Представлены результаты лабораторных исследований и промысловых испытаний на месторождениях России и Китая новых физико-химических технологий ИХН СО РАН для увеличения нефтеотдачи залежей высоковязких нефтей. Применение термотропных неорганических и полимерных гелей при паротепловом и пароциклическом воздействии для регулирования фильтрационных потоков, ограничения водопритока приводит к увеличению охвата пласта закачкой пара, снижению обводненности продукции на 3-45%, увеличению дебитов по нефти на 11-33% и уменьшению дебитов по жидкости на 14-25%. Использование при паротепловом и пароциклическом воздействии композиций на основе ПАВ, генерирующих за счет энергии теплоносителя непосредственно в пласте углекислый газ и щелочнкую буферную систему, приводит к снижению вязкости нефти 2-3 раза, снижению обводненности продукции на 10-20%, увеличению дебитов по нефти в среднем на 40%. Это свидетельствует о высокой нефтевытесняющей способности композиций при увеличении дебитов по жидкости в среднем на 5-10%, что указывает на интенсификацию разработки. Для увеличения нефтеотдачи залежей высоковязких нефтей в отсутствии паротеплового воздействия при 25-40С предложены нефтевытесняющие системы на основе твердых аддуктов кислот и катализаторов ферментативного гидролиза карбамида в композициях на основе ПАВ.

Представлена новая технология повышения нефтеотдачи с применением нефтевытесняющей кислотной копозиции ГБК, направленная на интенсификацию добычи нефти за счет увеличения дебитов добывающих скважин и преемистости нагнетательных скважин путем закачки в нагнетательные и/или добывающие скважины. Изложены теоретические представления, использованные при разработке кислотной компзозиции ГБК. Приведены физико-химические показатели, отличительные особенности композции ГБК, показаны результаты опытно-промышленных работ с ее применением.

Изучены химический состав высоковязкой нефти Монголии и влияние нефтевытесняющих композиций на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ) на распределение углеводородов (УВ) в процессе термостатирования системы нефть-композиция (нефть-вода) в лабораторных условиях. Показано, что присутствие композиции в системе приводит к перераспределению и изменению состава УВ нефтяной фазы и увеличению содержания нефтяных компонентов в водной фазе, особенно заметному при использовании ПАВ; в нефти увеличивается доля легких алканов С10-С15, в водной фазе преобладают алканы и циклогексаны С16-С25.

Представлены результаты лабораторных исследований, промысловых испытаний и промышленного применения новых физико-химических технологий увеличения нефтеотдачи для месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. В их основе - концепция использования энергии пласта для генерации гелей, золей и композиций ПАВ, сохраняющих в пласте комплекс свойств, оптимальных для целей нефтевытеснения. Промысловые испытания на залежи высоковязкой нефти Усинского месторождения "холодных" технологий с применением композиций ГАЛКА- НТ, ИХН-ПРО и ГБК показали их высокую эффективность.

Для увеличения нефтеотдачи и ограничения водопритока на месторождениях с низкой пластовой температурой (20-23 °С) в Институте химии нефти СО РАН создана новая низкотемпературная наноструктурированная композиция с двумя гелеобразующими компонентами (полимерным и неорганическим) с улучшенными реологическими характеристиками. Представлены лабораторные исследования кинетики гелеобразования, реологических и фильтрационных характеристик в системе “поливиниловый спирт - борная кислота - соль алюминия - карбамид - гексаметилентетрамин - полиол - вода”, которая при 20-23 °С образует связнодисперсные наноразмерные структуры типа “гель в геле”, имеющие в 2.4-6.8 раза большую вязкость и в 1.4-2.3 раза более высокую упругость по сравнению с гелями с одним гелеобразующим компонентом. Образование геля непосредственно в пласте приводит к селективному ограничению водопритока, изменению направления фильтрационных потоков, снижению обводненности, ограничению прорывов закачиваемого рабочего агента в добывающие скважины. По результатам лабораторных исследований показана высокая эффективность композиции для перераспределения потоков и дополнительного вытеснения нефти из каналов с очень высокой проницаемостью, что позволяет рекомендовать ее для применения на холодных добывающих и нагнетательных скважинах со сложным геологическим строением пласта, наличием высокопроницаемых разломов, трещин и промытых каналов, в частности, для ограничения водопритока и увеличения нефтеотдачи пермокарбоновой залежи высоковязкой нефти Усинского месторождения с естественным режимом эксплуатации. Ожидаемый результат: прирост коэффициента извлечения нефти, снижение обводненности продукции и интенсификация добычи нефти.

