Труды всероссийской научно — практической конференции «Актуальные вопросы и инновационные решения в нефтегазовой отрасли», Самара 2021 г.

Все статьи сборника

ДЕКАРБОНИЗАЦИЯ НЕФТЯНЫХ КОМПАНИЙ

Кузьмин А.А. (KuzminAA@samnipi.rosneft.ru) Цимбалюк А.Е. (TsymbalyukAE@samnipi.rosneft.ru)
ООО «СамараНИПИнефть», Самара

Аннотация

На объектах нефтегазовой промышленности во время работы котельных, сжигании ПНГ и тд.  образуется углекислый газ (СО2). Для минимизации объема налогообложения и во избежание штрафов за выброс углекислого газа в атмосферу предусматривается его рациональное  использование позволяющие повысить нефтеотдачу скважин.  Предлагается технология Huff & Puff («вдох – выдох») с закачкой углекислого газа (СО2) в нефтяные месторождения. Технология Huff & Puff является полностью экологически безопасной в связи с высокой степенью растворимости СО2 в нефти в пластовых условиях

Во многом продуктивный эффект от применения технологии по закачке углекислого газа (СО2) обусловлен тем, что углекислый газ(СО2) способен растворяться и повышать вязкость в нефти и пластовой воде в большей степени по сравнению с другими газами. Основными причинами снижения вязкости при закачке (СО2) являются разбавление вязкой нефти закачиваемым диоксидом углерода и разрушение эмульсии тяжелой нефти. Коэффициент снижения вязкости системы изменяется в зависимости от температуры, давления и растворимости СО2.

При растворении в нефти углекислый газ(СО2) способствует увеличению нефти в объеме, что в свою очередь способствует вытеснению остаточной неподвижной нефти.

Одним из наиболее перспективных методов увеличения нефтеотдачи является использование CO2 для водогазового заводнения. Углекислый газ (CO2, диоксид углерода, двуокись углерода) – бесцветный газ, тяжелее воздуха. При нормальных условиях имеет плотность 1,98 кг/м³. Углекислый газ не токсичен, запаха не имеет. Диоксид углерода обладает уникальным и крайне полезным для увеличения нефтеотдачи свойством, а именно способностью увеличивать вязкость воды при растворении в ней (при t = 20°С и p = 11,7 МПа вязкость карбонизированной воды составляет 1,21 МПа·с). Вязкость воды возрастает с увеличением в ней концентрации CO2. При увеличении давления углекислый газ начинает активнее растворяться в воде (Рис. 1). Однако растворимость СО2 уменьшается при повышении температуры до 80°С и минерализации воды.

zavisimost-rastvorimosti-uglekislogo-gaza-v-vode-ot-davleniya-i-temperaturyРисунок 1. Зависимость растворимости углекислого газа в воде от давления и температуры (шифр кривых – давление насыщения воды двуокисью углерода) углеводородов (смол, парафинов и т. д.)

В случае же с растворением CO2 в нефти вязкость последней наоборот существенно уменьшается (Рис. 2). Следовательно, уменьшается поверхностное натяжение нефти на границе с водой. Вышеописанные свойства углекислого газа крайне важны при разработке месторождений с высоковязкой нефтью.

zavisimost-vyazkosti-nefti-ot-davleniya-nasyshcheniya-ikh-dvuokisyu-uglerodaРисунок 2. Зависимость вязкости нефти от давления насыщения их двуокисью углерода

Однако, несмотря на все положительные стороны применения углекислого газа для увеличения нефтеотдачи, данная технология имеет свои ограничения, значительно понижающие возможность использования CO2 как агента для газовых методов увеличения нефтеотдачи.

Одним из самых серьезных недостатков является высокая коррозионная активность двуокиси углерода, что приводит к необходимости использовать особое коррозионностойкое оборудование для хранения, транспортировки и нагнетания в пласт диоксида углерода. Соответственно, себестоимость нефти, добытой с помощью данных методов, резко возрастает. Также недостатком применения двуокиси углерода является его способность при неполном смешивании с нефтью экстрагировать из неё легкие углеводороды. В результате чего нефть становится малоподвижной и, соответственно, возрастают затраты на её извлечение. Существенной особенностью применения углекислого газа в процессах повышения нефтеотдачи может являться свойство образовывать кристаллогидраты при насыщении парами воды углекислым газом (СО2).

