В 1987г. за рубежом дополнительная добыча нефти за счет применения методов повышения нефтеотдачи составила 70.6 млн т, в том числе за счет тепловых 39.1млн т (55.4%), газовых 28.9млн т (41%), физико-химических – 2.6млн т (3.6%).
В 1989г. в СССР дополнительная добыча нефти от применения методов этих групп составила, соответственно: тепловых – 3.9млн т (38.6%), газовых – 0.7млн т (6.9%), физико-химических – 3.5 млн т (34,7%). Всего – 8.1 млн т.
В 1991г. за счет методов увеличения нефтеотдачи добыто 7.49 млн т нефти.
Все современные методы повышения нефтеотдачи предполагают глубокое воздействие на коллектор, на содержащиеся в нем углеводороды. В большинстве случаев даже при нормальном использовании этих методов они оказываются потенциально опасными с точки зрения загрязнения окружающей среды. Вредное их воздействие возможно на все объекты: воздух, воду, почву, недра, растительный и животный мир, человека.
Это означает, что при использовании методов интенсификации необходим соответствующий комплекс природоохранных мероприятий.
ЗАВОДНЕНИЕ
При закачке пресной воды она взаимодействует с нефтью, газом, связанной водой и горной породой. Идут реакции ионного обмена, взаимного растворения и другие. За счет выщелачивания горных пород вода насыщается сульфатами, карбонатами, кремнием. В результате этого впоследствии происходит отложение солей в скважинном и нефтепромысловом оборудовании.
В Западной Сибири в районе Среднего Приобья для заводнения используются воды апт-сеноманского горизонта. Эти воды обладают лучшей нефтевымывающей способностью, чем пресная вода.
В процессе разработки месторождений для заводнения будут использованы миллиарды кубических метров воды. Только на Сургутском и Нижне-Вартовском месторождениях запроектировано закачать около 2 млрд м3 подземных вод.
Составлен прогноз о возможном оседании поверхности земли вследствие образования пустот, ранее заполненных подземными водами. Предполагается, что оно может составить 1.5м.
Учитывая, что уровень грунтовых вод в данном районе высок и составляет 0.3-1.5 м, можно ожидать подтопления, заболачивания территории. Эти явления требуют разработки специальных технических мероприятий для обеспечения условий безопасного развития промышленного района.
В настоящее время уже обнаружены признаки воздействия разработки нефтяных месторождений на геологическую среду. На Западно-Сургутском нефтяном месторождении наблюдается образование трицатиметровой депрессионной воронки в результате откачки воды из апт-сеноманского мелового горизонта в течение 4.5 лет в объеме 15 тыс. м3/сут. Поэтому на месторождениях Среднего Приобья необходимо вести постоянные геофизические и гидрологические наблюдения за режимом добычи, откачек, уровнем подземных вод и вертикальным движением земной поверхности.
Отсюда вытекает задача использования сточных вод нефтепромыслов для заводнения.
Закачка сточных вод в поглощающие горизонты приводит к загрязнению недр. Перед закачкой сточных вод в продуктивные горизонты требуется их максимальная очистка.
ЗАВОДНЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХИМРЕАГЕНТОВ
По ориентировочным данным с применением щелочного заводнения могут разрабатываться 15-20% месторождений России.
Основными противопоказаниями для этого метода являются жесткость пластовой воды и взаимодействие щелочи с породой.
Применение ПАВ позволяет на 40% сократить расходы воды, закачиваемой в пласт.
Наибольшее применение находят неионогенные ПАВ, т.к. по сравнению с ионогенными, они обладают повышенной активностью и меньше сорбируются на поверхности пород.
Наиболее часто при разработке нефтяных месторождений применяется оксиэтилированные алкилфенолы: реагенты ОП-7, ОП-10. Они хорошо растворяются в пластовых и сточных водах, обладают высокой диспергирующей и нефтевымывающей способностью.
Применение ПАВ имеет и недостатки: горные породы адсорбируют ПАВ. Так по данным промысловых испытаний на Нагаевском участке Арланского месторождения адсорбируется до 75% ОП-10.
ПАВ могут попадать в воды подземных горизонтов при разгерметизации затрубного пространства нагнетательных скважин, в почву, грунтовые и поверхностные воды – при аварийных порывах водоводов, подающих растворы ПАВ к нагнетательным скважинам, а также за счет разливов на дозаторных установках.
