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.

Рассмотрены физико-химические методы увеличения нефтеотдачи пластов месторождений, разрабатываемых с использованием заводнения и паротеплового воздействия. Проанализированы результаты опытно-промышленных испытаний технологий, в основе которых лежат эти методы, на месторождениях Западной Сибири и Китая. Особое внимание уделено технологиям с применением композиций поверхностно-активных веществ и щелочных буферных растворов, а также термотропным гелеобразующим системам.

Представлены результаты лабораторных исследований, промысловых испытаний и промышленного использования новых физико-химических технологий увеличения нефтеотдачи месторождений на поздней стадии разработки, в том числе залежей высоковязких нефтей. В основе технологий лежит концепция использования энергии пласта или закачиваемого теплоносителя для генерации непосредственно в пласте химических интеллектуальных систем - гелей, золей и нефтевытесняющих композиций на основе ПАВ, сохраняющих в пласте длительное время комплекс свойств, оптимальный для целей нефтевытеснения и регулирования фильтрационных потоков. Опытно-промышленные испытания композиций на месторождениях с трудно извлекаемыми запасами, в том числе залежей высоковязких нефтей в России, Китае, Вьетнаме, Омане и Германии, показали их технологическую эффективность: увеличение коэффициентов нефтевытеснения и охвата пласта при одновременной интенсификации разработки. Масштабное промышленное применение новых комплексных технологий увеличения нефтеотдачи будет способствовать развитию нефтедобывающей промышленности Росси, расширению ее топливно-энергетической базы.

Для увеличения нефтеотдачи и интенсификации разработки залежей высоковязких нефтей с низкой пластовой температурой без паротеплового воздействия предложены "холодные" физико-химические технологии с применением гелей, золей и нефтевытесняющих композиций с регулируемой вязкостью и щелочностью. Представлены результаты опытно-промышленных испытаний технологий в 2014 г. на опытных участках пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения, разрабатываемых на естественном режиме. Получены значимые эффекты по увеличению дебита нефти и интенсификации разработки. Сделан вывод о перспективе промышленного использования технологий.

Энергия пласта или закачиваемого теплоносителя использована для создания непосредственно в пласте химических интеллектуальных систем - термотропных наноструктурированных гелей, золей и нефтевытесняющих композиций ПАВ, в течение длительного времени сохраняющих в пласте комплекс свойств, оптимальный для нефтевытеснения. Представлены результаты промысловых испытаний и промышленного применения физико-химических технологий с использованием термотропных композиций для увеличения нефтеотдачи месторождений с трудноизвлекаемыми запасами, в том числе залежей высоковязких нефтей. Промысловые испытания новых "холодных" технологий на залежах высоковязкой нефти Усинского месторождения показали их высокую эффективность.

В условиях неизбежного истощения в мире ресурсов природных горючих ископаемых, и в частности нефти, остро стоит вопросы увеличения нефтеотдачи. В разработку все активнее вовлекаются месторождения высоковязких тяжелых нефтей, при добыче которых необходимо применять методы воздействия паром и композициями, содержащими химические реагенты. Немаловажную роль при этом играет не только количественный, но и качественный состав добываемой нефти, изучение влиятния на него раздичных методов нефтеотдачи. В настоящей работе изучено влияние композиций, закачиваемых в продуктивные залежи, на состав добытой тяжелой высоковязкой нефти на Усинском месторождении (Республика Коми, Россия). Введение нефтевытесняющих композиций в пласт проведено на опытных участках через нагнетательные или добывающие скважины, что обеспечило существенное увеличение дебита нефти. С использованием комплекса физико-химических методов анализа (жидкостно-адсорбционная хроматография, ГХ-МС) изучена динамика изменения группового состава насыщенных и циклических углеводородов, гетероорганических соединений, индивидуального состава алканов нефтей, подвергнутых воздействию композициями. Наиболее существенное увеличесние содержания ароматических углеводородов и гетероорганических соединений в нефти наблюдается при использовании композиции Загущенная НИНКА. При воздействии композиции ИХН-ПРО в групповом составе нефтей возросло содержание алканов. Показано, что среди н-алканов происходит перераспределение содержания легких (С10-С15) и высокомолекулярных (более С16) гомологов. Полученные результаты могут способствовать более глубокому пониманию процессов, протекающих в залежах в результате воздействия нефтевытесняющих композиций. Исследование влияния композиций на состав тяжелой высоковязкой нефти таке позволяет контролировать качество добываемого углеводородного сырья, поступающего в переработку.

