Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena skuteczności naprzemiennego zatłaczania wody i gazu w procesie pozyskiwania ropy naftowej ze złóż węglanowych – studium eksperymentalne

Wojnicki Mirosław

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2023

|

nr 238

1--182

PL

Biorąc pod uwagę fakt, że wydobycie z dojrzałych złóż ropy naftowej sukcesywnie spada, a nowe odkrycia nie są wystarczające, by sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na produkty naftowe, należy stwierdzić, że metody wspomagania wydobycia (EOR) stają się niezbędnym ogniwem światowego przemysłu naftowego. Problematyka ta jest aktualna również w ujęciu krajowym, w którym kluczowe złoża ropy naftowej wymagają niezwłocznego wprowadzenia skutecznej metody EOR. Celem niniejszej monografii jest rozpoznanie możliwości wspomagania wydobycia ropy naftowej z krajowych złóż węglanowych przy zastosowaniu naprzemiennego zatłaczania wody i gazu (WAG) z wykorzystaniem różnego typu gazów, w tym gazów ziemnych wysokozaazotowanych występujących na obszarze Niżu Polskiego. Praca ma w głównej mierze charakter eksperymentalny, choć zostały w niej również zastosowane zaawansowane metody obliczeniowe. Głównym procesem badawczym były eksperymenty wypierania ropy naftowej z rdzeni wiertniczych prowadzone z dokładnym odwzorowaniem warunków złożowych dzięki wykorzystaniu oryginalnych płynów złożowych, skały złożowej oraz zadaniu odpowiednich warunków termobarycznych. Eksperymenty te pozwoliły na ocenę skuteczności poszczególnych wariantów procesu WAG – wyróżniających się typem zatłaczanego gazu, stosunkiem wody do gazu w strumieniu zatłaczanych płynów oraz ciśnieniem tłoczenia. Przetestowano również skuteczność metody WAG w warunkach szczelinowatego ośrodka porowatego (sztuczna szczelina) oraz efektywność ograniczania mobilności gazu z wykorzystaniem przepływu pianowego (FAWAG). Na podstawie danych eksperymentalnych dokonano wstępnej oceny efektywności ekonomicznej testowanych wariantów WAG. Eksperymenty wypierania poprzedzono szeregiem badań i analiz pozwalających na ich odpowiednie zaprojektowanie, przeprowadzenie i zbilansowanie. Dla pełniejszej ewaluacji procesu WAG w węglanowym ośrodku porowatym przeprowadzono również eksperymenty uzupełniające, mające na celu rozpoznanie wpływu zatłaczanych w procesie WAG mediów na skałę zbiornikową. Ostatecznie, opierając się na wynikach prac eksperymentalnych i wykorzystując algorytm programowania genetycznego, opracowano model matematyczny pozwalający na oszacowanie wartości współczynnika odropienia na podstawie zmiennych charakteryzujących dany wariant WAG.

EN

Since production from mature oil fields is gradually declining and new discoveries are not sufficient to meet the growing demand for oil products, enhanced oil recovery is emerging as an essential component of the global oil industry. This issue is also relevant in the national context, where key oil fields require the immediate introduction of an effective EOR method. The aim of the presented dissertation is to explore the possibility of enhancing oil recovery from domestic carbonate reservoirs by a process of water alternating gas injection (WAG) using various types of gases, including high-nitrogen natural gases occurring in the Polish Lowlands. The work is mainly experimental, although advanced calculation methods have also been integrated. The primary research process involved coreflooding experiments carried out with exact reconstruction of reservoir conditions using original reservoir fluids, reservoir rock and application of appropriate thermobaric conditions. This helped assess the effectiveness of particular WAG process variants distinguished by the type of injected gas, water to gas ratio and injection pressure. The effectiveness of the WAG method for a fractured porous medium (artificial fracture) and the efficiency of reducing gas mobility using foam flow (FAWAG) were also tested. On the basis of the experimental data, an initial assessment of the WAG economic efficiency was made. The coreflooding experiments were preceded by a series of introductory studies and analyses allowing for their proper design, execution and balance. For a complete evaluation of the WAG process in the carbonate porous medium, supplementary experiments were also carried out to identify the impact of media injected in the WAG process on the reservoir rock. Finally, based on the results of the experimental work and a genetic programming algorithm, a mathematical model was developed to estimate the recovery factor using variables specific for a given WAG variant.

