Usinskoye pole: hlavní charakteristiky a vlastnosti technologií

2025 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-24 13:13

Usinskoje pole je v provozu od roku 1977. Jeho vývoj probíhá ve velmi obtížných geologických podmínkách spojených s charakteristikou ložiska. Zásobníková kapalina se vztahuje k těžko regenerovatelným kapalinám, protože má abnormálně vysokou viskozitu. V posledních desetiletích jsou však vysoce viskózní oleje považovány za hlavní rezervu světové produkce. Jejich zásoby v Rusku se podle různých odhadů pohybují od 30 do 75 miliard tun a většina z nich se nachází v oblasti Volha-Ural. Proto se zavedení vylepšených technologií pro těžbu ropy pro takové nádrže stalo obzvláště relevantní.

Kde je pole Usinskoye?

Usinské ložisko ropy se nachází na severovýchodě stejnojmenné oblasti v republice Komi. Jeho oblast zahrnuje Pechorskou nížinu a povodí řeky Kolva (pravý přítok řeky Usa). Nejbližším městem je Usinsk. Poloha usinského ropného pole Lukoil je spojena s přechodnou přírodní zónou z tundry do tajgy. Klima je zde ostře kontinentální, průměrná roční teplota -25 °C. V zimě teploměrklesne na -55 °С. Reliéf této oblasti je nízká, silně bažinatá rovina s vyvýšenými kopcovitými oblastmi.

Dopravní komunikace zahrnuje železnici, říční navigaci a dodávku helikoptér. Ropovod Vozey-Jaroslavl byl položen přes celé území.

Existuje také ložisko s podobným názvem - pole Malo-Usinskoye, které se nachází na jihu okresu Elovsky, v oblasti Perm, poblíž vesnice Malaya Usa. Je spojován s devonskými a spodními a středními visejskými vrstvami.

Krátký popis

Toto pole se omezuje na ropnou a plynárenskou pánev Timan-Pechersk, která má strategický význam v palivovém průmyslu na severozápadě Ruska. Je jedním z největších v této ropné a plynárenské provincii. Důležitou roli hraje také blízkost prodejních trhů.

Usinskoje pole je vrása hornin antiklinálního typu, jejíž velikost je 51 km na délku a tloušťka sedimentárního krytu je asi 7-8 km. Ložiska ropy se nacházejí v hloubce 1 až 3,4 km. Z hlediska těžby vody je pole v pozdní fázi vývoje a množství vyčerpaných zásob je pouze 7,7 %. Jižní a západní část ložiska není prakticky pokryta těžebními vrty.

Horniny odkryté nejhlubším vrtem na vzestupu antiklinály (5000 m) patří k ložiskům spodního siluru. Prozkoumaná ložiska se vyznačují terigenními ložisky středodevonského systému (hlavzdroj produkce), svrchní perm, stejně jako vizeské, serpukovské a famenenské stupně, které jsou zcela umístěny v karbonsko-spodnopermském komplexu.

Prognózní rezervy

Bilance zásob, jejichž rozvoj je v současné době ekonomicky proveditelný, činí asi 960 milionů t. Ropné pole Usinskoje je největší v republice Komi. Těžba ropy na něm poskytuje více než třetinu celkového množství uhlovodíků zkoumaných v tomto předmětu Ruské federace.

Tento objem by měl podle předběžných výpočtů stačit do roku 2030. Při dodatečném průzkumu je možné navýšení zásob. Provozovatelem tohoto pole je Lukoil.

Litologie

Ložiska spodního devonu v Usinském poli jsou reprezentována 3 sekcemi (jejich mocnost je uvedena v závorce):

• dolní (>1050 m);
• střední (<175 m);
• horní (909-1079 m).

Skládají se z následujících typů hornin:

• calc-clay;
• marls;
• karbonátové jíly;
• dolomity;
• anhydrity s mezivrstvami jílů a opuků.

Visejské stadium se skládá z jílů, v jeho horní části začíná silný sled karbonátových hornin, který obsahuje ložisko vysoce viskózního oleje.

Vlastnosti oleje

Ropa z naleziště Usinsk má následující vlastnosti:

• hustota – 0,89–0,95 g/cm3;
• sloučeniny obsahující síru – 0,45-1,89 %;
• dynamická viskozita - 3-8 Pa∙s (těžké, vysoce viskózní formovací kapaliny);
• maximální obsah pryskyřičných látek - 28 % (severní oblast ložiska);
• obsah porfyrinů ve formě komplexu vanadu - až 285 nmol / g (zvýšený).

Chemickému složení dominují následující sloučeniny:

• nasycené uhlovodíky: alkany, gonany a hopany;
• areny: naftalen, o-difenylenmethan, fenantren, tetrafen, fluoranthen, pyren, perylen, chrysen, benzfluorantheny, benzpyreny.

Koncentrace určitých typů uhlovodíků se v oblasti pole liší. V jeho jižní části je tedy odhaleno největší množství karboxylových kyselin a v severní části minimum. Ropa z tohoto naleziště se obecně vyznačuje vysokým obsahem metaloporfyrinů a organických kyselin.

