«Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений»

Формирование и управление эффектом "вспененной нефти" в процессе добычи тяжелой нефти

УДК: 622.276
DOI: -

Авторы:

¹ ЛУКОЙЛ-Инжиниринг, Москва, Россия

Ключевые слова: "вспененная нефть", высоковязкие нефти, холодная добыча, винтовые насосы, фазовое неравновесие, механизм формирования пузырьков

Аннотация:

В статье рассмотрены особенности фильтрации и добычи тяжёлой нефти в условиях растворённого газа, а также роль роста газовых пузырьков, вязкости нефти и геологических факторов в формировании эффекта "вспененной нефти". На основе анализа экспериментальных и литературных данных сопоставлено влияние диффузии газа и других параметров на динамику фазовых переходов и эффективность разработки залежей тяжёлых нефтей на естественном режиме. Показано, что при добыче тяжёлых нефтей ключевое значение имеет кинетика образования газовой фазы. В этих условиях система может находиться в метастабильном (псевдоравновесном) состоянии, поддерживая мелкодисперсную структуру подвижных газовых пузырьков в нефти, известную как "вспененная нефть". Развитие современных винтовых насосов и эластомерных материалов позволило реализовать эксплуатацию при высоких депрессиях с достижением низких забойных давлений. Промышленный опыт в различных геолого-физических условиях подтверждает возможность формирования и управления эффектом "вспененной нефти" в широком диапазоне параметров пласта и флюидов. Отдельное внимание уделено технологиям интенсификации добычи, включая применение разбавителей, закачку попутного газа и углекислого газа, а также методы теплового воздействия на призабойную зону (кабельный нагрев и внутрискважинная циркуляция нагретой жидкости). Эти подходы рассматриваются как перспективные инструменты для инициирования и регулирования эффекта "вспененной нефти" в условиях, где он не реализуется естественным образом. Показано, что выбор технологии должен основываться на учёте свойств пласта и флюидов, включая давление, температуру, газосодержание, состав газа и особенности коллектора, включая проницаемость. Полученные обобщения могут быть использованы при выборе оптимальных стратегий разработки залежей тяжёлых нефтей и развитии методов, основанных на механизме "вспененной нефти".

Список литературы:

1. Иванов Д.А. Геологические характеристики, свойства флюидов и технологические особенности добычи в самом крупном в мире Оринокском бассейне сверхвысоковязкой нефти // Нефтегазовая геология. Теория и практика. – 2024. – Т. 19, № 4.

2. Firoozabadi A., Kashchiev D. Pressure and Volume Evolution During Gas Phase Formation in Solution Gas Drive Process // SPE J. – 1996. – Vol. 1. – P. 219–231.

3. Li X., Yortsos Y.C. Critical Gas Saturation: Modeling and Sensitivity Studies // SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, Texas, 1993.

4. Zhang Y.P., Hyndman C.L., Maini B.B. Measurement of gas diffusivity in heavy oils // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2000. – Vol. 25. – P. 37–47.

5. Tharanivasan A.K. Measurements of Molecular Diffusion Coefficients of Carbon Dioxide, Methane and Propane in Heavy Oil Under Reservoir Conditions. – Saskatchewan, University of Regina, 2004.

6. Kumar R., Pooladi-Darvish M.O. Effect of Viscosity and Diffusion Coefficient on the Kinetics of Bubble Growth in Solution-Gas Drive in Heavy Oil // Journal of Canadian Petroleum Technology. – 2001. – Vol. 40.

7. Tang G.Q., Firoozabadi A. Gas and Liquid-Phase Relative Permeabilities for Cold Production From Heavy-Oil Reservoirs // SPE Reservoir Evaluation & Engineering. – 2003. – Vol. 6(2) – P. 70–80.

8. Comparison of Foamy Oil Behaviour between Shallow and Middepth Heavy Oil Reservoirs in the Orinoco Belt / X. Li, C. Chen, Z. Liu [et al.] // Geofluids. – 2021. – DOI: 10.1155/2021/3610207

9. Wong R.C.K., Maini B.B. Gas bubble growth in heavy oil-filled sand packs under undrained unloading // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2007. – Vol. 55, Issues 3–4. – P. 259–270.

10. Pooladi-Darvish M., Firoozabadi A. Solution-gas Drive In Heavy Oil Reservoirs // Journal of Canadian Petroleum Technology. – 1999. – Vol. 38.

11. Иванов Д.А. "Вспененная нефть": Фильтрация тяжелой нефти в условиях фазового неравновесия // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2026. – № 4(412). – С. 26–36.

12. Li S., Li Z. Effect of Temperature on the Gas/Oil Relative Permeability of Orinoco Belt Foamy Oil // SPE J. – 2014. – Vol. 21. – P. 170–179.

13. Zhang Y., Maini B.B., Chakma A. Effects of temperature on foamy oil flow in solution gas-drive in cold lake field // Journal of Canadian Petroleum Technology. – 1999. – Vol. 38, № 6. – P. 28–33.

14. Coskuner G., Huang H. Enhanced Oil Recovery in Post-CHOPS Cold Heavy Oil Production with Sand Heavy Oil Reservoirs of Alberta and Saskatchewan Part 1: Field Piloting of Mild Heating Technologies // SPE Canada Heavy Oil Conference, Virtual, 2020.

15. Wang Z., Ma M., Sun Y. Effects of Oil Viscosity and the Solution Gas–Oil Ratio on Foamy Oil Flow in Solution Gas Drive // ACS Omega. – 2022. – Vol. 7(23).

16. Yao J., Zou W., Gu Y. Solvent effects on the measured bubble-point pressures and pseudo bubble-point pressures of different heavy crude oil–solvent systems // Petroleum. – 2022. – Vol. 8. – P. 557–586.

17. A critical review of the CO2 huff’n’puff process for enhanced heavy oil recovery / X. Zhou, Q. Yuan, X. Peng [et al.] // Fuel. – 2018. – Vol. 215. – P. 813–824.

18. Ahadi A., Torabi F. Insight into heavy oil recovery of cyclic solvent injection (CSI) utilizing C3H8 /CH4 and C3H8 /CH4 /CO2 // Petroleum. – 2018. – Vol. 4.

19. A Critical Review of the Solvent-Based Heavy Oil Recovery Methods / L. Lin, H. Ma, F. Zeng, Y. Gu // SPE Heavy Oil Conference-Canada, Calgary, Alberta, Canada, 2014.

20. A review on upgrading and viscosity reduction of heavy oil and bitumen by underground catalytic cracking / F. Zhao, Y. Liu, Y. Liu [et al.] // Energy Reports. – 2021. – Vol. 7. – P. 4249–4272.