Изучено влияние нефтевытесняющей композиции НИНКА, содержащей различные поверхностно-активные вещества, на состав и физико-химические свойства высокопарафинистых нефтей месторождений Фестивальное и Майское (Томская область) при термостатировании при 125 оС в лабораторных условиях. Показано, что воздействие композиции на нефть оказало влияние на содержание масел, смолисто-асфальтеновых веществ, азота, а также привело к изменению ароматичности нефтей.

Изучено влияние поверхностно-активных веществ нефтевытесняющих композиций на состав углеводородов и распределение их в высокопарафинистой нефти и водной фазе в результате термостатирования системы нефть - вода (нефть - композиция) в лабораторных условиях, моделирующих пластовые. Показано, что присутствие композиции в реакционной смеси приводит к увеличению относительного содержания алканов С10-С15 как в нефти, так и в водной фазе.

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.

Уделено внимание решению проблем, связанных с разработкой месторождений на поздней стадии. Представлены новые технологии Института химии нефти СО РАН, рассказывается о гелеобразующих полимерных композициях, описаны их свойства и приведены результаты применения. Описаны возможности новых комплексных технологий увеличения нефтеотдачи, сочетающих базовое воздействие на пласт закачкой воды или водяного пара с физико-химическими методами. Показаны перспективы применения физико-химических методов без паротеплового воздействия. На конкретных примерах рассматривается эффективность применения химических интеллектуальных систем.

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 интенсификации разработки залежей тяжелых, высоковязких нефтей с низкой пластовой температурой без паротеплового воздействия предложены "холодные" физико-химические технологии с применением гелей, золей и нефтевытесняющих композиций с регулируемой вязкость. и щелочностью, имеющих низкую температуру замерзания (минус 20 + минус 60 о С). Представлены результаты опытно-промышленных испытаний технологий в 2014-2015 гг. на опытных участках пермокарбоновой залежи Усинского месторождения, разрабатываемых на естественном режиме. Установлены увеличение дебитов по нефти и интенсификация разработки. Технологии показали высокую эффективность и были рекомендованы к промышленному применению. Промышленное испытание новых технологий позволит продлить рентабельную эксплуатацию месторождений, находящихся на поздней стадии разработки, и вовлечь в разработку месторождения с трудно извлекаемыми запасами, в том числе залежи тяжелых, высоковязких нефтей.

Наиболее действенным способом добычи высоковязкой нефти остается метод паротеплового воздействия на залежь. Однако при закачке пара возникает проблема низкого охвата пласта паром, из-за чего эффективность такого воздействия на поздней стадии разработки снижается. Повысить эффективность паротеплового воздействия можно путем его сочетания с физико-химическими методами, с применением гелеобразующих и нефтевытесняющих композиций. В обзоре представлены результаты лабораторных исследований и промысловых испытаний на месторождениях России и Китая новых физико-химических технологий, разработанных в ИХН СО РАН для увеличения нефтеотдачи залежей высоковязких нефтей.

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.

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.

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".

В данной работе представлены результаты моделирования, которые позволяют сделать вывод о возможности покомпонентной закачки гелеобразующей композиции, позволяющей избежать гелеобразования вблизи ствола в горячих скважинах. Обычные методы закачки геля предусматривают закачку однородной композиции, когда смешивание компонентов производится на поверхности непосредственно перед закачкой или же на стадии производства гелеобразующей композиции. Это не всегда приемлемо, если процесс гелеобразования может начаться в стволе скважины и его окрестностях, а технология требует создания удаленного от скважины гелевого экрана. Представленная в работе модель описывает последовательную закачку в скважину различных растворов, которые при смешивании образуют гель под действием пластовой температуры. Смешивание растворов происходит в результате дисперсии жидкости и задержки ионов на матрице пласта в процессе фильтрации. Изменением объемов растворов компонентов и воды можно регулировать расстояние от скважины до гелевого экрана. Приведены результаты лабораторных экспериментов, подтверждающие теоретическое обоснование модели. Приведены практические расчеты для модели паронагнетательной скважины одного из месторождений Западной Европы.

