Usinsko polje: glavne značilnosti in značilnosti tehnologij

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Usinsko polje deluje od leta 1977. Njegov razvoj poteka v zelo težkih geoloških razmerah, povezanih z značilnostmi nahajališča. Tekočina rezervoarja se nanaša na tekočine, ki jih je težko pridobiti, saj ima nenormalno visoko viskoznost. Vendar pa so v zadnjih desetletjih visoko viskozna olja veljala za glavno rezervo svetovne proizvodnje. Njihove rezerve v Rusiji se po različnih ocenah gibljejo od 30 do 75 milijard ton, večina pa se nahaja v regiji Volga-Ural. Zato je uvedba izboljšanih tehnologij pridobivanja nafte za takšne rezervoarje postala še posebej pomembna.

Kje je Usinsko polje?

Naftno nahajališče Usinsk se nahaja na severovzhodu istoimenske regije v Republiki Komi. Njeno območje zajema Pečorsko nižino in porečje reke Kolve (desni pritok reke Usa). Najbližje mesto je Usinsk. Lokacija naftnega polja Usinsk Lukoila je povezana s prehodnim naravnim pasom od tundre do tajge. Podnebje tukaj je izrazito celinsko, povprečna letna temperatura je -25 °C. Pozimi termometerpade na -55 °C. Relief tega območja je nizka, močno močvirna ravnina s povišanimi gričevnatimi območji.

Prometne komunikacije vključujejo železniško, rečno plovbo in dostavo s helikopterjem. Čez ozemlje je bil položen naftovod Vozey-Yaroslavl.

Obstaja tudi nahajališče s podobnim imenom - Malo-Usinsko polje, ki se nahaja na jugu okrožja Elovsky, v regiji Perm, blizu vasi Malaya Usa. Povezan je z devonskim in spodnjim srednjim vizejskim slojem.

Kratek opis

To polje je omejeno na naftno-plinski bazen Timan-Pechersk, ki je strateškega pomena v industriji goriv na severozahodu Rusije. Je ena največjih v tej naftni in plinski pokrajini. Pomembno vlogo igra tudi bližina prodajnih trgov.

Usinsko polje je pregib kamnin antiklinalnega tipa, katerega velikost je dolga 51 km, debelina sedimentnega pokrova pa je približno 7-8 km. Naftna nahajališča se nahajajo na globini od 1 do 3,4 km. Z vidika poseka je polje v pozni fazi razvoja, količina izčrpanih zalog pa je le 7,7 %. Južni in zahodni del nahajališča praktično nista pokrita s proizvodnim vrtanjem.

Kamnine, ki jih izpostavlja najgloblja vrtina na vzponu antiklinale (5000 m), sodijo med nahajališča spodnjesilurijske dobe. Za raziskana nahajališča so značilna terigena nahajališča srednjega devonskega sistema (glavnivir proizvodnje), zgornji perm, pa tudi vizejska, serpuhovska in famenska stopnja, ki se v celoti nahajajo v karbonsko-spodnjepermskem kompleksu.

Napovedne rezerve

Bilancne rezerve, katerih razvoj je trenutno ekonomsko izvedljiv, znašajo približno 960 milijonov ton Naftno polje Usinskoye je največje v Republiki Komi. Proizvodnja nafte na njej zagotavlja več kot tretjino celotne količine ogljikovodikov, raziskanih v tej temi Ruske federacije.

Ta količina naj bi po predhodnih izračunih zadostovala do leta 2030. Ob dodatnem raziskovanju je možno povečanje rezerv. Operater tega polja je Lukoil.

litologija

Nanosi spodnjega devona na polju Usinsk so predstavljeni s 3 odseki (njihova debelina je navedena v oklepajih):

• nižje (>1050 m);
• srednje (<175 m);
• zgornji (909-1079 m).

Sestavljeni so iz naslednjih vrst kamnin:

• calc-clay;
• marls;
• karbonatne gline;
• dolomiti;
• anhidriti z vmesnimi plastmi gline in laporja.

Vizejska stopnja je sestavljena iz gline, v njenem zgornjem delu se začne debelo zaporedje karbonatnih kamnin, ki vsebuje nahajališče visoko viskoznega olja.

Lastnosti olja

Nafta iz polja Usinsk ima naslednje značilnosti:

• gostota - 0,89-0,95g/cm3;
• spojine, ki vsebujejo žveplo – 0,45-1,89%;
• dinamična viskoznost - 3-8 Pa∙s (težke, visoko viskozne tvorbene tekočine);
• največja vsebnost smolnatih snovi - 28% (severno območje nahajališča);
• vsebnost porfirinov v obliki vanadijevega kompleksa - do 285 nmol/g (povečana).

V kemični sestavi prevladujejo naslednje spojine:

• nasičeni ogljikovodiki: alkani, gonani in hopani;
• areni: naftalen, o-difenilenmetan, fenantren, tetrafen, fluoranten, piren, perilen, krizen, benzfluoranteni, benzpireni.

Koncentracija nekaterih vrst ogljikovodikov se razlikuje po območju polja. Tako se v njegovem južnem delu odkrije največja količina karboksilnih kislin, v severnem delu pa najmanjša. Za nafto s tega polja je na splošno značilna visoka vsebnost metaloporfirinov in organskih kislin.

zgodovina odkritij

Polje v regiji Usinsk je bilo odkrito leta 1963. Leta 1968 so pridobili močan vodnjak iz globine okoli 3100 m (raziskovalna vrtina št. 7), ki je proizvedla 665 ton nafte na dan. Lahko olje je bilo proizvedeno v Serpuhovskem superhorizontu leta 1972. Glede na geološko zgradbo je bilo to nahajališče prvotno razvrščeno kot preprosto.