Систематизирован и обобщен экспериментальный материал о влиянии давления и температуры на смачивание водой и нефтью основных породообразующих минералов, на адсорбцию нефте- и водорастворимых поверхностно-активных веществ, на капиллярное вытеснение нефтей различными водами, на нефте- и газоотдачу однородных и неоднородных коллекторов при вытеснении газонасыщенных нефтей и газа водой. Описаны результаты исследований по увеличению нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти при вытеснении ее паром, а также при циклическом и термоциклическом заводнении нефтяных коллекторов. Показаны возможности повышения приемистости глубоких скважин путем пенокислотной обработки призабойной зоны. Для инженерно-технических и научных работников нефтяной и газовой промышленности.

Приведены результаты лабораторных исследований по созданию загущенной нефтевытесняющей композиции с регулируемой вязкостью и щелочностью для увеличения нефтеотдачи пластов с высокой температурой при паротепловом воздействии - кинетика золеобразования, физико-химические и реологические свойства растворов композиции. Результаты промысловых испытаний загущенной нефтевытесняющей композиции на участке пермо-карбоной залежи Усинского месторождения, разрабатываемого паротепловым воздействием, показали ее высокую эффективность.

Представлены результаты лабораторных исследований и промысловых испытаний физико-химических технологий увеличения нефтеотдачи залежей высоковязких нефтей, разрабатываемых с применением паротеплового и пароциклического воздействия. С целью оптимизации гель-технологий с применением термотропных неорганических и полимерных гелеобразующих композиций на основе эфиров целлюлолзы, соли алюминия и карбамида исследованы реологические свойства, влияние объемов оторочек композиций и пара, последовательности их закачки на эффективность паротеплового воздействия. Предложена композиция, образующая наноразмерную структуру типа "гель в геле" с улучшенными прочностными свойствами на основе системы "соль алюминия - простой эфир целлюлозы - карбамид - вода". Создана комплексная технология чередующейся закачки геобразующей, нефтевытесняющей композиций и пара, увеличивающая коэффициенты охвата и нефтевытеснения. Промысловые испытания показали эффективность технологий, их перспективность для увеличения нефтеотдачи залежей высоковязких нефтей.

Проведены исследования пластовых флюидов месторождения Тамсагбулаг (Монголия) для разработки комплексного физико-химического метода интенсификации добычи нефти и увеличения нефтеотдачи с применением микроорганизмов. Пластовые условия месторождения способствуют формированию разнообразного биоценоза, представленного микроорганизмами родов Arthrobacter, Pseudomonas, Bacillus, Micrococcus, Flavobacterium. Микрофлора положительно реагирует на внесение нефтевытесняющей композиции в концентрации 5 % в качестве источника азотного питания. Пластовая микрофлора обладает углеводородокисляющей активностью со степенью биодеструкции вязкой нефти 8.15 с накоплением продуктов метаболизма, снижающих поверхностное натяжение от 70 до 42 мН/м. Хроматографический и ИК-спектрометрический анализы подтвердили глубокие деструктивные изменения углеводородов вязких нефтей. При этом коэффициент окисленности (С=О) увеличился в 16 раз. При моделировании вытеснения вязкой нефти с применением комплексного метода получен относительный прирост коэффициента нефтевытеснения 14,4 %.

Посвящена проектированию и анализу осуществления разработки нефтяных месторождений. Приведена аналитическая методика проектирования разработки нефтяных месторождений. Центральной частью этой методики являются уравнения разработки нефтяной залежи, включающие в себя уравнения добычи нефти и жидкости и числа работающих скважин, а также формулы амплитудного дебита залежи, ее начальных извлекаемых запасов нефти и жидкости, критерия рациональности варианта разработки по максимуму экономической эффективности и других необходимых параметров процесса. Методика представляет собой аналитическое решение прямой и обратной задач проектирования разработки залежи; отличается мобильностью и учетом всех существенных параметров и действующих факторов. Она учитывает любой порядок бурения скважин и осуществления мероприятий, любые параметры пластов, любые свойства нефти и вытесняющего агента; позволяет специалисту в реальное ограниченное время рассматривать и оптимизировать разработку нефтяной залежи, позволяет из огромного множества возможных вариантов разработки выбрать рациональный вариант. Главное внимание направлено на радикальное увеличение текущей добычи нефти и конечной нефтеотдачи пластов за счет повышения качества контроля работы и регулярных гидродинамических исследований скважин и на этой основе повышения управляемости, т.е. повышения эффективности управления процессом разработки, а также за счет применения следующих высокоэффективных технологий извлечения нефти из недр: рациональной эксплуатации добывающих скважин при высоких давлениях насыщения, близких к пластовым давлениям; газового заводнения, когда за счет широкой фронтальной оторочки газа предельно увеличивается коэффициент вытеснения нефти, а за счет последующей закачки воды обеспечивается достаточно высокий коэффициент охвата пластов вытеснением; чередующейся закачки воды и небольшой части добытой нефти на залежах нефти высокой и сверхвысокой вязкости. Для специалистов по разработке нефтяных месторождений, занятых проектированием, осуществлением и усовершенствованием процесса разработки, а также студентов вузов по специальности "Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений".