2

Ocena efektywności ekonomicznej procesu WAG na podstawie danych eksperymentalnych dla jednego z krajowych złóż ropy naftowej

Wojnicki Mirosław, Kuśnierczyk Jerzy, Szuflita Sławomir, Warnecki Marcin

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 2

75--81

PL

Problem związany z koniecznością zwiększenia stopnia sczerpania zasobów złoża dotyczy wielu dojrzałych, również krajowych, złóż ropy naftowej, w tym tych najważniejszych – zlokalizowanych w dolomicie głównym. Zapewnienie zadowalającego stopnia sczerpania jest możliwe jedynie dzięki zastosowaniu efektywnej metody wspomagania wydobycia ropy (ang. enhanced oil recovery, EOR). Naprzemienne zatłaczanie wody i gazu (ang. water alternating gas, WAG), jako jedna ze skuteczniejszych metod EOR, została przebadana w warunkach charakterystycznych dla krajowych złóż w formacjach węglanowych. Rezultaty prac eksperymentalnych, a także symulacyjnych prowadzonych w INiG – PIB wskazują na duży potencjał zastosowania metody WAG w warunkach krajowych. Niewątpliwą zaletą wykorzystania metody WAG jest możliwość utylizacji różnego rodzaju gazów, w tym gazów spalinowych/odpadowych lub gazów ziemnych o znikomej wartości energetycznej. Kwestia ta zasługuje na szczególną uwagę, gdyż jak wiadomo, ograniczenie emisji gazów odpowiedzialnych za globalne ocieplenie ma krytyczne znaczenie dla przyszłości naszej planety. Użycie w metodach EOR gazów, powiązane z ich bezpiecznym składowaniem w strukturach geologicznych, oraz wykorzystanie naturalnej energii złożowej to działania pozwalające na zmniejszenie śladu środowiskowego wydobywanej ropy. W niniejszym artykule, opierając się na wynikach prac eksperymentalnych, przeprowadzono uproszczoną analizę ekonomiczną wykorzystania w metodzie WAG czterech typów gazów: w postaci gazów kwaśnych (dwutlenek węgla i jego mieszanina z siarkowodorem) oraz gazów ziemnych (zaazotowanych i wysokozaazotowanych). Pozwoliło to na wytypowanie optymalnych pod względem ekonomicznym wariantów metody WAG. Przeprowadzone obliczenia wykazały, że pomimo znacząco niższej skuteczności zaazotowanych gazów ziemnych przy wspomaganiu wydobycia ropy (w kontekście uzyskiwanego współczynnika odropienia), ich zastosowanie może być uzasadnione pod względem ekonomicznym. Dobór optymalnego wariantu wspomagania wydobycia zależy w dużej mierze od przyjętych (aktualnych) kosztów pozyskania zatłaczanych mediów oraz ceny wydobywanego surowca na rynkach światowych.

EN

The challenge related to the need for an increase of the recovery factor concerns numerous mature, also domestic oilfields, including the most important ones – located in Main Dolomite formation. Satisfactory recovery factor can be ensured only through applying an effective enhanced oil recovery method (EOR). Water Alternating Gas (WAG), as one of the most effective EOR methods, has been tested in conditions characteristic for domestic deposits in carbonate formations. The results of experimental and simulation works carried out at the Oil and Gas Institute (INiG – PIB) indicate significant potential for the application of the WAG method in domestic conditions. An unquestionable advantage of the WAG method is the opportunity to utilize various types of gases, including flue/waste gas or low-energy natural gas. This issue deserves special attention because, as we know, the reduction in the emissions of gases involved in global warming is critical for the future of our planet. Their utilization in EOR methods, coupled with their safe storage in geological structures, constitute measures that reduce the environmental footprint of produced oil. In the article, based on the of experimental results, a simplified economic analysis of the utilization of four gas types in the form of acidic gases (carbon dioxide and its mixture with hydrogen sulfide) and natural gases (high and very high nitrogen content) in the WAG method was carried out. That allowed to identify the most economically optimal variants of the WAG method. The results showed that despite significantly lower effectiveness of nitrogen-rich natural gases in enhancing oil recovery (in the context of recovery factor), their application might be justified in economic terms. The selection of the optimal variant for enhancing recovery is strongly influenced by the assumed (current) cost of acquiring the injected media, and of course by the current (and forecasted) crude oil price.

