуры (оФ) после 1 года ЭМ-обогрева

Скачать (150KB)
3. Рисунок 2. Профиль вязкости (Па*с, 1Па*с = 1000 сП) после 1 года ЭМ-нагрева

Скачать (182KB)
4. Рисунок 3. Уровень добычи нефти через 1 год

Скачать (10KB)
5. Рисунок 4. Результаты эксперимента

Скачать (10KB)

© Каиргельдина Л.К., Сарсенбекулы Б., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».