Для увеличения нефтеотдачи залежей с трудноизвлекаемыми запасами разработана комплексная технология с применением гелеобразующих и нефтевытесняющих композиций. Её применение обеспечивает увеличение охвата заводнением и паротепловым воздействием наряду с повышением коэффициента вытеснения и интенсификацией разработки. Результаты промысловых испытаний этой технологии на юрских отложениях Западной Сибири и пермо-карбоновой залежи высоковязкой нефти Усинского месторождения подтвердила её высокую эффективность, экологическую безопасность и безвредность для персонала.

Представлены новые результаты лабораторных исследований и промысловых испытаний физико-химических технологий увеличения нефтеотдачи залежей высоковязких нефтей, разрабатываемых с применением закачки пара. Для увеличения эффективности паротеплового и пароциклического воздействия предложено его сочетание с физико-химическими методами, с применением термотропных гелеобразующих и нефтевытесняющих композиций: гели увеличивают охват пласта закачкой пара, нефтевытесняющие композиции обеспечивают доотмыв нефти. В 2007-2011 гг. на пермокарбоновой залежи Усинского месторождения по технологиям ИХН СО РАН обработаны 154 скважины. Прирост дебита по нефти составил от 3 до 24 т в сутки на скважину, дополнительная добыча нефти - более 400 тыс. т. Показана перспективность комплексной технологии чередующейся закачки водяного пара, термотропных гелеобразующих и нефтевытесняющих композиций на основе ПАВ, генерирующих при тепловом воздействии СО2 и щелочную буферную систему, которые способствуют снижению вязкости нефти и дополнительному ее вытеснению.

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.

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.

Длительная эксплуатация нефтяных месторождений и заводнение нефтеносных пластов приводят к образованию стойких водонефтяных эмульсий. Показана высокая способность к разделению водонефтяных эмульсий нового деэмульгатора, в состав которого входят блоксополимер на основе окиси этилена и окиси пропилена с вязкостью 800 сPs при 25 оС и модифицирующий компонент (талловое масло, обработанное гидроксидом натрия).

Представлены результаты анализов добываемой нефти и пластовой воды из скважин на участках опытно-промышленных испытаний технологий на основе потокоотклоняющих и нефтевытесняющих композиций, разработанных в Институте химии нефти СО РАН.

В пособии приведены и описаны основные показатели эффективности вытеснения нефти из пористой среды водой и растворами композиций химических реагентов. Изложены основные факторы, влияющие на нефтеотдачу. Рассмотрены методы интенсификации притока жидкости, применяемые для пород коллекторов Западной Сибири. Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 130500 "Нефтегазовое дело", 130300 "Прикладная геология".

Изучен состав структурных фрагментов молекул смол и асфальтенов тяжелой нефти Усинского месторождения, содержащих связи С - S сульфидов, и серосодержащих соединений ее масляных компонентов. Состав серосодержащих фрагментов асфальтенов исследован отдельно для их низко- и высокомолекулярной фракции, а также окклюдироанных мальтенов. Установлено, что в составе фрагментов смолисто-асфальтеновых веществ, связанных через сульфидные мостики, присутствуют алканы, нафтены, моно- и полициклические ароматические углеводороды, дибензотиофены, одноосновные алифатеческие кислоты. Серосодержащие структуры масляных компонентов представлены алкилзамещенными тиофенами, бензо-, дибензо-, бензонафтотиофенами и бициклическими сульфидами. При термической переработке нефти происходит разрушение молекул смол и асфальтенов по сульфидным мостикам с переходом отдельных фрагментов в состав дистиллятов, что следует учитфвать при их облагораживании.

В книге освещены основные особенности геологического строения залежей нефти с трудноизвлекаемыми запасами нефти Башкортостана, приведены результаты экспериментальных, опытно-промышленных и промысловых работ по совершенствованию технологий разработки этих залежей. Книга рассчитана на инженерно-технических и научных работников, занимающихся вопросами разработки и эксплуатации нефтяных месторождений Башкортостана и других регионов страны, а также студентов нефтяных вузов.

