РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
УДК 622.276.1/.4
© И.Е. Долгий, 2015
Особенности и перспективы комплексного освоения Ярегского месторождения
И.Е. Долгий, д.т.н.
(Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»)
Адрес для связи: dol-@mail.ru
Ключевые слова: месторождение, высоковязкая нефть, титановая руда, технология добычи, экономическая целесообразность.
Characteristics and perspectives of Yaregskoye oil-titan deposit development
I.E. Dolgiy (National Mineral Resources University (University of Mines), RF, Saint-Petersburg)
E-mail: dol-@mail.ru
Key words: deposits, high viscous oil, titan ore, extraction technology, economical efficient.
Exploitation of high viscous oil deposits requires specific technical and economical solution of oil extraction. Based on the analysis of current practice of high viscous oil extraction in Yaregskoye oil-titan deposit, the author suggested a system of preparation and exploitation of oil deposit by thermo-mining method. Parameters of suggested system and sequence of its realization was justified. The method of coupled extraction of oil and titan from the same layer, which is suggested in this work, let to achieve the designed production level of high viscous oils in shorter term, to decrease the duration of oil extraction from the current part of the layer and to pass to extraction of titan-oil ore in shorter time. The coupled method of high viscous oil extraction and titan ore lets to achieve the high level of oil-titan site preparation for further extraction. The method of oil extraction lets to achieve the ratio of oil-titan extraction coefficient to a number of 90 %.
В настоящее время мировые трудноизвлекаемые запасы высоковязких нефтей и битумов превышают разведанные запасы обычных нефтей [1]. При выработке трудноизвлекаемых запасов на режиме естественного истощения добыча нефти вязкостью 30-200 мПа-с составляет в среднем 12 %, а вязкостью более 200 мПа-с не превышает 6-8 %. В связи с этим разработка эффективных способов и средств извлечения таких нефтей из недр является актуальной задачей.
Особенности геологического строения Ярегского месторождения, где в одном продуктивном горизонте сосредоточены большие запасы высоковязкой нефти и титановой руды - сырья для получения высокотехнологичных, инновационных продуктов переработки, являются определяющими при разработке стратегического подхода к его освоению, в том числе системного подхода к выбору технологии добычи высоковязкой нефти.
Такой подход направлен на поиск эффективной системы подготовки и извлечения двух взаимосвязанных полезных ископаемых с оценкой экономической эффективности. В пределах всей Ярегской площади месторождения под нефтяным старооскольским горизонтом, частично находящимся в настоящее время в разработке, и небольшой аргиллитовой покрышкой средней толщиной 10-15 м расположен рудный «афонинский» горизонт, где сосредоточены основные промышленные запасы титановой руды (рис. 1). Выше рудной залежи расположен продуктивный нефтяной пласт, балансовые запасы нефти которого занимают около половины площади рассматриваемого участка. Указанные особенности условий залегания нефтяного и рудного объектов определили основной подход к очередности выработки запасов нефти и руды.
Остаточные балансовые запасы нефти месторождения составляют 224,2 млн.т (190 млн. т - старооскольский горизонт, 34,2 млн. т - афонинский), титановой руды -
Рис. 1. Принципиальная схема вскрытия и подготовки нефтетита-новой залежи для ее комплексной разработки:
1, 4 - главный соответственно вентиляционный и конвеерный штрек; 2 - восстающий штрек; 3 - буровая галерея; 5 - паронаг-нетательная скажина; 6-8 - подземные скважины
640,3 млн.т (нефтяного сорта - 218,4 млн. т, водяного -421,9 млн. т). Остаточные балансовые запасы нефти на участке совместного залегания с нефтяным сортом титановой руды, вовлекаемые в разработку, равны 72,1 млн. т, в том числе надрудного объекта D2st - 37,9 млн.т, рудного D2аf - 34,2 млн. т [1]. Балансовые запасы нефти на участке совместного залегания нефтяного сорта руды и нефти составляют 37,877 млн. т. На рис. 2 приведен разрез III продуктивного пласта.
Добыча нефти на рассматриваемом месторождении осуществляется термошахтным способом с различными вариантами систем подготовки и разработки. Известно [2-5], что эффективность любой системы разработки определяется экономическими показателями: затратами на добычу нефти, темпами отбора, коэффициентом извлечения нефти (КИН). Основной задачей в современных условиях развития способов интенсификации до-
Рис. 2. Разрез III продуктивного пласта
бычи высоковязкой нефти Ярегского месторождения является использование новых технических решений, основу которых составляют экономически эффективный механизм доставки теплоносителя к конкретному участку недр и решения по выбору высокотехнологичного оборудования для извлечения нефти. Эта задача успешно решается путем внедрения подземно-поверхност-ной технологии добычи нефти на площадях, ранее отработанных по уклонно-скважинной системе.