Historie objevů

Pole v Usinské oblasti bylo objeveno v roce 1963. V roce 1968 byla z hloubky asi 3100 m získána výkonná fontána (průzkumný vrt č. 7), která produkovala 665 tun ropy denně. Lehký olej byl produkován v Serpukhovském superhorizonu v roce 1972. Podle geologické stavby bylo toto ložisko původně klasifikováno jako jednoduché.

V roce 1985 vědci zjistili, že úsek pole je složitější, protože má zonální změny podmínek (eroze a zlomy v sedimentaci), což způsobuje prudké změny v tloušťce produktivních vrstev a různé typy intervalů. Tektonická aktivita jednotlivých zón způsobila vznik vertikálylámání, což také komplikuje vývoj ložiska.

V roce 1998 byla revidována geologická stavba ložiska. V některých oblastech byla zjištěna absence vrstvení v podobě výronů plantárních vod. Geologové také prokázali vývoj budov typu útesu. Klenutá část pole Usinskoje v raném permském období vyrostla v topografii mořského dna.

Reprezentace o struktuře vkladu se neustále měnily, jak se objevovaly nové informace. Seismický průzkum v roce 2012 prokázal přítomnost velkého množství tektonických poruch – puklin. Nejčastěji jsou vertikální a někdy seskupené do 3-4 systémů. Trhliny v karbonátových horninách nejsou omezeny na kontaktní zónu dvou vrstev, ale procházejí několika z nich najednou.

Vysoké vertikální štěpení a slabé břidlicové těsnění dolnopermského ložiska způsobily ztrátu lehké uhlovodíkové frakce a přispěly k vytvoření vysoce viskózního ropného pole.

Produkce

Vzhledem k tomu, že zásobní kapalina na poli Usinskoje má abnormálně vysokou viskozitu, je její výroba tradičními metodami (tyčová, odstředivá vrtná čerpadla a další metody) obtížná. V roce 1990 tlak v nádrži klesl na kritickou úroveň. K vyřešení tohoto problému byli přizváni specialisté ze švýcarské společnosti TBKOM AG. V roce 1991 byl spolu s OAO Komineft založen podnik Nobel Oil, jehož vedení zavedlo na poli technologii plošného vytěsňování ropy párou. To umožnilo zvýšit regeneraci kapaliny v nádrži o 4krát.

Na území ložiska jsou používány a zkoušeny různé metody terénního rozvoje - vrtání šikmých a horizontálních vrtů, metoda termogravitačního odvodnění nádrže, parní cyklování, kombinovaná injektáž s chemickými činidly. Při stávající tloušťce útvaru jej však nelze zcela zakrýt tepelnou expozicí. Pouze asi 20 % objemu zásob ropy je pokryto plošným vstřikováním a cyklováním páry.

V roce 2002 Nobel Oil zkrachovala. Společnost koupila společnost OAO Lukoil.

Analýza těžby tohoto pole ukazuje, že v průměru bylo ze zatopených vrtů vytěženo 2krát více ropy než z těch, které byly zastaveny kvůli nízkému tlaku v nádrži nebo poklesu produktivity. V druhém případě dochází k ukončení provozu před dokončením výstavby krytých nádrží. To je způsobeno jejich nízkou propustností, kterou lze zlepšit umělou tepelnou úpravou.

Tepelné zpracování

Termogravitační metoda byla testována asi před 30 lety v Kanadě. Jeho principem je zahřátí zásobníku horkou párou, takže olej s vysokou viskozitou se stane stejně pohyblivým jako běžný olej.

V tradiční variantě jsou vrty pro těžbu a injektáž vrtány v sousedních bodech. Na poli Usinskoye byla tato technologie změněna - dopad byl proveden z protilehlých vrtů v opačných bodech.

Vstřikování páry je v takovém schématu dobrévrtané vyšší než produkce. Průběžně je do něj čerpána pára. Vznikne jakási expandující parní komora. Na jeho hranici pára padá do kondenzátu a vlivem gravitace proudí do spodní zóny těžebního vrtu.

Termoelastická expanze kapaliny v nádrži nastává při teplotách v rozmezí 200-320 °C. Kromě páry vzniká v nádrži velké množství oxidu uhličitého, který přispívá k vytěsňování ropy. Díky tomuto procesu se výtěžnost ropy z vrtů zvýšila o 50 %.

Příjem vody

Vzhledem k přítomnosti velkého množství zařízení na vstřikování páry v oblasti ložiska je velká potřeba čerstvé vody. Zajišťuje ji odběr vody Južnyj z ropného pole Usinsk, kde se provádí příprava, skladování a distribuce kapaliny.

V roce 2017 byla zahájena realizace projektu technického dovybavení vodovodu. Bylo aktualizováno technické zázemí, úpravna vody, potrubní systém, postavena nová dieselová elektrárna. Modernizace tohoto zařízení zvýší technické možnosti a zvýší produkci ropy na poli Usinskoje.