Рассмотрены особенности и технологические принципы разработки залежей аномально вязких нефтей и битумов. Приведены результаты аналитических исследований различных вариантов прогрева таких залежей, а также результаты экспериментальных исследований основных факторов, повышающих нефтеотдачу при тепловом воздействии. На основании комплексных исследований описан механизм прогрева и нефтеотдачи залежей аномально вязких нефтей. Изложен опыт промышленного применения различных технологий теплового и термохимического воздействия на пласты Ярегского и пермо-карбоновой залежи Усинского месторождений. Обоснованы основные направления развития технологий разработки рассмотренных объектов. Монография предназначена для работников нефтяных предприятий и научных учреждений, занимающихся освоением месторождений высоковязких нефтей и битумов.

Приведены и описаны основные показатели эффективности вытеснения нефти из пористой среды водой и растворами композиций химических реагентов, изложены основные факторы, влияющие на нефтеотдачу. Рассмотрены методы интенсификации притока жидкости, применяемые для коллекторов Западной Сибири. Все методы извлечения остаточных запасов нефти могут пприменяться в виде различных модификаций. Они сопровождаются сложнейшими физико-химическими, газодинамическими, гравитационно-сейсмическими процессами, что требуют широких всесторонних исследований этих методов и их промысловых испытаний перед их промышленным применением. Учебное пособие предназначено для студентов направления 130500, 130300 "Нефтегазовое дело", "Прикладная геология", специальности 130503, 130304 "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", "Геология нефти и газа".

Описаны физические основы добычи нефти и газа, а также разработки нефтяных месторождений. Рассмотрены способы эксплуатации скважин - фонтан, газлифт, штанговыми и бесштанговыми насосными установками. Затронуты вопросы методики подбора выпускаемого оборудования и его характеристик для указанных способов эксплуатации. Рассмотрены процессы поддержания пластового давления, повышения нефтеотдачи пластов, сбора и подготовки нефти, газа и воды на промысле, а также подземного ремонта скважин. Описаны техника и технология проводимых процессов. Для инженерно-технических работников, занятых в области добычи нефти, и студентов нефтяных вузов и техникумов.

Исследовано влияние высоковязкой нефти Ашальчинского месторождения на оксигеназную активность аборигенной почвенной микрофлоры. После периода адаптации (10 сут) общая численность гетеротрофных микроорганизмов возрастает от (0,6-0,7)*10-6 до (890-990)*10-6 КОЕ/г; при этом происходит снижение биоразнообразия и в 3-4 раза возрастает активность почвенных ферментов. За 180 сут. эксперимента общая утилизация нефти в среднем составила 85,0% от ее исходного количества. При этом все нефтяные фракции подверглись окислению: общая деструкция масел (алканы, изоалканы, нафтены, арены) сотавила в среднем 86,9%. Установлено, что биохимическая трансформация высокомолекулярных гетероорганических соединений (ВМГС) нефти протекает одновременно с минерализацией более легких фракций. Утилизация смол и асфальтенов в среднем составила 86,8 и 55,1%, соответственно. Доказано, что в процессе окисления ВМГС происходит уменьшение их молекулярной массы за счет деградации алкильных заместителей, а также за счет частичного разрушения ароматических и нафтеновых циклов.

Представлена методика применения технологии покомпонентной закачки композиций для повышения нефтеотдачи, когда растворы отдельных компонентов композиции закачиваются в скважину последовательно и смешение реагентов происходит непосредственно в пласте под влиянием дисперсии жидкости в пористой среде по мере продвижения реагентов вглубь пласта при продавке водой. Такой метод закачки позволяет предотвратить гелеобразование в стволе скважины и регулировать расстояние до гелевого экрана. Приведены результаты лабораторных и промысловых жкспериментов, Сделан вывод о наличии постоянного объемного коэффициента дисперсии, частным случаем которого является линейный коэффициент для однородной среды. Также дана методика расчета схемы закачки и объема реагентов для представленной технологии.

Изучены низкомолекулярные азотсодержащие основания высокосмолистых высокопарафинистых нефтей. Показано, что их структурно-групповой состав не зависит от содержания в нефтях смолисто-асфальтеновых веществ и парафинов и характеризуется набором соединений, типичным для основной массы добываемых нефтей.

