Перспективы развития добычи нефти из битуминозных пород

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РТ

АЛЬМЕТЬЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НЕФТЯНОЙ ИНСТИТУТ

 

 

Кафедра «Разработка и  эксплуатация нефтяных и газовых  месторождений»

 

 

РЕФЕРАТ

на тему: «Перспективы развития добычи нефти из битуминозных пород»

по дисциплине «История нефтегазовой отрасли»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                 Выполнил: студент группы 62-12

                                                               Мирзагитов А.Д.

                                                           Принял: д.т.н., профессор Липаев А.А.

 

 

 

Альметьевск 2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………..……….3

Особенности геологического строения природных битумов……………….…5

Методы разработки природных  битумов………………………………………..7

Направления использования  природных битумов и битуминозных пород….12

Состояние и перспективы  производства битумов в России ……………….…16

Заключение……………………………………………………………………….22

Список использованной литературы………………………………………...…23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Снижение открытых запасов  нефти и изменения их структуры  в направлении увеличения доли трудноизвлекаемых нефтей диктует необходимость оценки возможности освоения углеводородного сырья типа сверхвязких нефтей и природных битумов, считавшихся до последнего времени малорентабельными для разработки.

Битумоносные породы и содержащиеся в них природные битумы являются, по сути, комплексным сырьём ХХI века. Природные битумы, в отличие от нефтепродуктов, являются многоцелевым полезным ископаемым с повышенным содержанием сернистых компонентов, металлов, асфальтенов, смол, нефтяных кислот. Химическая комплексная переработка природных битумов позволяет получать важную промышленную продукцию: элементарную серу, сульфоксиды, сульфоны, кокс с высоким содержанием ванадия, нефтяные кислоты, лакокрасочные материалы, компоненты смазочных материалов, моторные топлива, дорожные, строительные и специальные битумы. При этом битуминозные породы являются весьма ценным дорожно-строительными материалами для изготовления асфальтобетона, нижних и верхних слоёв дорожного покрытия, силикатного кирпича, керамзитобетона, компонентов для офлюсованных и железнорудных окатышей в черной металлургии.

Исследования по использованию  природных битумов в настоящее  время является насущной задачей, эти  исследования ведутся как в России, так и за рубежом. Основными направлениями  являются:

1. Получение углеводородного  сырья (синтетическая нефть).

2. Постепенное вытеснение  искусственных нефтяных битумов

 природными по целому ряду промышленных отраслей (дорожно-

 

 

 

 

строительной и строительной, химической, лакокрасочной и др.).

3. Извлечение из битумов  и высокосмолистых нефтей ванадия, никеля и некоторых других ценных металлов.

4. Создание новых строительных  материалов на основе переработки  природных битумов. 

Решение вышеперечисленных  промышленных задач зависит от степени  подготовки к добычи природных битумов. В связи с этим особое значение имеет наращивание объемов битумопоисковых работ, анализ их размещения, глубины залегания. И на основе этих исследований обоснованный выбор наиболее перспективных, первоочередных объектов и площадей для постановки поисковых работ,  оценки ресурсов битумных отложений, выбора способа добычи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Особенности геологического строения битумосодержащих месторождений

Одним из основных факторов, определяющих методику ГРР, является тип  битумосодержащих пород (БСП). По своему строению БСП подразделяются на пластовые, жильные и поверхностные. В пластовых месторождениях битумы насыщают породы-коллекторы. В мировой практике известны пластовые месторождения регионального и локального типа. Первые, формируясь при миграции нефти в коллекторах, находящихся в зоне гипергенеза, образуют крупные поля или протяженные линейные зоны, контролируемые часто тектоническими нарушениями, зонами замещения и выклинивания пород-коллекторов, поверхностями несогласия. Имеют ли место такие месторождения на территории Самарской области – вопрос открытый. Положительным фактором возможного наличия таких месторождений является развитие относительно протяженных разломов, фиксируемых в первую очередь по материалам аэрокосмической съемки.