Обоснована целесообразность создания композиций из разных по свойствам поверхностно-активных веществ, даны их рецептуры. Рассмотрен механизм взаимодействия композиций ПАВ с нефтями, породами продуктивных пластов и поверхностями труб. Приведены результаты практического применения поверхностно-активных веществ для повышения эффективности добычи нефти, снижения гидравлических сопротивлений при транспортировании высоковязких нефтей и водонефтяных эмульсий, сохранения коллекторских свойств продуктивных горизонтов при проведении текущих и капитальных ремонтов скважин. Для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием разработки нефтяных месторождений и добычей нефти и газового конденсата.

Для увеличения нефтеотдачи высоконеоднородных пластов созданы термообратимые полимерные гелеобразующие системы на основе растворов полимеров с нижней критической температурой растворения - простых эфиров целлюлозы. Обратимый фазовый переход растворов - гель происходит за счет тепловой энергии пласта или закачиваемого теплоносителя. Температуру и время гелеобразования можно регулировать добавлением электролитов и неэлектролитов. Представлены лабораторные исследования кинетики гелеобразования, реологических и фильтрационных характеристик в системе эфиры целлюлозы - водная фаза - нефть. Приведены результаты опытно-промышленных испытаний технологий увеличения нефтеотдачи с применением термообратимых полимерных гелей для ограничения водопритока, увеличения охвата пласта при заводнении и паротепловом воздействии. Технологии экономически эффективны и экологически безопасны, срок окупаемости затрат составляет 5-9 мес. В качестве реагентов используются продукты многотоннажного промышленного производства.

Сборник включает материалы, представленные на Международную научно-практическую конференцию "Особенности разведки месторождений нетрадиционных углеводородов", проводимую в Казани с 2 по 3 сентября 2015 г. Мощнейший технический прогресс по освоению нетрадиционных углеводородов кардинально меняет ситуацию в нефтегазовом секторе и мировую конъюктуру. Результатом этого является расширение диапазона объектов, перспективных для изучения и дальнейшей добычи углеводородов: тяжелой нефти, природных битумов, битумоносных песков, плотных нефте- газосодержащих пластов, нефтегазоносных сланцев. Исследования по нетрадиционным залежам углеводородов позволяют по-иному взглянуть на перспективы как длительно эксплуатируемых, так и новых месторождений традиционных УВ. Успехи США в исследовании и освоении плотных пород, ранее считавшихся непроницаемыми, позволяют наращивать углеводородные ресурсы за счет снижения кондиционных значений параметров пород-коллекторов эксплуатируемых объектов, построения принципиально новых геолого-гидродинамических моделей, а также исследования плотных пород по всему разрезу осадочного чехла действующих и новых месторождений. Подходы к освоению залежей трудноизвлекаемых и нетрадиционных углеводородов иные, чем при освоении традиционных месторождений со значительной долей активных запасов нефти. Здесь потребуются дополнительные усилия и средства. Усложнение геологических условий повышает себестоимость добычи такой нефти за счет внедрения более сложных и дорогих МУН. Поэтому дальнейшее развитие должно опираться на инновационное проектирование разработки, при практическом применении которого необходимо создание правил, стандартов и других регулирующих документов. Сборник предназначен для широкого круга специалистов нефтяной и газовой отраслей, а также преподавателей, аспирантов и студентов высших и средних учебных заведений соответствующих специальностей.

В книге обоснованы и приведены основные показатели эффективности вытеснения нефти из пористой среды водой и растворами композиций химических реагентов, изложены основные факторы, влияющие на нефтеотдачу. Рассмотрены методы экспериментальных исследований процессов вытеснения нефти. Значительное место занимают вопросы, связанные с подготовкой и проведением промысловых испытаний по изучению эффективноти новых методов увеличения нефтеотдачи неоднородных пластов в различных геолого-физических условиях. Книга предназначена для инженеров и научных работников, занимающихся разработкой нефтяных месторождений. Она будет полезна студентам нефтяных вузов.