Исследована зависимость численности и активности пластовой микрофлоры от химического состава и вязкости нефтей, позволяющая решать задачи повышения эффективности технологий и увеличения нефтеодачи в условиях добычи трудноизвлекаемых видов нефтей с аномальными свойствами (вязкие, тяжелые, парафинистые, смолистые). Для изучения особенностей влияния химического состава нефти на численность, распространение и активность пластовой микрофлоры использованы данные о микробиологических свойствах пластовых вод 16 нефтяных месторождений различных нефтегазносных бассейнов России, Монголии, Китая и Вьетнама. Данные о физико-химических свойствах нефтей этих месторождений получены из базы данных, созданной в Институте химии нефти СО РАН по физико-химическим свойствам нефтей мира. Установлено, что пластовые воды месторождений вязких нефтей харктеризуются значительной чиленность гетеротрофных и сульфатвосстанавливающих бактерий, а пластовые воды месторождений нефти с высоким содержанием парафинов - численностью денитрифицирующих бактерий.

The distribution and composition of nitrogen-organic compounds in heavy pils of Usinsk field produced without applying oil recovery enhancement methods and using steam thermal treatment are studied. The specific feature of crude oil nitrogen compounds undergone the impact of steam is an increase in the content of weak-base components, in a quantity of low-molecular bases including nitrogen compounds. The composition of weak and strong bases of such oil is characterized by an increased fraction of polycyclic naphteno-aromatic structures. Fig. 1, table 4, ref. 8.

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.

Проведен обзор закономерностей изменений физико-химических свойств тяжелых высоковязких нефтей Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. Приведены данные статистического анализа свойств тяжелых высоковязких нефтей (ТВВН) в зависимости от литологической характеристики нефтевмещающих пород. Установлено уменьшение плотности (р) и вязкости (м) нефтей с увеличением глубины залегания. Показано, что максимальное значение ρ и м ТВВН наблюдается в нефтевмещающих породах нижней перми, а минимальное - в отложениях девона. По физико-химическим свойствам тяжелые высоковязкие нефти в среднем являются сернистыми, высокосмолистыми, среднеасфальтенистыми, со средним содержанием фракции н.к. 300 °С и малопарафинистыми.

Рассмотрены методические вопросы комплексного анализа пространственных и количественных изменений физико-химических свойств трудноизвлекаемых нефтей. Целью комплексного анализа свойств тяжелой, вязкой, высокосмолистой, малопарафинистой и высокопарафинистой нефтей является установление географических закономерностей их распределения, зависимости изменения их физико-химических свойств от глубины залегания, возраста нефтевмещающих пород, литологических характеристик коллекторов и термобарических условий их залегания. Пространственный анализ осуществлен на основе использования средств геоинформационных систем (ГИС) и ГИС-технологий. Приведены результаты сравнительного анализа пространственных изменений физико-химических свойств вязких нефтей континентов, стран и нефтегазоносных бассейнов.

Исследованы композиции на основе поверхностно-активных веществ и неорганических реагентов, способные генерировать непосредственно в нефтяном пласте устойчивые пеногели. Определены оптимальные диапазоны концентраций компонентов пеногелеобразующих композиций, обеспечивающие увеличение нефтеотдачи и охват нефтяных и газоконденсатных залежей активными системами разработки с применением заводнения, закачки газа или водяного пара.

Проведен анализ распределения трудноизвлекаемых нефтей (тяжелых, вязких, парафинистых и высокосмолистых) по объему запасов. Изучены особенности физико-химических свойств этих видов нефтей. Показано, что тяжелые, вязкие и высокосмолистые нефти по физико-химическим свойствам являются в среднем тяжелыми и сверхтяжелыми, сверхвязкими, отличаются от перечисленных тем, что они относятся к нефтям средней плотности и повышенной вязкости и являются высокопарафинистыми, с самым низким содержанием серы, смол и асфальтенов. Выявленные закономерности могут быть использованы при решении практических задач нефтяной отрасли.

В рамках лабораторного моделирования превращений высокомолекулярных компонентов пластовых нефтей при использовании тепловых методов повышения нефтеотдачи изучен состав продуктов гидротермальной конверсии природного концентрата смолисто-асфальтеновых веществ (асфальтита) при температурах до 575 оС. Установлено. что в интервале 175-575 оС происходит термодиструкция, приводящая к образованию газов, в частности H2S, жидких и нерастворимых продуктов (нефти и карбено-карбоидов, соответственно). В жидких продуктах гидротермальной конверсии по сравнению с исходным образом повышено содержание масел. Содержание асфальтенов уменьшается. Соотношение бензольных и спирто-бензольных смол существенно меняется в пользу последних, они обогащены кислородсодержащими структурными фрагментами. Относительное содержание высокомолекулярных (C20) н-алканов в продуктах конверсии при 175-325 оС выше, а при 350-575 оС ниже, чем в исходном асфальтите. При температурах 400 оС в составе продуктов конверсии присутствуют a-олефины.