Этапность применения метода с закачиванием СО2 в пласт представлен на рис. 3.

process-zakachki-gaza-so2Рисунок 3. Процесс закачки газа СО2

На 1-м этапе выполняется непрерывная подача СО2 в добывающую скважину с помощью мобильного насосного агрегата.

На 2-м этапе осуществляется выдержка скважины для обеспечения смешивания СО2 с нефтью и снижением её вязкости.

На заключительном 3-м этапе происходит отбор нефти со сниженной вязкостью.

Применение данного метода позволяет не только увеличивать нефтеотдачу сравнительно дешевым и простым в осуществлении методом, но и окажет значительное положительное влияние на концентрацию углекислого газа в атмосфере.

На данный момент налогообложения в РФ за выброс СО2 в атмосферу не предусмотрен, но уже сегодня европейские предприятия платят миллиарды евро за выбросы CO2 ежегодно, причем стоимость все время растет. Сегодня это около €30 за тонну. В перспективе — €50 и более.

В 2019 году АО «Отрадненский ГПЗ» и АО «Нефтегорский ГПЗ» переработали 711,6 млн.м3/год попутного нефтяного газа (255,5 млн.м3/год и 456,1 млн.м3/год соответственно). Приводя расчет за 2019 год по формулам  1,2,3, если предприятия были бы подвергнуты налогообложению и штрафам за выброс углекислого газа (СО2), предприятия могли потерпеть убытки на сумму 7,851 миллиона руб./год.

  • 711,6 млн.м3 /100*0,838% = 5,96 млн.м3 (углекислый газ)

  • 5,96 млн.м3/1,98 кг/м³ =3,01 млн.кг/год (выброс СО2) =3,01тыс. м3/год

  • 3,01 тыс.м3/год *30 € = 90,35 тыс.€ * 86,9 руб/€ = 7,851 мил.руб./год

Из них:

АО «Отрадненский ГПЗ» — 2,819 миллиона руб./год

АО «Нефтегорский ГПЗ»- 5,032 миллиона руб./год

Список используемых источников информации

  1. Артеменко А.И., Кащавцев В.Е., Фаткуллин А.А. Пароциклическое воздействие как один из приоритетов добычи высоковязкой нефти // Нефтяное хозяйство. 2005. №6. С. 113–115.

  2. Сургучев М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. М.: Недра, 1985. 308 с

  3. Кокорев В.И. Газовые методы – новая технология увеличения нефтеотдачи пластов // Нефтепромысловое дело. – Москва, 2009. – № 11. – С. 24-26.

  4. Васильевский А.В. и др. Комплексный подход к исследованию процессов закачки воздуха в пласт для повышения нефтеотдачи // Нефтяное хозяйство. – 2016. – №. 11. – С. 102-104.

  5. Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений: Учебное пособие для вузов. М., 1999. с. 75.

  6. Закиров С.Н. Теория и проектирование разработки газовых и газоконденсатных месторождений: Учебное пособие для вузов. М.: Недра, 1989. с. 215-220.

  7. Покрепин Б.В. Разработка нефтяных и газовых месторождений. – Волгоград: ИнФолио, 2008. Вафин Т.Р. Совершенствование технологий водогазового воздействия на пласт на нестационарном режиме: дис. … к.т.н. – Бугульма, 2016. – 144 с.

  8. Газоциклическая закачка диоксида углерода в добывающие скважины для интенсификации добычи высоковязкой нефти / Волков В.А., Прохоров П.Э., Турапин А.Н., Афанасьев С.В. // Нефть. Газ. Новации. 2017. № 4. С. 62-66.

  9. Трухина О.С., Синцов И.А. Опыт применения углекислого газа для повышения нефтеотдачи пластов // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 3. – С. 205-209; URL: https://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35849 (дата обращения: 07.11.2017).

  10. Антониади Д.Г. Увеличение нефтеотдачи пластов газовыми и парогазовыми методами // Недра. – 1998.