Наличие ПАВ в составе сточных вод значительно усложняет процесс очистки этих вод перед сбросом в водоем, т.к. под влиянием ПАВ происходит диспергирование и растворение органических веществ, в т.ч. нефти и нефтепродуктов, и тем самым исключается возможность обнаружения загрязнителей при визуальном наблюдении.
Кроме того, неионогенные ПАВ имеют высокую пенообразующую способность. Интенсивное пенообразование отрицательно воздействует на окружающую среду. Пена нарушает кислородный режим водоемов, создает неблагоприятный режим для развития водной флоры и фауны. Она может разноситься ветром по сельхоз. угодьям, пагубно воздействовать на растительность и почву.
1л ПАВ способен загрязнить 1 млн т подземных вод. ПДК для ОП-7 и ОП-10 в воде водоемов – 0.5 мг/л. Эти ПАВ являются биологически жесткими веществами: биоразлагаемость их составляет 40%. Они способны накапливаться в организме человека, рыб, животных. Наличие неионогенных ПАВ в питьевой воде в концентрации 0.5 мг/л способствует всасыванию в кровь других более вредных веществ, например фосфатов.
Наиболее токсичны катионоактивные ПАВ. Они опасно действуют на кожный покров и нервную систему человека.
При заводнении следует применять ПАВ , которые легко разлагаются в воде и почве под действием бактерий и микроорганизмов до безвредных продуктов. Таким препаратом является, например, МЛ-72.
ЗАВОДНЕНИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИМЕРНЫХ РАСТВОРОВ
Полимеры – нетоксичные вещества. После нагнетания в пласт они изменяют свои свойства, распадаются со временем и это может привести к образованию и накоплению в порах породы высокотоксичных химических соединений.
Таким образом, при химическом заводнении наблюдаются:
1. Проливы и утечки химических веществ при транспортировке;
2. Утечки готового раствора;
3. Утечки готового раствора при транспорте его по трубопроводу под повышенным давлением;
4. Подземные утечки при повреждении или корродировании оборудования скважины;
5. Утечки через заброшенную скважину из-за повышения давления в пласте;
6. Оседание поверхности в результате химического разрушения пород;
7. Угроза здоровью обслуживающего персонала.
Все это снижает эффективность данного вида заводнения, увеличивает затраты и ухудшает состояние недр.
ЗАКАЧКА ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ И ПАРА
Процессы с применением пара и горячей воды могут быть эффективны при наличии источника топлива и источника чистой воды. В качестве топлива, исходя из экономических и экологических соображений, используются нефть, газ, их фракции и уголь. Количество потребляемой воды зависит от количества необходимого пара и от соотношения ПАР:НЕФТЬ, которое может быть в интервале 0.1-5.0.
Загрязнения, выделяющиеся при генерации пара, зависит от типа топлива, его химического состава, конструкции печей и котлов, метеорологических условий. Если в качестве топлива используют нефть, то расход ее составит ¼ добываемого количества.
При мощности бойлера 50*109 Дж/ч в атмосферу выбрасывается:
10-25 кг/чSO2;
2-10 кг/чNOx;
0.2-0.5 кг/ч несгоревших углеводородов;
0.5-1.0 кг/ч CO;
1-3 кг/ч сажи.
Эти данные дают возможность составить представление о том, какую реальную и потенциальную опасность для окружающей среды несут процессы подогрева воды и генерирования пара.
В настоящее время разрабатываются системы, при которых все отходящие газы сжигания топлива вводятся в паровую линию. Горячие газы, полученные в результате сгорания топлива (2200 К) из печи поступают в барабан с водой, где генерируется пар при непосредственном контакте воды и горячих газов. Одновременно с генерацией пара происходит и очистка отходящих газов сгорания. Эта смесь пара и отходящих газов при температуре 500-600°К закачивается в скважину.
Процесс выгоден тем, что исключает выбросы ВВ в атмосферу и повышает нефтеотдачу.
Недостаток – потребность большого количества чистой воды, т.к. минерализованная вода не может использоваться в бойлерах.
Кроме того, возникает проблема отделения воды от нефти и их очистки.