Изучены равновесные условия для гидратов, полученных из эмульсий воды в нефтях Юрубчено-Тохомского, Верхнечонского, Герасимовского и Усинского месторождений, а также относительные скорости образования гидратов в соответствующих системах. Сделан вывод, что присутствие нефти не изменяет равновесных условий гидратоообразования. Увеличение содержания в нефти смолисто-асфальтовых веществ и парафинов приводит к уменьшению скорости гидратообразования.

Описана история развития нефтяной и газовой промышленности в России и СССР, а также роль "Товарищества братьев Нобель", В. Г. Шухова и др. в становлении и развитии нефтяной отрасли. Освещены вопросы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений, способы бурения скважин, в том числе горизонтальных и боковых горизонтальных стволов. Излагаются основные вопросы, связанные с добычей, сбором и транспортом нефти и газа. Рассмотрены тепловые методы, в том числе новые, для разработки месторождений с вязкими и высоковязкими нефтями. Уделено внимание вопросам ухудшения проницаемости призабойных зон пласта и новым методам их увеличения. Для научных и инженерно-технических работников нефтяной и газовой промышленности, аспирантов и студентов. Курс лекций читается на нефтяном факультете УдГУ, г. Ижевск.

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.

Асфальтены, выделенные из Усинской нефти, методом дробного осаждения разделены на отдельные фракции. Проведен термолиз исходных асфальтенов и их фракций. По данным исследования элементного и группового состава продуктов термолиза и определения молекулярных масс рассчитано сдержание сульфидной, тиациклановой и ароматической типов серы в молекулах исходных асфальтенов и их фракций. Показано, что количество алкилсульфидного функционального типа серы зависит от ММ асфальтенов и влияет на выход продуктов термолиза.

Для рекультивации нефтешламов разработан состав моющей композиции на основе биоразлагаемых поверхностно-активных веществ и щелочной буферной системы. Специально подобранное соотношение компонентов является оптимальным в результате синергического эффекта их взаимодействия. Отмытые нефтешламы и грунты не требуют дополнительной очистки и могут быть переработаны в строительные материалы или использованы для подсыпки кустовых площадок и дорог. Заграязненный водный раствор после отмыва нефтешлама подвергается микробиологической очистке коммерческим биопрепаратом. Биодеструкции насыщенных углеводородов в отработанном растворе составляет более 90 %. После биодеструкции, вода применяется в рецикле для отмыва новой порции нефтешлама и других хозяйственных нужд.

Приведены результаты восстановления модели нефтешлама от загрязнения с помощью комплексного микробиологического и физико-химического метода. Показано, что отмыв моющей композицией снижает загрязненность грунта на 55-75 %. Последующая биодеструкция аборигенной микрофлорой дополнительно снижает загрязнение за месяц на 20-30 %. В механической части шлама микрофлору целесообразно стимулировать азот- и фосфорсодержащими минеральными субстратами, а в отработанной воде минеральное питание обеспечивается компонентами композиции. Изменения структурно-группового и индивидуального состава углеводородов в отработанной воде соответствуют начальной стадии биодеградации, а в открытом грунте - средней, что свидетельствует о низкой активности аборигенной микрофлоры.

Представлены новые результаты лабораторных исследований, промысловых испытаний и промышленного использования технологий увеличения нефтеотдачи залежей высоковязких нефтей. В 2007-2012 гг. на пермокарбоновой залежи Усинского месторождения по технологиям ИХН СО РАН обработаны 172 скважины. Прирост дебита по нефти составил от 3 до 24 т в сутки на скважину, дополнительная добыча нефти 980 т на скважино-обработку. Результаты геофизических исследований в паронагнетательной и пароциклической скважинах в 2011 г. до и после закачки композиции ГАЛКА®-C показали, что происходит перераспределение фильтрационных потоков и увеличение охвата пласта паротепловым воздействием. Показана перспективность комплексных технологий чередующейся закачки водяного пара, термотропных гелеобразующих и нефтевытесняющих композиций.

