и 30–40 МПа — базовый рабочий агент на устье скважины (фаза 1); фаза 2 — 450–550 °C и 30–40 МПа; фаза 3 — свыше 600 °C и до 60 МПа
прирост извлечения на незрелом керогене — максимальная оценка по результатам гидродинамического моделирования
потенциальный рост добычи из трудноизвлекаемых пластов (по результатам исследований Сколтеха и КФУ)
и 22,1 МПа — порог перехода воды в сверхкритическое состояние
Показатели являются потенциальными и приведены по оценкам компании и материалам публичных выступлений; фактические результаты зависят от геологических условий месторождения.
Технология термохимического воздействия (ТТХВ) — отечественная технология добычи, разрабатываемая НТЦ «Оил Ресурс», которая применима как для трудноизвлекаемых запасов высоковязких нефтей, так и для других месторождений, приуроченных к залежам средних, маловязких, битуминозных и керогенсодержащих нефтей.
В её основе — закачка в нефтеносный пласт в качестве теплоносителя высокотемпературного агента воздействия — воды в сверхкритическом состоянии (базовый рабочий агент — вода мембранной степени очистки; на следующих этапах ОПИ — композиционные агенты с газами и катализатором) для реализации термохимического воздействия (ТХВ), позволяющего достичь внутрипластового облагораживания высоковязкой нефти — необратимого снижения вязкости и улучшения компонентного состава в сторону увеличения доли лёгких компонентов — за счёт внутрипластовых высокотемпературных процессов, в том числе процесса внутрипластового акватермолиза тяжёлых фракций высоковязкой нефти.
За счёт внутрипластового облагораживания ТТХВ делает возможной добычу высоковязкой нефти там, где традиционные методы неэффективны.
Технология соответствует приоритетам Энергетической стратегии России до 2050 года в части освоения ТрИЗ (приложение № 7, пункт 12); на Луговском месторождении идёт подготовка к опытно-промышленным испытаниям, по их результатам планируется промышленное тиражирование.
Состояние воды, при котором она находится под давлением и температурой, превышающими её критические значения (критическая точка воды: температура 374 °C и давление 22,1 МПа). В этом состоянии вода становится сверхкритической жидкостью, которая не имеет различий между жидкостью и газом.
Диапазон температур и давлений вблизи критической точки воды, при котором резко изменяются её физико-химические свойства (плотность, растворяющая способность, диэлектрическая проницаемость, вязкость), что влияет на интенсивность тепломассопереноса и протекание внутрипластовых процессов.
Комплексное воздействие на пласт, включающее тепловое влияние высокотемпературного агента и инициирование термохимических процессов преобразования компонентов нефти и/или их взаимодействия с водной фазой и породой, приводящее к повышению подвижности нефти и/или нефтеотдачи.
Вытесняющий агент, закачиваемый в пласт при температурах, существенно превышающих пластовую, обеспечивающий нагрев пористой среды и запуск высокотемпературных процессов; в ТТХВ высокотемпературным агентом является вода в субкритическом и/или сверхкритическом состоянии.
Совокупность процессов, инициируемых закачкой высокотемпературного агента, включающих гидротермальное преобразование высокомолекулярных компонентов нефти, перераспределение фракционного состава, разрушение ассоциатов смол и асфальтенов, а также сопутствующие процессы тепломассопереноса в пористой среде.
Технология подземного преобразования нефти непосредственно в пласте при её добыче с целью улучшения физико-химических свойств нефти (снижения вязкости, уменьшения содержания сернистых соединений, смол, асфальтенов) и, как следствие, повышения нефтеотдачи пласта, облегчения транспортировки и последующей переработки.
Термокаталитическое превращение тяжёлого углеводородного сырья в среде воды и водяного пара при повышенных температурах (в классическом понимании — при 200–300 °C; в условиях ТТХВ — в суб- и сверхкритической воде).
Процесс термохимической обработки тяжёлой высоковязкой нефти в пластовых условиях в присутствии воды и минералов коллектора. При этом металлы минералов выступают в качестве катализаторов. Относится к разновидности внутрипластового облагораживания и направлен на снижение вязкости нефти, трансформацию её компонентов и повышение нефтеотдачи.
