Проект всероссийского масштаба

Одним из наиболее актуальных и перспективных проектов, который позволит нашему университету подняться на принципиально новый, высокий уровень в области физического моделирования, является создание уникального Центра исследований керна, включающего в себя огромную материально-техническую базу для изучения пластовых систем.

В его состав включены три лаборатории, у каждой из которых свое направление деятельности. А именно: лаборатория методов повышения нефтеотдачи пластов и лаборатория исследования пластовых систем — совместные лаборатории ООО «НИПИ нефти и газа УГТУ» и кафедры РЭНГМиПГ УГТУ и лаборатория «Петрофизика» геологоразведочного факультета УГТУ. Кроме того, предусмотрена совместная лаборатория предварительной подготовки кернового материала к лабораторным исследованиям.

Центр исследования керна предназначен для реализации двух основных направлений: это научно-исследовательская деятельность профессорско-преподавательского состава УГТУ и обеспечение учебного процесса студентов, магистров и аспирантов Института нефти и газа и геологоразведочного факультета УГТУ.

В свое время Леонид Михайлович Рузин основательно занимался созданием и обоснованием термического метода, позволившего существенно повысить нефтеотдачу пласта на Ярегском месторождении высоковязкой нефти. Тогда в составе института «ПечорНИПИнефть» функционировала специальная лаборатория тепловых методов повышения нефтеотдачи пласта. К слову сказать, в подобной лаборатории, будучи молодым ученым, работал ректор УГТУ, доктор технических наук, профессор Н.Д. Цхадая, собирая материал для будущей диссертации. В «лихие 90-е» из-за отсутствия надлежащего финансирования деятельность лаборатории тепловых методов была прекращена, а ее оборудование пришло в полную негодность. И только теперь благодаря усилиям коллектива ухтинского университета появилась возможность создания в нашем Тимано-Печорском регионе не только лаборатории повышения нефтеотдачи пласта, но и крупномасштабного Центра по исследованию керна и пластовых систем, который позволит нашему университету значительно продвинуться в этом направлении.

Создание Центра стало возможно благодаря победе УГТУ в конкурсе «Кадры для регионов». Средства на закупку лаборатории повышения нефтеотдачи пласта, входящей в Центр, были получены по федеральной программе «Кадры для регионов» при софинансировании более 5 млн рублей за счет предприятия, созданного при УГТУ по Федеральному закону №217 ФЗ ООО «НИПИ нефти и газа УГТУ». На данный момент проведен открытый тендер на поставку оборудования. Поставка оборудования намечена на август 2014 года к тому времени уже должен быть закончен ремонт в помещении мастерских горно-нефтяного колледжа УГТУ, где планируется разместить лаборатории. После чего для начала работ необходимо будет получить аттестат Федеральной службы по аккредитации. На данный момент лабораторией заинтересовались крупные нефтегазовые компании, такие как ОАО «ЛУКОЙЛ» и ОАО «Роснефть».

Новый этап в термошахтной технологии

Актуальность освоения и ввода в активную разработку залежей ВВН на территории Тимано-Печорской нефтагазоносной провинции обусловлена тем, что их доля в общих запасах компании ОАО «ЛУКОЙЛ» превышает 50%.

Здесь в промышленной разработке находятся два крупных месторождения аномально вязкой нефти — Ярегское и пермо-карбоновая залежь Усинского месторождения с остаточными геологическими запасами нефти свыше 900 млн т. Кроме того, не менее 300 млн тонн приурочены к группе разведанных месторождений вала Сорокина (Варандей, Торавей, Наульское, Лабоганское и др.).

Еще в 70-е годы, когда возможности традиционного метода разработки Ярегского месторождения были исчерпаны (за 30-летний период применения шахтного метода было отобрано всего 5% нефти), встал вопрос о создании принципиально новых технологий, которые позволили бы существенно повысить нефтеотдачу залежи, содержащей аномально вязкую нефть, в тысячи раз превышающую вязкость воды. В то время у нас не было опыта разработки подобных залежей, хотя уже тогда в воздухе носилась идея воздействовать на пласт теплом для снижения вязкости нефти.

В 1971 году мне было предложено возглавить созданную в структуре института «ПечорНИПИнефть» лабораторию тепловых методов, перед которой была поставлена задача по научному обоснованию и созданию термического метода разработки Ярегского месторождения. В последующем, когда началось освоение пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения, также содержащей аномально вязкую нефть, нашей лаборатории было поручено решение не менее сложной задачи по созданию эффективной технологии повышения нефтеотдачи пермо-карбоновой залежи. Следует отметить, что технология теплового воздействия на нефтяные пласты считается одной из наиболее сложных в связи с большим разнообразием и недостаточной изученностью происходящих в пласте процессов.

Мы понимали, что без знания механизма нефтеотдачи, закономерностей и роли в нефтеотдаче тех процессов, которые происходят в нефтяном пласте при воздействии на него теплом, невозможно создание научно обоснованной технологии разработки залежи. Любая технология должна быть основана на использовании определенных процессов нефтеизвлечения, играющих наиболее важную роль в нефтеотдаче.

Поэтому с самого начала деятельности лаборатории тепловых методов мы организовали системные лабораторные исследования, в процессе которых изучался механизм нефтеотдачи этих двух месторождений, одно из которых представлено терригенным, а другое карбонатным коллектором. Для проведения таких исследований нами были созданы две лабораторные установки, которые позволяли проводить исследования различных процессов нефтеизвлечения при высоких термобарических параметрах: давлении до 15,0 МПа и температурах до 350оС.