3

Przykłady udanych wdrożeń metody naprzemiennego zatłaczania wody i gazu do węglanowych złóż ropy

Wojnicki Mirosław

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2019

|

R. 22, Nr 1 (243)

4--7

PL

Stopień sczerpania węglanowych złóż ropy naftowej jest wyraźnie niższy od średniego stopnia sczerpania i nie przekracza 25%, gdyż prowadzenie efektywnego procesu wspomagania wydobycia z kolektorów węglanowych jest sporym wyzwaniem ze względu na ich heterogeniczność. Połączenie niekorzystnej zwilżalności, która utrudnia wyparcie pozostałej w matrycy skalnej ropy naftowej oraz szczelinowatości, która ogranicza wpływ sił lepkości na efektywność wypierania i prowadzi do przedwczesnego przebicia zatłaczanych mediów do odwiertów wydobywczych sprawia znaczne trudności w eksploatacji. Jedną z ciekawszych metod wspomagania wydobycia, która pozwala na ograniczenie mobilności zatłaczanych płynów jest naprzemienne zatłaczanie wody i gazu (ang. water-alternating-gas - WAG). Przy odpowiednim zaprojektowaniu i optymalizacji proces WAG może być efektywny również w trudnych warunkach geologiczno-złożowych. Przedstawione w artykule przykłady udanych wdrożeń metody WAG są potwierdzeniem możliwości efektywnego prowadzenia procesu w węglanowych skałach zbiornikowych.

EN

An overall oil recovery factor for carbonate reservoirs is significantly lower than average and does not exceed 25%, as conducting an effective EOR process is quite challenging due to their heterogeneity. The combination of unfavourable wettability - which hinders the displacement of crude oil remaining in the rock matrix, and fracturing - which reduces the impact of viscosity forces on displacement efficiency and leads to a premature breakthrough of the injected fluids into the production wells, causes significant problems in production. Water-alternating-gas (WAG) injection is one of the most interesting EOR methods, which reduces the mobility of injected fluids. If properly designed and optimised, the WAG process can also be effective in difficult geological and reservoir conditions. The examples of successful implementation of the WAG method presented in the paper confirm the possibility of effective WAG process development in the carbonate reservoirs.

4

Możliwości zastosowania zaawansowanych metod wspomagania wydobycia ropy naftowej ze złóż dojrzałych

Lubaś Jan, Stopa Jerzy, Warnecki Marcin, Wojnicki Mirosław

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 1

24--28

PL

Ze względu na malejącą w Polsce liczbę odkryć jeszcze bardziej ważne staje się osiąganie możliwie wysokich wskaźników stopnia sczerpania zasobów zagospodarowanych złóż ropy naftowej. W ostatnich miesiącach 2018 r. nastąpił radykalny wzrost cen europejskich uprawnień do emisji CO2 (z 5 do ponad 20 euro/t), dlatego jeszcze większe niż dotychczas może być znaczenie dwutlenku węgla w metodach CO2-EOR (ang. CO2 – enhanced oil recovery). W publikacji przedstawiono wyniki aktualnych badań i analiz przeprowadzonych w Katedrze Inżynierii Naftowej Akademii Górniczo-Hutniczej oraz Zakładzie Badania Złóż Ropy i Gazu Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego. Pierwsze z nich dotyczyły szeregu symulacji komputerowych różnych procesów rewitalizacyjnych możliwych do wykonania na złożach karpackich, ze szczególnym uwzględnieniem metod CO2-EOR i CO2- CCS (ang. CO2 – carbon capture and storage). Zilustrowano wyniki efektywności ekonomicznej badanych metod na złożach Podkarpacia. W dalszej części przedstawiono rezultaty podobnych symulacji wykonanych w INiG – PIB na modelach geologicznych wybranych złóż. Wykazały one, że przyrost sczerpania złoża przy zastosowaniu CO2 może być bardzo wysoki – w zakresie 23–57%. Oprócz symulacyjnych analiz efektywności omówiono również wyniki badań wykonanych na fizycznych modelach złoża, tj. metody naprzemiennego zatłaczania wody i ditlenku węgla WAG-CO2 (z ang. water alternating gas). Eksperymenty wypierania prowadzono na dolomitowych rdzeniach odpowiadających skale zbiornikowej, charakterystycznej dla złóż ropy naftowej na Niżu Polskim, z wykorzystaniem oryginalnych płynów złożowych. Dzięki możliwości wykonywania badań przy zadanym ciśnieniu i temperaturze możliwie dokładnie odwzorowano warunki panujące w złożu. Proces WAG prowadzono w reżimie mieszającym i zastosowano go jako metodę trzecią po uprzednim nawadnianiu. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano wysoką skuteczność procesu w zadanych warunkach, uzyskując stopień sczerpania na poziomie 80–95%. Przyrost stopnia odropienia w odniesieniu do kontynuacji procesu nawadniania był znaczący i zawierał się w zakresie 30–40%. Przytoczono również wyniki badań wybranych polimerów stosowanych w procesach nawadniania.