Циклический метод повышения нефтеотдачи, при котором одна и та же скважина попеременно используется для закачки рабочего агента и последующей добычи нефти.
Лёгкой нефти становится меньше: на трудноизвлекаемые запасы приходится уже около 60 % общих запасов, и их доля продолжает расти.
Природные битумы, высоковязкие нефти и керогенсодержащие породы залегают на глубинах от первых сотен метров до 3 000 метров и глубже.
Создание отечественной технологии термохимического воздействия ведётся с 2022 года и отмечено на уровне Правительства России.
«…проект по созданию инновационной, не имеющей аналогов в мире, технологии термохимического воздействия»
Александр Новак, вице-премьер Правительства РФ — статья в журнале «Энергетическая политика», февраль 2023
По оценке вице-премьера, технология позволит существенно повысить процент извлечения углеводородов на месторождениях высоковязкой нефти и включить в широкомасштабную разработку баженовскую, доманиковую, абалакскую, хадумскую и куонамскую свиты, обеспечив не только импортозамещение, но и опережающее развитие в освоении ТрИЗ.
Энергетическая стратегия России до 2050 года — прямой запрос государства на технологии разработки трудноизвлекаемых запасов. ТТХВ — ответ «Оил Ресурс» на этот запрос: технология отвечает пункту 12 приложения № 7 к Стратегии: «Оборудование и технологии внутрипластовой конверсии, включая технику и технологии преобразования керогена».
Технология термохимического воздействия (ТТХВ) является способом разработки трудноизвлекаемых высоковязких запасов нефти и реализуется посредством нагнетания высокотемпературного агента воздействия через систему нагнетательных скважин с одновременным/последующим отбором продукции через добывающие скважины.
Таким образом, обеспечивается площадной охват межскважинного пространства с формированием в призабойной зоне и межскважинном пространстве устойчивой зоны высокотемпературного воздействия с инициированием внутрипластовых высокотемпературных процессов.
При этом воздействие осуществляют в режиме непрерывной закачки или в циклическом режиме, совмещая закачку высокотемпературного агента воздействия с регулярным заводнением.
Также возможен так называемый режим «huff-and-puff» — циклический режим закачки и добычи из одной скважины, который включает стадию закачки высокотемпературного агента воздействия, выдержки (пропитки) пласта в условиях повышенной температуры и давления и последующей добычи продукции из этой же скважины, после чего цикл повторяется.
Термохимическое воздействие запускает сразу несколько параллельных процессов, которые вместе повышают подвижность и извлекаемость нефти.
При температуре около 350 ± 25 °C в водной среде интенсивно идут процессы термического крекинга и акватермолиза — распад длинных и тяжёлых молекулярных цепей на короткие и подвижные.
Процесс воспроизводит естественное созревание органического вещества, на которое в природе уходят миллионы лет. Твёрдый кероген преобразуется в жидкие углеводороды — фактически синтетическая нефть генерируется прямо в пласте.
В тепловом поле сверхкритической воды происходит процесс дозревания керогенсодержащих пород с формированием подвижной нефти — процесс, на который у природы уходят миллионы лет.
Значения приведены по оценкам компании и материалам публичных выступлений.
Проведение ОПИ предполагает использование теплового агента в виде СКВ с параметрами 400 °C и 35 МПа.
Совместно с Министерством энергетики РФ и Центром компетенций технологического развития ТЭК при Минэнерго России разрабатываются два отраслевых документа для флота термохимического воздействия — отраслевые технические требования (ОТТ) и отраслевая методика испытаний (ОМИ).
Технология применяется как высокотехнологичная нефтесервисная услуга: специализированное наземное и внутрискважинное оборудование плюс инжиниринг полного цикла.
Полигоном для опытно-промышленных испытаний служит Луговское нефтегазовое месторождение в Саратовской области — первый собственный добычной актив группы.