На примере нефтей Усинского месторождения и месторождения Ляохе изучены основные тенденции изменения состава тяжелых, высоковязких нефтей при тепловом воздействии в присутствии воды. Эксперименты по лабораторному моделированию проводили в интервале температур 200-350 °С с добавлением минеральной добавки для изучения характера влияния нефтеносной породы. Изменение группового состава по сравнению с исходными нефтями характеризуется увеличением содержания асфальтенов и уменьшением содержания спирто-бензольных смол. По данным ПК-спектроскопии в составе продуктов термолиза возрастает доля пиридиновых оснований, сульфоксидов, амидов, карбонилсодержащих соединений ароматических структур. Лабораторный термолиз в среде водяного пара приводит также к заметному изменению состава н-алканов в масляной фракции нефти.

На примере тяжелых, высоковязких нефтей месторождений Усинское и Ляохэ изучены основные тенденции изменения их состава и свойств при термолизе в лабораторных условиях. Эксперименты проводились в автоклаве периодического действия в интервале температур 200-350 °С с добавлением воды и внесением минеральной добавки для изучения характера влияния нефтеносной породы. Продукты термолиза представлены газами, нерастворимыми продуктами карбонизации, преобразованной нефтью. Обнаружено, что в жидких продуктах термолиза содержание азота, серы отличается от такового для исходных нефтей, повышается содержание асфальтенов, уменьшается доля смол и масел. В составе продуктов акватермолиза возрастает доля азотистых оснований, ароматических и кислородсодержащих структурных фрагментов, появляются амиды. Существенно изменяются удельный показатель поглощения нефтей и их фракций при длине волны 500 нм, а также индивидуальный состав алканов и нафталинов. Тенденции изменения основных параметров состава при акватермолизе усинской нефти и нефти месторождения Ляохэ прямо противоположны. Влияние минеральной добавки на результаты термолиза проявляется только на уровне выхода жидких продуктов, их элементного, группового и функционального (по данным ИК-спектров) составов и незаметно на уровне структурно-группового и индивидуального составов идентифицированных в маслах соединений.

Рассмотрен ресурсный потенциал тяжелых ванадиевоносных нефтей Российской Федерации. На территории России основная часть ресурсов тяжелых и ванадиевонсных нефтей приурочена к месторождениям Волго-Уральского, Западно-Сибирского и Тимано-Печерского нефтегазоносных бассейнов. Значительный потенциал тяжелых нефтей осваивается в нашей стране недостаточно, а возможность извлечения ценных попутных компонентов из них, ванадия в частности, практически пренебрегается, что является крайне актуальной задачей в настоящее время при вынужденном переходе к широкомасштабному освоению ресурсов тяжелых нефтей. Известно, что добыча и извлечение ванадия из тяжелых нефтей и применение его в различных производствах является перспективным направлением добычи и переработки нефти и могло бы дать существенную прибыль нефтедобытчикам.

В лабораторных условиях на модельных почвенных системах исследована микробиологическая деструкция сол и асфальтенов аборигенной почвенной микрофлорой. Показано, что высокомолекулярные гетероатомные компоненты нефти доступны для окисления почвенными микроорганизмами, за 180 сут эксперимента утилизация смол составила 41.5 мас. %, асфальтенов - 35.0 мас. %. Анализ остаточных продуктов биодеструкции показал заметное изменение состава высокомолекулряных гетероатомных компонентов. Биодеструкция смол и асфальтенов протекает преимущественно с "отщеплением" периферийных парафиновых структур, ароматическое ядро преобразуется менее существенно.

В монографии рассмотрены особенности физико-химических свойств и пространственного размещения трудноизвлекаемых нефтей, рассматривыемых как прирост добычи нефти в будущем в связи с исчерпанием легкодоступных запасов. К трудноизвлекаемым относятся нефти с аномальными физико-химическими свойствами (тяжелые, вязкие, смолистые, парафинистые) и нефти с осложненными условиями залегания, с аномальным газосодержанием и высоким содержанием сернистого газа. Полученные данные могут быть использованы для разработки новых эффективных технологий добычи, транспорта и переработки нефтей. Монография будет полезна для специалистов, занятых в области разведки, добычи, транспортировки и переработки нефтяного сырья, а также для аспирантов и студентов, обучающихся по соответствующим специальностям.