УТИЛИЗАЦИИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ ВОДОГАЗОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРОДУКТИВНЫЙ ПЛАСТ НА СРЕДНЕБОТУОБИНСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ

RECYCLING ASSOCIATED PETROLEUM GAS USING TECHNOLOGY OF WATER AND GAS IMPACT ON THE PRODUCT RESERVOIR AT THE SREDNEBOTUOBINSKOYE OIL AND GAS CONDENSATE FIELD

Vlada Pyatkova

2nd year master's student, Institute of High Technologies, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

Georgy Bozhenkov

scientific supervisor, candidate of chemical sciences, head of the department of Chemical Technology named after. N.I. Yaropolova, Irkutsk National Research Technical University",

Russia, Irkutsk

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается технология водогазового воздействия на пласт на Среднеботуобинском месторождении, в качестве основного метода утилизации попутного нефтяного газа.

ABSTRACT

This article discusses the technology of water-gas stimulation of the formation at the Srednebotuobinskoye field, as the main method of utilization of associated petroleum gas.

Ключевые слова: водогазовое воздействие (ВГВ), попутный нефтяной газ (ПНГ), нефтегазоконденсатное месторождение, утилизация ПНГ.

Keywords:  WAG (Water Alternating Gas Injection), associated petroleum gas, oil and gas condensate field, APG utilization.

Одна из главных проблем в российской нефтегазовой отрасли — сжигание попутного нефтяного газа (ПНГ), который извлекается из недр вместе с нефтью. Ежегодно добывается около 60 миллиардов кубометров ПНГ, но фактически сжигается примерно 12 миллиардов, что сопоставимо с потреблением в некоторых европейских странах, таких как Бельгия, Венгрия и Чехия. В результате сжигания ПНГ в атмосферу выбрасывается около 320 тысяч тонн загрязняющих веществ, что составляет 15 % всех выбросов в стране. По оценкам Министерства природных ресурсов России, в составе ПНГ ежегодно сжигается до 7 миллионов тонн этана, 4 миллионов тонн пропана и 13 миллионов кубических метров гелия, что влечёт значительные экономические потери. Также в районах сжигания ПНГ почвы и растительность подвергаются термическому воздействию.

Проблема утилизации попутного нефтяного газа действительно важна, так как она влияет не только на нефтегазовый сектор, но и на смежные отрасли промышленности. Развитие химического комплекса зависит от обеспечения углеводородным сырьём, на котором производится около 80 % продукции отрасли. Сегодня этой проблеме уделяется большое внимание, применяются различные методы для сокращения сжигания попутного нефтяного газа, как на уровне нефтегазовых компаний, так и на уровне Правительства страны. Однако в некоторых регионах, включая наш, этот вопрос остаётся актуальным, поэтому необходимо использовать эффективные технологии утилизации попутного нефтяного газа. В данной работе рассмотрим применение технологии ВГВ на Среднеботуобинском нефтегазоконденсатном месторождении.

Среднеботуобинское нефтегазоконденсатное месторождение — один из крупнейших активов ПАО НК «Роснефть» в Восточносибирском нефтяном кластере. Оно расположено в Республике Саха (Якутия), в 130 км к юго-западу от Мирного и в 140 км к северо-западу от города Ленск. Месторождение было открыто в 1970 году, а в промышленную эксплуатацию введено в 2013 году. Нефть транспортируется по нефтепроводу протяжённостью более 150 км и  поступает в трубопроводную систему ВСТО. По данным на 2020 году добыча жидких углеводородов составила 4,8 млн тонн, а в дальнейшем планируется выйти на уровень добычи в 5 млн тонн в год. ПНГ является побочным продуктом добычи нефти, и в среднем на 1 тонну нефти приходится от 1,5 - 1100 м³ попутного нефтяного газа, в зависимости от региона добычи [4]. Поэтому эффективное использование ПНГ является главной задачей энергопользования.

Рассмотрим технологию, подробнее, технология ВГВ – это метод утилизации ПНГ, при котором в нефтяной пласт нагнетается попутный нефтяной газ, с данного месторождения, смешанный с водой. Впервые технология ВГВ была реализована в 1957 году в Канаде в песчаном коллекторе для увеличения нефтеотдачи пластов.

Технологию ВГВ можно условно разделить по двум параметрам: по процессу нагнетания и по агенту нагнетания. Агентом может выступать вода, газ + вода, вода + ПАВ, пар и другие.  По процессу нагнетания ВГВ бывает:

1. «Традиционное» -  закачка воды и газа происходит циклически.
2. «Циклическое нагнетание» – когда газ и вода закачиваются поочередно, но в отличии от традиционной закачки в начале закачивается газ, затем вода.
3. «Одновременная закачка воды и газа» – когда через нагнетательную скважину закачивается водогазовая смесь, подготовленная на поверхности.
4. «Попеременное нагнетание воды и газа».
5. «Селективное одновременное нагнетание воды и газа» - когда газ и вода закачиваются вместе через один ствол скважины, но смешение на поверхности не происходит, две фазы закачиваются раздельно с помощью нагнетательной скважины с двойным заканчиванием [1].