Комплексное освоение участка месторождения в пределах горного отвода обеспечивает добычу нефтетита-новой руды и нефти термошахтным подземно-поверх-ностным способом. Остаточные балансовые запасы нефти на участке составляют 7,1 млн. т, в том числе над-рудного горизонта D2st - 2,5 млн. т, рудного D2af -4,6 млн. т.
На рис. 3 приведена принципиальная схема подготовки блока к эксплуатации. Обоснование технико-технологических решений по эффективной разработке титановой залежи участка на этапе подготовки к проектированию потребовало дополнительного детального изучения геологического строения участка, уточнения физико-механических и деформационных характеристик пород, особенностей залегания водоносных горизонтов и фактических данных о первоначальной эксплуатации участка. Геомеханическое обоснование сохранности горного массива и оценка его напряженного состояния с учетом параметров главных разрывных нарушений для условий титановой залежи стало определяющим фактором необходимости опережающей добычи нефти из вышележащего старооскольского горизонта, так как при опережающей добыче руды возникает проблема нарушения устойчивости массива горных пород при выполнении очистных работ. Это может привести к обрушению и просадкам вышележащих пород и в конечном счете нарушить гидродинамическую систему нефтяной залежи.
Анализ применяемых на месторождении технологий [6-8], прогноз технологических показателей разработки и расчет экономической эффективности по рассмотренным вариантам с учетом особенностей горно-геологических условий залегания нефтяной и рудной залежей в пределах участка определили наиболее эффективный способ для данного участка - подземно-поверхностный.
Рис. 3. Принципиальная схема размещения скважин и расположения трещин в пласте при термошахтной разработке по под-земно-поверхностной системе:
1, 2 - соответственно паронагнетательная и парораспределительная скважина; 3 - нефтяной пласт; 4 - добывающая галерея; 5 - трещины; 6 - добывающие скважины
Предложенный способ совместной разработки месторождения высоковязкой нефти и титаносодержащих руд, залегающих в одном пласте (см. рис. 1) обеспечивает ускорение вывода разрабатываемого участка на проектный уровень добычи высоковязких углеводородов, сокращение срока разработки участка и подготовку его к очистной выемке нефтетитановой руды на этапе отработки рудной составляющей.
Способ реализуется по следующей технологии. В подкровельном слое рудной части месторождения (см. рис. 1) проводят систему горизонтальных горных выработок: главный конвеерный штрек 4; восстающий штрек 2; буровую галерею 3. Из галереи бурят парораспределительные и добывающие разветвленные скважины 6, 7, 8. С поверхности бурят вертикальные скважины 5, в них закачивают теплоноситель. В качестве теплоносителя используют пар температурой 80-100 °С. Пар распределяют по пласту через полого-восстающие скважины, которые бурят из галереи параллельно добывающим.
Парораспределительные и добывающие разветвленные скважины бурят из одного места галереи в виде радиальных лучей, расположенных в одной вертикальной плоскости. При бурении подземных скважин компоновка низа бурильной колонны комплектуется забойным двигателем Д85. Транспорт добытой жидкости осуществляется самотеком по канавкам, оборудованным в галерее, далее по восстающим штрекам и в горные выработки подкровельного слоя рудной залежи, где обустроена насосная нефтеперекачивающая станция.
Объектом разработки является участок надрудного горизонта D2st общей площадью 77,5 га с геологическими запасами нефти 2526 тыс. т. Основные технологические показатели разработки (добыча нефти, характеристика фонда скважин, объемы закачиваемого теплоносителя и его параметры) обеспечивают достижение КИН 0,54.
Нефтетитановая руда, добытая в процессе горных работ, выдается на поверхность и поступает на обогатительную фабрику. В результате флотационного обо-
04'2015
НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
60
гащения получают нефтетитановый концентрат с суммарным извлечением диоксида титана около 90 % и нефти - 94 %.
Методом экстрагирования в цехе экстракции с отделением ректификации проводится разделение минеральной и органической фаз нефтетитанового концентрата. При этом получают лейкоксеновый концентрат и обезвоженную экстракционную товарную нефть.
Опыт разработки Ярегского месторождения высоковязкой нефти позволяет прогнозировать возможность распространения технологий на новые аналогичные месторождения с еще не вовлеченными в разработку запасами высоковязких нефтей и природных битумов, а способ их совместной выработки дает возможность более высокими темпами подготовить участки совместного залегания нефти и руды к очистной выемке титановой руды. Метод экстракции нефти из нефтетитанового концентрата обеспечивает достижение КИН более 0,9.
Список литература
1. Тюнькин Б.А., Коноплев Ю.П. Опыт подземной разработки нефтяных месторождений и основные направления развития термошахтного способа добычи нефти//Тр. ин-та/ПечорНИПИнефть. - 1996. - 158 с.
2. Р
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.