Луговское — зрелое месторождение: на нём удобно отрабатывать режимы работы комплекса ТТХВ в реальных промысловых условиях. Скважина под ОПИ ТТХВ закончена строительством, керн отобран; монтаж наземного и внутрискважинного оборудования запланирован, после него — пусконаладка комплекса. К испытаниям планируется привлечь представителей российских нефтедобывающих компаний, применяющих или рассматривающих тепловые методы повышения нефтеотдачи.
Для проведения ОПИ сформирована концепция флота ТХВ в мобильном исполнении; состав, режимы работы оборудования и параметры закачки определены по отраслевым техническим требованиям к флоту термохимического воздействия.
Комплекс ТТХВ — сложная инженерная система; генератор сверхкритической воды является лишь одним из её элементов.
Научные основы технологии — акватермолиз, сверхкритические водные флюиды, каталитическое облагораживание тяжёлой нефти — отражены в публикациях научных групп-партнёров и специалистов НТЦ в ведущих международных и российских изданиях.
Во всех перечисленных публикациях в числе соавторов — К. Ю. Прочухан.
Технология соответствует приоритетам Энергетической стратегии России до 2050 года в части ТрИЗ (приложение № 7, раздел I, пункт 12 — «Оборудование и технологии внутрипластовой конверсии, включая технику и технологии преобразования керогена») и открывает доступ к запасам, которые сегодня не разрабатываются.
Тиражирование технологии формирует спрос на отечественное оборудование, сервис и научные разработки — новые рабочие места в смежных отраслях.
Трудноизвлекаемые запасы есть на всех континентах — технологии их разработки востребованы во всём мире.
Доступ к собственным трудноизвлекаемым запасам снижает зависимость регионов мира от импорта энергоресурсов — технологии термохимического воздействия делают такие запасы доступными.
Коротко о технологии — для тех, кто знакомится с ТТХВ впервые.
ТТХВ — отечественная технология добычи трудноизвлекаемых запасов нефти, разрабатываемая НТЦ «Оил Ресурс». В нефтеносный пласт закачивается теплоноситель — вода в сверхкритическом состоянии (базовый рабочий агент — вода мембранной степени очистки); воздействие снижает вязкость нефти и запускает в пласте физико-химические процессы, делающие добычу возможной там, где традиционные методы неэффективны. Технология соответствует приоритетам Энергетической стратегии России до 2050 года (приложение № 7, пункт 12).
При температуре выше 374 °C и давлении выше 22,1 МПа вода переходит в сверхкритическое состояние и совмещает свойства жидкости и газа: глубоко проникает в поры породы, эффективно переносит тепло и участвует в химических реакциях. Это позволяет не просто прогревать пласт, а менять свойства нефти непосредственно в нём.
Целевые объекты — керогенсодержащие породы (баженовская, доманиковая, абалакская, хадумская свиты), высоковязкие нефти и природные битумы, а также нефтяные оторочки выработанных газовых месторождений. На такие трудноизвлекаемые запасы приходится около 60 % общих запасов.
Классические тепловые методы используют пар с температурой, как правило, до 280–350 °C и в основном снижают вязкость нефти нагревом. Базовый рабочий агент ТТХВ подаётся при температуре выше 374 °C: помимо нагрева запускаются акватермолиз и конверсия керогена — тяжёлые молекулы расщепляются, и синтетическая нефть генерируется прямо в пласте.
Опытно-промышленные испытания готовятся на Луговском нефтегазовом месторождении в Саратовской области — собственном добычном активе группы — совместно с ЦКТР ТЭК при Минэнерго России.
По результатам гидродинамического моделирования прирост извлечения зависит от типа объекта: до 60 % — для незрелого керогена, до 50 % — для битумов, до 30 % — для высоковязкой нефти, до 20 % — для средней и маловязкой нефти. Фактические результаты зависят от геологических условий конкретного месторождения.
Для промыслового применения сформирован Флот ТХВ — комплексная нефтесервисная услуга: мобильный комплекс наземного и внутрискважинного оборудования плюс инжиниринг полного цикла, от подбора объекта до оценки эффекта воздействия.