Пластовые месторождения  локального типа формируются вследствие разрушения ранее образованных нефтяных скоплений при их выводе в зону гипергенеза. Такие залежи контролируются большей частью структурами. Встречаются битумные пласты, располагающиеся на склонах локальных поднятий, здесь возможно также влияние на их формирование разломной тектоники или коллекторские факторы. Жильные залежи контролируются локальными тектоническими нарушениями.

Залежи поверхностного закирования образуются при миграции нефти на поверхность по ослабленным зонам и при истечении нефти из обнаженных головных частей нефтеносных пород. Они характеризуются, как правило, высоким содержанием битума, достигающим 20 и более процентов.

 

 

Наиболее распространены в зоне Урало-Поволжья месторождения БСП относительно сложного геологического строения с изменчивой мощностью продуктивных пластов и неравномерным распределением битумов, вариации в содержании которых однако не оказывают существенного влияния на качество и не ведут к изменению технологических схем его использования.

В тоже время в пределах Урало-Поволжья известны месторождения БСП с резко изменчивой мощностью продуктивной толщи, весьма неравномерным битумонасыщением и невыдержанным качеством сырья. Эти залежи преимущественно связаны с тектоническими нарушениями, с трещинным и кавернозным типом карбонатных пород.

Общим определяющим фактором формирования битумов являются гипергенные процессы. Рассматриваемая территория максимального палеогипергенного разрушения флюидов является зоной поиска ПБ как остатков ранее существовавших нефтяных залежей. Гипергенная природа образования пластовых и линзовидных скоплений битумов подтверждается их парагенетической ассоциацией с участками промышленных скоплений серы, а также с особенностями залегания.

Гипергенез – поверхностные или близповерхностные изменения горных пород в совокупности с содержащимися в них нефтяными флюидами, связанные с воздействием атмосферных агентов (кислород, вода, углекислоты).

Безусловно, природные процессы разнообразные и создают различное  влияние на формирование ПБ. Так, например, формирование Садкинского месторождения жильных асфальтитов формировалось в результате излияния каменноугольной нефти в тектоническую трещину, наполнение которой обеспечивалось скоплениями легких нефтей и газов. 

Расстояния между профилями  специальных поисковых скважин  в зависимости от степени изученности  конкретной площади составляли 400-1000 м   [3]. В Татарстане сетка разведочных скважин для залежей БСП редко превышает 200-400 м. При такой сетке подсчет запасов БСП ведется по категории С₂  [5].  

Для того, чтобы технически и экономически правильно решить вопрос о рациональном способе добычи битумов (открытым, подземным или скважинным способом), необходимо иметь определенный набор геологических материалов: характеристика района и месторождения, рельеф, гидрогеологические данные, тектоника и, конечно, материал по форме и размерам залежи БСП.

Основным методом изучения БСП является бурение специальных  скважин с последующим изучением  керна, проб битумов, пластовых вод  и  исследований ГИС.

 

Методы разработки природных битумов (ПБ).

Основные исследования и  опытно-промышленные работы в области  создания и совершенствования методов  добычи природных битумов осуществляются по трем основным направлениям:

- применение карьерных,  шахтных и скважинных (скважинная  гидродобыча) систем разработки, при которых битумоносные породы извлекаются на поверхность;

- применение шахтных дренажных  систем разработки, при которых  битумы добываются в шахте  с помощью дренажных систем, часто  с тепловым воздействием на  пласт;

- применение скважинных  внутрипластовых способов, при которых  битумы добываются через скважины  путем термического или иного  воздействия на битумоносные пласты  [5].

Открытый карьерный  метод. Для добычи битумо- и нефтесодержащих пород проводятся вскрышные работы и сооружается открытый карьер – битумосодержащий разрез, откуда горная порода извлекается и транспортируется на специальные установки, где из породы

извлекается углеводородное сырье. Последнее после предварительной  переработки направляется на нефтеперерабатывающие  заводы для получения необходимых  нефтепродуктов, а проэкстрагированная порода используется для дорожного строительства либо для других целей.