В процессе лабораторных исследований, которые проводились в течение 20 лет, нами были изучены основные факторы, участвующие в нефтеотдаче Ярегского и пермо-карбоновой залежи Усинского месторождении. Только опираясь на эти исследования, нам удалось создать научную базу, позволившую обосновать термошахтную технологию и эффективные технологии разработки Усинского месторождения. Созданные и освоенные в 70-80-е годы уникальные технологии до сих пор остаются наиболее эффективными.

К сожалению, в середине 90-х годов из-за отсутствия финансирования лабораторные исследования были прекращены, а лабораторные установки пришли в полную негодность. Одновременно были по существу приостановлены на длительный период серьезные научные исследования по совершенствованию технологий разработки двух наших самых крупных месторождений, огромный потенциал которых до сих пор в должной мере не используется.

За прошедшее время существенно изменилось текущее состояние разработки месторождений, одновременно появились новые идеи, стимулированные большими достижениями в области разработки залежей ВВН и битумов, достигнутыми в Канаде, США, Китае и других странах.

Еще в 2007 г., после моего перехода из института «ПечорНИПИнефть» в УГТУ, проблема освоения ресурсов ВВН и битумов была выдвинута в число приоритетных направлений деятельности университета. С этого времени в университете ежегодно проводятся межрегиональные научно-технические конференции по проблеме разработки месторождений ВВН и битумов. Нами также создан и успешно функционирует Инновационо-образовательный центр высоковязких нефтей и битумов. Сотрудниками Центра выполнен ряд научно-исследовательских работ по договорам с ООО «Лукойл-Коми», «СеверНИПИгазом», «Волго-Камским отделением РАЕН», ЗАО «Чедтыйнефть».

Основной объем НИР направлен на повышение эффективности разработки Ярегского месторождения. В настоящее время это особенно актуально, учитывая неблагоприятную ситуацию, сложившуюся в последние годы на этом месторождении (падение добычи нефти, рост паронефтяного отношения), связанную, на наш взгляд, с неэффективностью реализуемой в промышленном масштабе подземно-поверхностной системы разработки.

Сотрудниками Центра под руководством аспиранта кафедры РЭНГМиПГ Сергея Дуркина была впервые разработана геологофильтрационная модель сложного ярегского пласта, с помощью которой было выполнено численное моделирование различных вариантов термошахтной разработки месторождения. В результате выполненных работ удалось обосновать эффективность и оптимальные параметры новой термошахтной технологии — одногоризонтной системы с термоизолированными трубами.

Следует отметить, что возможность использования современных методов научного обоснования разработки нефтяных месторождений путем моделирования появилась после того, как при поддержке ректора УГТУ, профессора Н.Д. Цхадая удалось приобрести дорогостоящий коммерческий программный продукт CMG.

Главным достижением нашего Центра является не только научное обоснование новой технологии разработки Ярегского месторождения, но и внедрение этой технологии на опытном полигоне УГТУ, функционирующем с 2011 года на нефтешахте №2. Полученные результаты подтверждают перспективность испытываемой технологии. По опытному участку УГТУ получен в 2,7 раза больший прирост нефтеотдачи, чем по аналогичному участку, разрабатываемому по подземно-поверхностной технологии. При этом среднее паронефтяное отношение по опытному участку примерно в два раза меньше, а средний темп отбора нефти в 1,7 раза больше. За 2 года опытных работ на опытном участке УГТУ дополнительно за счет применения новой технологии добыто 24 тыс. т нефти и сэкономлено 104 тыс. т пара.

Технико-экономический анализ показал, что перевод залежи на одногоризонтную систему, разработанную и внедренную сотрудниками университета, позволит снизить капитальные затраты на подготовку площадей в 1,8 раза, уменьшить на 15-20% эксплуатационные расходы за счет исключения затрат на капитальный ремонт поверхностных скважин и сокращение затрат на восстановление горных выработок, а также снизить паронефтяное отношение в 1,5 — 1,6 раза и, главное, исключить прорывы пара в горные выработки и обеспечить безопасность работ в шахте.

Накопленный ранее опыт создания технологий разработки Ярегского и Усинского месторождений, с учетом мирового опыта, показал, что не менее важным компонентом научных исследований, без которого невозможно обоснование принципиально новых технологий, является проведение экспериментальных исследований на современных лабораторных установках. В последнее время производство специальных установок, позволяющих проводить исследования методов повышения нефтеотдачи при высоких термобарических параметрах, используемых при разработке залежей ВВН и битумов, организовано в России с помощью различных зарубежных компаний.

Несмотря на понимание важности и попытки решения этого вопроса со стороны руководства УГТУ, до последнего времени не удавалось изыскать необходимые средства для приобретения дорогостоящих лабораторных установок.

Такая возможность появилась после того, как университет выиграл конкурс «Кадры для регионов». Основную долю финансовых средств, выделенных для создания образовательной программы «Освоение ресурсов высоковязких нефтей и битумов» (направление магистратуры в УГТУ), решено было направить на приобретение лабораторных установок и создание Центра исследований керна и пластовых систем.

Необходимо отметить неоценимую роль в организации и софинансировании этого Центра со стороны ООО «НИПИ нефти и газа УГТУ». Благодаря их участию в настоящее время решен вопрос о приобретении целого комплекса оборудования и аппаратуры на общую сумму более 15 млн руб. Для проведения различных исследований в области повышения нефтеотдачи месторождений с разными характеристиками.

Л.М. Рузин, д.т.н.,

профессор кафедры РЭНГМиПГ

материал взят из газеты "Политехник"