EN

Due to the decreasing number of discoveries in Poland, it is of even more importance and necessary to take care of achieving the highest possible oil recovery from the reservoirs. In the last months of 2018 there has been a radical increase in the prices of European CO2 Emission Allowances (from 5 to over 20 EUR/t), which is why the significance of carbon dioxide in CO2-EOR methods may be even greater than before. The publication presents the results of recently performed tests and analysis carried out at the Oil Engineering Department of the AGH University of Science and Technology and the Department of Oil and Gas Reservoir Testing of the Oil and Gas Institute – National Research Institute. The first of them concerned a number of computer simulations of various revitalization processes possible to be carried out on the Carpathian Foredeep oil fields, with particular emphasis on CO2-EOR and CO2-CCS methods. The results of the economic effectiveness of the tested methods on the Carpathian reservoirs are presented. In a later section, the results of similar simulations carried out at INiG – PIB on geological models of selected reservoirs are presented. In addition to the simulation analysis of the effectiveness of the CO2-EOR method, the results of tests carried out on physical reservoir models, i.e. the methods of water alternating gas injection (WAG-CO2 process), were also discussed. The research results of selected polymers used in water flooding processes were also presented.

5

Analysis of the enhanced oil recovery process through a bilateral well using WAG-CO2 based on reservoir simulation. Part II – real reservoir model

Szott W., Miłek K.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 7

503--510

EN

Based on the general conclusions in part I of the study, this part II presents the analysis of the selected EOR methods with particular attention paid to the WAG (Water-Alternating-Gas) method and its SWAG (Simultaneous Water-Alternating-Gas) version, involving the simultaneous and selective injecting of water and CO2 (water through the upper section of the injection well, CO2 through the lower section of the well) for a real reservoir model. Forecasts of oil production have been performed with the use of the primary method, waterflooding method as well as the WAG and SWAG methods. For each of the above production methods, additional options were considered to increase the number of injection wells from 6 to 8. In order to perform the above described forecasts, a number of general assumptions were made concerning the amount of injected and produced liquids as well as limitations associated with them. The paper presents a detailed analysis of the reservoir operation for each case. Results of total amounts of the injected and produced fluids are presented in detail. Qualitative assessment of the analyzed methods is presented based on the main simulation results including distribution of oil saturation in the reservoir model at the end of production forecasts.

PL

Bazując na wnioskach ogólnych w części I pracy w niniejszej II części przedstawiono analizę wybranych metod EOR ze szczególnym uwzględnieniem metody WAG (Water-Alternating-Gas) i jej odmiany SWAG (Simultaneous Water-Alternating-Gas) polegającej na równoczesnym i selektywnym tłoczeniu wody i CO2 (górną sekcją wody, dolną sekcją CO2) dla modelu rzeczywistego złoża. Przeprowadzono prognozy wydobycia ropy przy użyciu metody pierwszej, metody nawadniania i metod WAG i SWAG. Dla każdej z powyższych metod wspomagania wydobycia rozpatrzono dodatkowe warianty zakładające zwiększenie liczby odwiertów tłoczących z 6 do 8. W celu przeprowadzenia powyżej opisanych prognoz przyjęto szereg założeń ogólnych dotyczących ilości zatłaczanych i wydobywanych płynów oraz ograniczeń z tym związanych. W pracy przedstawiono szczegółową analizę pracy złoża dla każdego wariantu. Podano szczegółowe wyniki dla sumarycznych wielkości zatłaczanych i wydobytych płynów. Ocenę jakościową przedstawiono w oparciu o podstawowe wyniki eksploatacji, w tym rozkłady nasycenia ropą w złożu na koniec jej eksploatacji złoża.