Рисунок 1. Классификация технологии ВГВ

На СБНГКМ предполагается использовать технологию ВГВ с одновременной закачкой в пласт водогазовой смеси, подготовленной на поверхности, по примеру Самодуровского нефтяного месторождения ПАО «Оренбургнефть». Там в 2015 году внедрили насосно-эжекторную систему, где вода нагнетается в сопло эжектора насосом кустовой насосной станции ЦНС-240-1422, далее с помощью эжектора смешивается с газом первой ступени сепарации и подается водогазовая смесь на вход дожимного горизонтального многоступенчатого центробежного насоса ЭЦН8-1600-1450 (рисунок 2). 

Рисунок 2. Насосно-эжекторная система Самодуровского месторождения

Рабочие параметры системы: расход воды – 1535 м³/сут., расход газа – до 20000 м³/сут., давление газа на приеме 0,2-0,4 МПа, давление нагнетания смеси – до 13 МПа.

С июля 2015 года установка водогазового воздействия работает непрерывно, закачивая смесь в 11 скважин внешнего распределительного пункта месторождения. Система приспосабливается к изменениям условий работы и полностью использует попутный газ первой ступени сепарации Самодуровского месторождения. Также по трубопроводу компрессором низкого давления на вход системы подаётся ПНГ с соседнего Пономаревского месторождения. Насосно-эжекторная система стабильно функционирует на УПСВ Самодуровского месторождения, не допуская сбоев в работе эжекторов и насосов.

Таким образом, перенимая опыт соседних месторождений и результаты выполненных ранее теоретических и экспериментальных исследований, на основе которых была разработана технология ВГВ с применением насосно-эжекторных систем, можно прийти к выводу, что применение данной технологии на СБНГКМ актуально. Реализацию применения технологии ВГВ рассмотрим на примере кустовой площадки № Z₁ (далее - КП-Z₁). Инфраструктура в районе КП - Z_1, представлена следующими объектами, КП-Z₁ не значительно удалена от БКНС и ГКС, на территории проложен водовод высокого давления и газопровод.

Принцип работы технологии ВГВ на СБНГКМ следующий - вода по существующей системе водоводов поступает от БКНС на кустовую площадку Z₁, газ по газопроводу поступает с УПОГ, далее движущийся поток (вода) и всасываемый поток (газ) подаются на эжектор для смешения (давления потока выравнивается) и далее подается на вход дожимного горизонтального многоступенчатого центробежного насоса (давление увеличивается) и смесь подается в нагнетательную скважину (рисунок 3). Для более эффективного образования мелкодисперсной газовой смеси на выходе, рекомендуется добавить пенообразующие ПАВ в поток воды перед подачей на эжектор (объем ПАВ не должен превышать 2-3% от входящего потока воды)

Рисунок 3. Принцип работы технологии ВГВ на КП-Z₁

Подводя итог изложенной выше информации, можно сделать вывод, что применять данную технологию и по сей день актуально и эффективно, ведь это даст возможность добывать нефть в сложных геологических условиях, при высоком значении остаточных извлекаемых запасов, и эффективно утилизировать ПНГ.

Список литературы:

1. Ирани М.М., Телков В.П. Изучение современных вариантов использования комбинаций газового и традиционного заводнения (водогазовое воздействие и его альтернатива) [электронный ресурс] — Режим доступа – URL: https://www.researchgate.net/publication/357407178_IZUCENIE_SOVREMENNYH_VARIANTOV_ISPOLZOVANIA_KOMBINACIJ_GAZOVOGO_I_TRADICIONNOGO_ZAVODNENIA_VODOGAZOVOE_VOZDEJSTVIE_I_EGO_ALTERNATIVA_Study_of_Modern_Options_for_Using_Combinations_of_Gasflooding_and_T (дата обращения 20.03.2024)
2. Дроздов А.Н., Дроздов Н.А., Увеличение КИН: водогазовое воздействие на пласт [электронный ресурс] — Режим доступа – URL: https://magazine.neftegaz.ru/articles/nefteservis/543646-uvelichenie-kin-vodogazovoe-vozdeystvie-na-plast/?ysclid=lottonzuz3662566401 (дата обращения 01.05.2024)
3. «Таас-Юрях Нефтегазодобыча» расширяет инфраструктуру на Среднеботуобинском месторождении [электронный ресурс] — Режим доступа – URL: https://www.rosneft.ru/press/news/item/214307/ (дата обращения 01.05.2024)
4. Переработка нефтяного газа (ПНГ) [электронный ресурс] — Режим доступа – URL: https://www.grasys.ru/poleznaja-informacyja/spravochnye-materialy/pererabotka-poputnogo-neftyanogo-gaza/ (дата обращения 02.05.2024)