Основными условиями карьерного метода добычи являются благоприятные  геолого-экономические показатели разработки месторождений битумов  и ВВН, которые определяются, прежде всего, их запасами, насыщенностью и  физико-химическими свойствами. Этот метод может применяться на месторождениях с различными величинами запасов  и характеризуется их максимальным использованием. Он обладает большими возможностями эффективного применения высокопроизводительной техники и  отмечается лучшими условиями труда.

Карьерный метод позволяет  непосредственно наблюдать ход  процесса разработки (от добычи битумо- и нефтенасыщенных пород до выхода нефтепродукта) и своевременно вносить необходимые коррективы.  Применение этого метода в значительной степени зависит от гидрогеологических условий проектируемого карьера, глубины залегания продуктивного пласта и объема вскрышных пород. [4].

Опытная карьерная разработка битумоносных пород в нашей стране проводилась ограничено на Сюкеевском, Спиридоновском, Васильевском и Фиков-Колокском месторождениях в Татарстане. Карьерная разработка битумных отложений проводилась на площадях Самарской Луки. Более масштабной была карьерная разработка битумоносных песчаников Кирмакинского месторождения в Азербайджане. Оно разрабатывалось издавна с применением многочисленных (до 1500) колодцев, а с 1956 года, в течение пяти лет, открытым способом. Кондиционным содержанием битума в породе было принято 2% по массе. Битумонасыщенность продуктивной толщи месторождения колебалась от долей процента до 8,6% по массе. Коэффициент извлечения нефтепродуктов изменялся от 0,456 до 0,630.  [5].

Ограничения в карьерной  разработке битумоносных пород связаны с мощностью вскрыши, водоносностью вскрываемых толщ горных пород и со значительным отрицательным воздействием  на окружающую среду.

Шахтная разработка может вестись в двух модификациях: очистная шахтная – с подъемом углеводородонасыщенной породы на поверхность и шахтно-скважинная – с проводкой горных выработок в надпластовых горных породах и бурением из них кустов вертикальных и наклонных скважин на продуктивный пласт для сбора нефти уже в горных выработках. Для повышения темпов добычи высоковязких нефтей и природных битумов и обеспечения полноты выработки запасов в шахтно-скважинном способе разработки используют паротепловое воздействие на пласт. Глубины шахт теоретически могут быть различными, но практически они не превышают 150-300 м. В 70-х годах прошлого столетия в Румынии опробовалась методика закладывания шахт на глубину 500-700 м. [2].

Минимально допустимая мощность продуктивного пласта для шахтной  разработки составляет 4 (на Ярегском месторождении) - 5 метров.

Кроме того, по данным работ  в Татарстане [5] нефтебитумные месторождения, предназначенные для разработки шахтным способом, должны удовлетворять следующим условиям:

- породы, в которых располагаются  горные выработки, должны обладать  определенной устойчивостью, т.е.  не должно быть плывунов в  местах расположения горизонтальных  горных выработок;

- газовый фактор не  должен превышать 10 м³/т – исключить взрывоопасность в шахте;

- температура пласта не  должна превышать 26ºС для соблюдения условий гигиены труда.

К отрицательным факторам применения шахтной разработки относится  также наличие во вмещающих толщах пластовых вод, а в горных выработках – жидких углеводородов и сырой  нефти с низкой температурой воспламенения.

В мировой практике в настоящее  время преобладают скважинные внутрипластовые  способы, при которых тяжелые  нефти и битумы добываются через  скважины путем термического или  иного воздействия на битумоносные пласты. Способы воздействия на пласт, отличные от тепловых методов, применяются ограничено. К одному из них относится так называемый VAPEX метод – закачка растворителя в пласт в режиме гравитационного дренажа. Этот способ реализуется с использованием пары горизонтальных скважин. За счет закачки растворителя в верхнюю скважину создается камера-растворитель (углеводородные растворители, в том числе этан или пропан). Нефть разжижается за счет диффузии в нее растворителя и стекает по границам камеры к добывающей скважине под действием гравитационных сил.