Многие месторождения тяжелых высоковязких нефтей и битумов, как на территории СССР, так и за рубежом (Венесуэла, США, Канада и др.) содержат промышленные концентрации ванадия, никеля и других металлов. Для повышения эффективности разработки месторождений, содержащих нефти повышенной вязкости, широко применяются термические методы воздействия на пласт. В СССР наибольшее распространение получили методы паротеплового воздействия (ПТВ) и внутрипластового горения (ВГ). Применение различных их модификаций позволяет значительно увеличить нефтеотдачу пластов и вовлечь в разработку трудноизвлекаемые запасы УВ. Вместе с тем при доказанной технологической эффективности применения термических методов остаются нерешенными вопросы комплексного освоения месторождений металлсодержащих тяжелых нефтей и битумов, в том числе попутного извлечения ванадия и никеля. В частности, существовавшими до последнего времени проектами разработки месторождений промышленно ванадиеносных высоковязких нефтей п-ова Бузачи (Каражанбас, Северные Бузачи, Жалгизтюбе) добыча ванадия не предусматривалась. Экономический ущерб от неизвлечения пятиокиси ванадия, содержащегося в этих нефтях, может превысить 350 млн. руб.

Рассмотренная модель достаточно хорошо подтверждается результатами выполненных исследований, которые базируются на анализе 89 проб нефти из добывающих скважин промысла ВГ. Концентрации ванадия и никеля в нефти определялись без озоления проб методом флуоресцентного рентгенорадиометрического анализа с использованием полупроводникового спектрометра и рентгеновской трубки по методике, разработанной во ВНИГРИ (В.С. Пономарев, А.Р. Назаров). На основании полученных аналитических данных были построены карты распределения концентраций ванадия и никеля, и по величине потерь металлов оконтурены зоны, которые должны соответствовать зонам с различной интенсивностью воздействия (рис. 1, рис.2). При этом направление фронтов горения, вероятно, можно трассировать по минимальным значениям величин концентрации заключенных в нефти металлов. Однако при сетке скважин 200x200 м, как правило, не удается проследить резкого изменения содержания металлов от нагнетательных к добывающим скважинам, поскольку очаги горения и зона конденсации не достигают последних.

В целом по промыслу в результате ВГ происходит безвозвратная потеря металлов в добываемой нефти, которая составляет для ванадия в среднем 36,3 % от его извлекаемых запасов, достигая в зонах интенсивного воздействия 70–75 %. Среднее содержание (% от исходного) ванадия и никеля в нефти при осуществлении ВГ в зоне сильного воздействия составляет 39,5 и 38,6, среднего – 64,2 и 77,2, слабого – 81,5 и 91,7, без воздействия – 100 и 100 соответственно. Соотношение по площади распространения этих зон следующее: сильное воздействие– 11%, среднее – 61, слабое – 28. При этом наиболее значительная по площади зона резко пониженных концентраций ванадия в нефти связана с элементами нагнетательных скважин (82, 80а, 78), где процесс горения осуществляется с 1981 –1982 гг. Эта зона оконтуривается также по пониженным концентрациям в нефти никеля (см. рис. 2).

Наряду с ВГ на опытном участке месторождения Каражанбас отрабатывается метод добычи нефти с помощью ПТВ. Как показали исследования, потери металлов (ванадий, никель) при ПТВ незначительны и не превышают 10–15 % от извлекаемых запасов. Учитывая, что коэффициент нефтеотдачи при ВГ и ПТВ приблизительно одинаков, при разработке месторождения Каражанбас более экономически оправданным следует считать метод ПТВ.

Таким образом, представленные расчеты показывают, что разработка месторождений высоковязкой нефти с промышленным содержанием металлических компонентов, в частности ванадия, при применении метода ВГ приводит к значительным экономическим потерям, которые усугубляются еще и тем, что сгорает 10–40 кг нефти (топливо) на 1 м³ пласта [1]. Кроме того, ВГ сопровождается протеканием деструктивно-окислительных процессов, приводящих к изменению химического состава и молекулярной структуры нефти [3], т. е. к получению качественно новых продуктов, требующих дополнительных этапов переработки для получения компонентов масел и дизельного топлива.

Осуществление предлагаемого способа на месторождении промышленно ванадиеносных высоковязких нефтей обеспечивает: получение теплоносителя-разбавителя на УВ-основе, химически однотипного с пластовой нефтью; необходимую температуру закачиваемого в пласт теплоносителя; деасфальтизацию и деметаллизацию добываемой нефти, так как асфальтены, тяжелые смолы и металлы остаются в получаемом на установке углерод-металлическом концентрате (УМК); подачу с УТП в транспортный трубопровод “облагороженной” нефти, очищенной от асфальтенов и металлов; экономию дорогостоящего топлива; более глубокую переработку нефти, что дает дополнительные количества товарных полупродуктов (компоненты бензинов, реактивного и дизельного топлива и т. д.) и, главное, обеспечивается наработка УМК, обогащенного легирующими металлами (V, Ni и др.), пригодного для непосредственного использования в металлургических процессах.

Также при закачке в пласт теплоносителя-разбавителя на УВ-основе значительно повышается коэффициент извлечения высоковязких нефтей, предотвращается техногенное обводнение добываемой нефти и исключаются нежелательные вторичные химические, физические и биологические явления в пласте.

Опыт закачки в пласт легкой нефти в качестве растворителя имеется на опытном участке пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения в Тимано-Печорской НГП. Положительные результаты были также получены при закачке в пласт растворителя на Миннибаевской площади. По результатам этих исследований во ВНИГРИ были проведены технико-экономические расчеты возможности применения УВ-теплоносителя в качестве рабочего агента для повышения нефтеотдачи пластов на месторождении Каражанбас. Метод закачки УВ-теплоносителя, получаемого на промысле, сравнивается с методами ВГ, с паротепловым воздействием на пласт, а также с разработкой месторождений на естественном режиме (таблица).

Наибольший уровень добычи нефти при минимальных приведенных затратах обеспечивается по варианту с применением УВ-теплоносителя, т. е. этот вариант является наиболее экономически целесообразным. Экономический эффект от получения дополнительной нефти составляет около 6 млн. руб. в год, а от попутного извлечения пятиокиси ванадия – 3,7. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, необходимых для осуществления комплексной технологии добычи и переработки высоковязкой нефти с извлечением попутных компонентов, по предварительным расчетам не превышает два-три года.

1. Боксерман А.А., Савельев Ю.С., Подкин А.А. Применение влажного внутрипластового горения на месторождениях тяжелых высоковязких нефтей.– М.: ВНИИОЭНГ.– 1982.
2. Гольдберг И.С., Каплан З.Г., Пономарев В.С. Закономерности накопления ванадия в нефтях и природных битумах // Советская геология.– 1986.– № 6.–С. 100–111. .
3. Токарева Р.В. Определение состава продуктов термического воздействия на битуминозный пласт с помощью комплекса хроматографических методов // Автореф. дисс. на соиск. учен, степ. канд. хим. наук.– М.– ВНИИ НП.– 1985.

The most important task of the petroleum industry is the fullest economically efficient oil recovery with an acount for the combined use of associated components. In order to solve this problem, the authors have performed technical / economic calculations of the application of hydrocarbon heat carrier for enhanced recovery of high-viscosity commercially vanadium-bearing oils.