Do leta 1985 so znanstveniki ugotovili, da je odsek polja bolj zapleten, saj ima conske spremembe pogojev (erozija in prelomi v sedimentaciji), kar povzroča ostre spremembe v debelini produktivnih plasti in različnih vrst intervalov. Tektonska aktivnost posameznih con je povzročila nastanek vertikalelomljenje, kar otežuje tudi razvoj nahajališča.

Leta 1998 je bila revidirana geološka zgradba nahajališča. Na nekaterih območjih je bila ugotovljena odsotnost plasti v obliki izbruhov plantarnih voda. Prav tako so geologi vzpostavili razvoj zgradb v obliki grebenov. Obokani del Usinskega polja se je v zgodnjem permskem obdobju dvignil v topografiji morskega dna.

Predstavitve o strukturi depozita so se nenehno spreminjale, ko so se pojavljale nove informacije. Potresno raziskovanje v letu 2012 je pokazalo prisotnost velikega števila tektonskih prelomov – razpok. Najpogosteje so navpični in včasih združeni v 3-4 sisteme. Razpoke v karbonatnih kamninah niso omejene na kontaktno cono dveh plasti, ampak prehajajo skozi več naenkrat.

Visoka navpična lomljenost in šibka tesnila iz skrilavca v nahajališčih spodnjega perma sta povzročila izgubo frakcije lahkih ogljikovodikov in prispevala k nastanku visoko viskoznega naftnega polja.

Proizvodnja

Ker ima zadrževalna tekočina Usinskega polja nenormalno visoko viskoznost, je njena proizvodnja s tradicionalnimi metodami (palice, centrifugalne vrtinčne črpalke in druge metode) težavna. Do leta 1990 je tlak v rezervoarju padel na kritično raven. Za rešitev tega problema so bili povabljeni strokovnjaki iz švicarskega podjetja TBKOM AG. Leta 1991 je bilo skupaj z OAO Komineft ustanovljeno podjetje Nobel Oil, katerega vodstvo je na polju uvedlo tehnologijo površinskega izpodrivanja nafte s paro. To je omogočilo povečanje izkoristka tekočine v rezervoarju za 4krat.

Na območju nahajališča se uporabljajo in preizkušajo različne metode razvoja polja - vrtanje poševnih in horizontalnih vrtin, metoda termogravitacijske drenaže rezervoarja, parna ciklična obdelava, kombinirano vbrizgavanje s kemičnimi reagenti. Vendar pa je ob obstoječi debelini formacije ne moremo popolnoma pokriti s toplotno izpostavljenostjo. Le približno 20 % obsega zalog nafte je pokrito z površinskim vbrizgavanjem in parnim kolesarjenjem.

Leta 2002 je Nobelova nafta bankrotirala. Podjetje je kupil OAO Lukoil.

Analiza proizvodnje tega polja kaže, da je bilo iz poplavljenih vrtin v povprečju proizvedenih 2-krat več nafte kot med tistimi, ki so bile ustavljene zaradi nizkega rezervoarskega tlaka ali padca produktivnosti. V slednjem primeru do prenehanja obratovanja pride pred zaključkom razvoja pokritih rezervoarjev. To je posledica njihove nizke prepustnosti, ki jo je mogoče izboljšati z umetno toplotno obdelavo.

Toplotna obdelava

Termogravitacijska metoda je bila testirana pred približno 30 leti v Kanadi. Njegovo načelo je segrevanje rezervoarja z vročo paro, tako da postane visoko viskozno olje enako gibljivo kot običajno olje.

V tradicionalni varianti se vrtine za proizvodnjo in vbrizgavanje vrtajo na sosednjih točkah. Na Usinskem polju je bila ta tehnologija spremenjena - udarec je bil izveden iz nasprotnih vrtin na nasprotnih točkah.

Vbrizgavanje pare v takšni shemivrtati višje od proizvodnje. Vanjo se neprekinjeno črpa para. Oblikuje se nekakšna raztegljiva parna komora. Na svoji meji para pade v kondenzat in pod vplivom gravitacije teče v območje dna proizvodne vrtine.

Termoelastična ekspanzija tekočine v rezervoarju se pojavi pri temperaturah v območju 200-320 °C. Poleg pare v rezervoarju nastaja velika količina ogljikovega dioksida, ki prispeva k izpodrivanju nafte. Zaradi tega procesa se pridobivanje nafte iz vrtin poveča za 50%.

Vnos vode

Zaradi prisotnosti velike zaloge naprav za vbrizgavanje pare na območju nahajališča obstaja velika potreba po sladki vodi. Zagotavlja ga vodni zajem Južni naftnega polja Usinsk, kjer se izvaja priprava, shranjevanje in distribucija tekočine.

V letu 2017 se je pričela izvedba projekta tehnične prenove vodozajema. Posodobljeni so bili tehnični objekti, čistilne naprave, cevovodni sistem, zgrajena je bila nova dizelska elektrarna. Posodobitev tega objekta bo povečala tehnične zmogljivosti in povečala proizvodnjo nafte na Usinskem polju.