В работе проведен анализ состояния разработки на Северном участке месторождения «Белый тигр», с целью планирования работ по повышению нефтеотдачи с применением покомпонентной закачки гелеобразующей композиции ГАЛКА. Дана краткая характеристика месторождения, произведено обоснование выбора композиции и способа ее применения. Представлены результаты лабораторного моделирования физико-химических процессов в пласте при закачке композиции.

Монголия обладает сравнительно небольшими запасами нефти в Восточно-Гобийской (Юго-Восточная Монголия) и Тамсагской (Восточная Монголия) нефтеносных провинциях, где извлекаемые запасы нефти составляют около 1.5 млрд. баррелей, при этом все они относятся к вязким нефтям [1, 2]. Вязкие нефти Монголии малосернистые. Нефти месторождения Тамсагбулаг содержат смолисто-асфальтеновых веществ 5-7% мас, месторождений Зуунбаян и Цагаан-Элс (Восточно-Гобийский бассейн) - 9-12% мас. Физико-химические характеристики нефтей приведены в таблице 1. По содержанию н-алканов нефти Монголии относятся к высокопарафинистым, содержащим не менее 11% мас. твердых углеводородов (УВ) [3, 4]. Из-за высокого содержания н-парафинов Монгольские нефти застывают при 20 - 29 С, что существенно осложняет и удорожает процессы ее добычи, транспортировки и переработки.

В институте химии нефти СО РАН разработан комплексный метод рекультивации нефтешламов с применением моющих композиций на основе поверхностно-активных веществ. После отмыва нефтешлама для ремедиации отработанного нефтезагрязненного раствора применяли коммерческий биопрепарат "Дестройл", содержащий углеводородокислящую микрофлору. Уровень нефтезагрязнения в смывном растворе за 20 суток понизился на 90 %. После биодеструкции отработанную смывную воду с раствором композии можно применять вторично для отмыва новых порций шлама либо для других хозяйственных нужд.

Для условий нефтегазовых месторождений Западной Сибири научно обоснованы и разработаны методика, новые водогазоизолирующие композиции и физико-химические методы воздействия на прискважинную зону пласта, а также комплекс высокоэффективных технологий ограничения водогазопритоков в нефтяные скважины и интенсификации притоков и добычи нефти в условиях двухфазной фильтрации. Для инженерно-технических работников, занятых разведкой месторождений и эксплуатацией нефтегазовых скважин.

Исследован ферментативный гидролиз карбамида в составе нефтевытесняющей композиции под действием уреазы растительного происхождения. Определены оптимальные соотношения карбамида и природных источников, содержащих уреазу, для активного гидролиза с выделением СО2, снижающего вязкость нефти, и аммиака, образующего щелочную буферную систему, что повышает моющие свойства композиции. Изучено влияние продуктов гидролиза на реологические характеристики высоковязкой нефти Усинского месторождения. Исследован процесс вытеснения вязкой нефти с применением нефтевытесняющей композиции и уреазы на модели пласта.

Проблема освоения нефтяных ресурсов включает вопросы повышения эффективности выработки трудноизвлекаемых и совершенствования разработки активных запасов, особенностей применения новейших методов контроля и регулирования разработки месторождения, в том числе на поздней стадии, а также внедрения вторичных и третичных методов увеличения нефтеотдачи (МУН). Значительные запасы высоковязких нефтей и природных битумов с их уникальными свойствами выдвигают проблему эффективного комплексного использования такого сырья в число актуальных и важнейших проблем настоящего времени. В данном сборнике сгруппированы доклады, представленные на конференцию, которые отражают результаты экспериментальных и теоретических работ по трем основным направлениям изучения этой сложной проблемы: добыча трудноизвлекаемых нефтей (истощенные и обводненные пласты, тяжелые нефти; низкопроницаемые, карбонатные и глинистые коллекторы); освоение залежей высоковязких нефтей и природных битумов; переработка высоковязких нефтей и природных битумов, новые технологии, подготовка, методы исследования, состав. В материалах сборника освещены фундаментальные исследования и технологические решения процессов разработки месторождений, увеличения нефтеотдачи, создание техники и средств, экономические и экологические проблемы, исследования состава классификации и терминологии нафтидов и новых методов анализа нефтяных компонентов. Отражены вопросы получения практически полезных продуктов, включая малотоннажные нефтехимикаты, предложены схемы подготовки и переработки тяжелых нефтей и нефтяных остатков. Сборник представляет интерес для широкого круга исследователей в области нефтехимии, энергетики, геологии, геохимии, металлургии, экологии и инженерно-технических работников нефтедобывающей промышленности и других специалистов. Доклады даны в авторской редакции.