«Промышленное внедрение комплекса электродинамического нагрева пласта глубоко лежащих тяжелых и вязких нефтей»
Аннотация
Россия обладает значительными ресурсами высоковязкой нефти на глубинах до 2000 м. Их объём составляет около 55 % от общих запасов российской нефти. Наряду с технологией холодной добычи вязкой нефти, существует большое количество тепловых технологий стимулирования нефтедобычи (циклический прогрев скважин, паро-гравитационные SAGD-технологии, разогрев теплом химических реакций бинарных смесей и т.д.). Распространена технология закачивания теплоносителя (перегретого пара) в нефтеносные пласты, для которой характерны основные недостатки:
– дорогостоящая инфраструктура большой мощности (единицы МВт и более),
– низкая энергетическая эффективность (до продуктивного слоя доходит не более 10-20 % тепловой энергии пара),
– высокие экологические риски с длительными последействиями.
Однако, на данный момент, нагрев пласта перегретым паром реально обеспечивает сочетание больших затрат с надежной прибылью.
Актуальность и возможность реализации предлагаемой технологии
Известны методы электродинамического нагрева пласта (далее ЭНП) прямым воздействием высокочастотного электромагнитного излучения. Технически для реализации нагрева через эксплуатационную колонну скважины в продуктивный пласт вводится антенна, излучающая электромагнитную энергию, нагревающую продуктивный пласт. Антенна через ВЧ кабель соединена с ВЧ энергоблоком на поверхности.
ЭНП обладают очевидными энергетическими и технологическими преимуществами:
-высокая энергетическая эффективность ЭНП (до пласта может быть доведено 90-95% генерируемой энергии),
– точная и мгновенная управляемость процессами нагрева,
– оперативная диагностика состояния продуктивного слоя и т.д.
Но в настоящее время отсутствуют элементная база, материалы, схемотехнические и конструктивные решения, нужные для силовой энергетики.
В лаборатории БПИ разработана и апробирована инновационная технология построения сверхмощных КС-транзисторов, не имеющих мировых аналогов и позволяющих создавать энергоблоки для систем объемного высокочастотного прогрева (ОВП). Ориентировочные расчеты показывают, что при использовании технологии ЭНП для увеличения дебета скважины от 2 т/сут. до 10 т/сут. необходим энергоблок, генерирующий ВЧ-сигнал мощностью до 50 кВт. Разработка и серийное производство указанных энергоблоков позволит поставить на каждую вспомогательную скважину необслуживаемый модуль одноразового пользования с технико-экономическими характеристиками:
– энергетический КПД не менее 60%,
– время наработки на отказ не менее 100.000 ч (10 лет эксплуатации),
– удельная стоимость генерируемой мощности не более 1 $/Вт.
-ожидаемые эксплуатационные затраты на стимулирование добычи одной тонны нефти составляет не более 20 руб (0.26 $) при себестоимости добычи около 2000 руб./т
(26 $/t).
-ожидаемая стоимость комплекса оборудования (капитальные затраты) на одну скважину оценивается до $200.000.
Примечание. Для сравнения: общая стоимость обустроенной скважины глубиной 2 км (без инфраструктуры ВЧ-теплового стимулирования) в Западной Сибири составляет от $2.000.000.
Ожидаемые преимущества использования технологий ЭНП (в сравнении с нагревом пласта перегретым паром и другими известными технологиями стимулирования нефтедобычи):
– низкие капитальные и эксплуатационные затраты,
– высокая эксплуатационная надежность, технологичность,
– возможность автономного стимулирования (технологического обслуживания) любого количества скважин (начиная с одной) при сохранении высокой рентабельности,
– модульность и мобильность оборудования ЭНП, возможность бортовой реализации ЭНП и/или прямого встраивания в комплексное оборудование скважины,
– экологическая чистота процесса стимуляции нефтедобычи, отсутствие экологического последействия.
Состав работ проекта
Промышленное внедрение технологи ЭНП для стимулирования нефтедобычи глубоко лежащих тяжелых и вязких нефтей представляется экономически оправданным и актуальным. Работы предлагается провести в три этапа.
Первый этап – имеет целью разработку основных элементов и узлов технологии ЭНП и их стендовые испытания. Срок 18 мес, стоимость 65 млн. руб.
По завершении этапа должны быть представлены:
– демонстрационные образцы семейства энергоблоков (включая преобразователи электропитания) мощностью 20 кВт физическим объемом 0,6 м3, мощностью 35 кВт объемом 0,9 м3, мощностью 50 кВт объемом 1,2 м3;
– демонстрационный образец антенного устройства: диметр 35 мм, длина 680 мм;
– демонстрационный образец настраиваемого фидерного устройства, длина 1000 м;
– стенд комплексных демонстрационных испытаний оборудования, включая физический макет продуктивного слоя, общая масса 45,0 т;
– ЭКД основных узлов оборудования,
– протоколы стендовых испытаний,
– научно-технический отчет,
– ТЗ на создание созданию пилотных образцов оборудования ЭНП.
Второй этап – разработка, изготовление и натурные испытания пилотных образцов оборудования ЭНП. Срок 12 мес, стоимость работ от 50 млн. руб.
Третий этап – освоение серийного производства оборудования ЭНП и внедрение в нефтедобывающих регионах РФ и мира.
Окупаемость проекта
Годовой объем спроса на оборудования ЭНП по данному проекту 15-20 штук. Цена продажи комплекса на одну скважину $300.000. Себестоимость производства $200.000. Ожидаемая чистая прибыль в первые 3 года:
1 год- $1.500.000.
2 год- $2.000.000.
3 год- $5.000.000.
Срок окупаемости проекта – 1 год.
Директор инновационного эко-технологического Центра И.В.Пугин
