Вестник нефтегазовой отрасли КазахстанаВестник нефтегазовой отрасли Казахстана2707-42262957-806XKMG Engineering10869210.54859/kjogi108692Обзорная статьяАльтернативные методы теплового повышения нефтеотдачи: обзорКаиргельдинаЛея Кайрбековнаk.leya424@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0003-9189-0124СарсенбекулыБауыржан<p>PhD</p>b.sarsenbekuly@kbtu.kzhttps://orcid.org/0000-0002-8145-0542Казахстанско-Британский Технический Университет030420246150630911202323022024Copyright © 2024, Каиргельдина Л.К., Сарсенбекулы Б.2024<p>Добыча нефти из месторождений с трудноизвлекаемыми запасами всегда остается вызовом для нефтегазовой отрасли в основном из-за одного особого фактора – высокой вязкости нефти, что подразумевает низкую мобильность нефти в пористой среде. С течением времени традиционные методы повышения нефтеотдачи становятся менее эффективными из-за уменьшения запасов легкодоступной нефти и усложнения геологических условий разработки месторождений. В связи с этим применение инновационных методов повышения нефтеотдачи становится более актуальной задачей. В последние десятилетия исследования в этой области показали значительный прогресс, внедрялись различные методы для снижения вязкости нефти. Одним из наиболее эффективных и активно развивающихся подходов в этой области являются термические методы повышения нефтеотдачи. Они основаны на закачке тепловой энергии в пласт с целью снижения вязкости нефти и, следовательно, повышения мобильности, что, в свою очередь, значительно облегчит вытеснение нефти из породы на поверхность.</p> <p>Несмотря на определенные успехи, достигнутые в использовании различных способов повышения нефтеотдачи при добыче тяжелой нефти, проблема поиска альтернативных методов остается актуальной.</p> <p>В данной статье представлен обзор альтернативных методов повышения нефтеотдачи, к которым относятся принцип действия электромагнитного нагревания пласта, влияние и эффективность радиоволн и микроволновых частот на пласт и свойства нефти, ультразвуковое воздействие, преимущества и недостатки альтернативных методов, сравнение их с традиционными методами, анализ производительности месторождений, на которых использовались альтернативные методы повышения нефтеотдачи.</p>oil reservoirthermal methods of enhanced oil recoveryelectromagnetic heatingultrasonic exposuremicrowave radiationradio wavesheavy oilмұнай қабатымұнай өндіруді арттырудың термиялық әдістеріэлектромагниттік қыздыруультрадыбыстық әсермикротолқынды сәулеленурадиотолқындарауыр мұнайнефтяной пласттепловые методы повышения нефтеотдачиэлектромагнитное нагреваниеультразвуковое воздействиемикроволновое излучениерадиоволнытяжелая нефть1.Janzen R., Davis M., Kumar A. An assessment of opportunities for cogenerating electricity to reduce greenhouse gas emissions in the oil sands // Energy Conversion and Management. 2020. Vol. 211. doi:10.1016/j.enconman.2020.112755.2.Rezk M.Y., Allam N.K. Impact of nanotechnology on enhanced oil recovery: a mini-review // Industrial & engineering chemistry research. 2019. Vol 58, N 36. P. 16287–16295. doi:10.1021/acs.iecr.9b03693.3.Dong X., Liu H., Chen Z., et al. Enhanced oil recovery techniques for heavy oil and oilsands reservoirs after steam injection // Applied energy. 2019. Vol. 239. P. 1190–1211. doi:10.1016/j.apenergy.2019.01.244.4.Rehman M.M., Meribout M. Conventional versus electrical enhanced oil recovery: a review // Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 2012. Vol. 2, N 4. P. 169–179. doi:10.1007/s13202-012-0035-9.5.Akhmetov R.T, Mukhametshin V.V., Kuleshova L.S. Simulation of the absolute permeability based on the capillary pressure curves using the dumbbell model // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1333, N 3. P. 1–8. doi:10.1088/1742–6596/1333/3/032001.6.Бикбулатова Г.И., Галеев А.С., Болтнева Ю.А., и др. Оптимизация процесса закачки фиксированных объемов жидкости в два направления // Известия Томского политехнического универси- тета. Инжиниринг георесурсов. 2019. Том 330, № 1. С. 134–144. doi:10.18799/24131830/2019/1/57.7.Galiullina I.F., Kadyrov R.R. Technical and economic background for siting production of well-killing liquid at oil fields // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. 194(8). doi:10.1088/1755-1315/194/8/082013.8.Filimonov O.V., Galiullina I.F. Area of reservoir heating during steam cyclic treatment of oil wells // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. 194(8). doi:10.1088/1755-1315/194/8/082010.9.Abernethy E. Production increase of heavy oils by electromagnetic heating // Journal of Canadian Petroleum Technology. 1976. Vol. 15, N 03. doi:10.2118/76-03-12.10.Kasevich R.S., Price S.L., Albertson A. Numerical modelling of radio frequency heating process for enhanced oil production // SPE Western Regional Meeting; Июнь 25–27, 1997; Лонг-Бич, Калифорния. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEWRM/proceedings-abstract/97WRM/All-97WRM/SPE-38311-MS/188693?redirectedFrom=PDF. Дата обращения 10.07.2023.11.Islam M.R., Wadadar S.S., Bansal A. Enhanced oil recovery of Ugnu tar sands of Alaska using electromagnetic heating with horizontal wells // International Arctic Technology Conference; Май 29–31, 1991; Анкоридж, Аляска. Режим доступа: https://onepetro.org/speiatc/proceedings-abstract/91IATC/All-91IATC/SPE-22177-MS/52767. Дата обращения 10.07.2023.12.Ferri R.P., Uthe M.T. Hydrocarbon Remediation Using Microwaves // SPE/EPA/DOE Exploration and Production Environmental Conference; Ферваль 26–28, 2001; Сан-Антонио, Техас. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEHSSE/proceedings-abstract/01EPEC/All-01EPEC/SPE-66519-MS/134691. Дата обращения 15.07.2023.13.Sahni A., Kumar M., Knapp R.B. Electromagnetic Heating Methods for Heavy Oil Reservoirs // 2000 Society of Petroleum Engineers SPE/AAPG Western Regional Meeting; Июнь 19–23, 2000; Лонг-Бич, Калифорния. Режим доступа: https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc719772/m2/1/high_res_d/790586.pdf. Дата обращения 15.07.2023.14.Fanchi J.R. Feasibility of reservoir heating by electromagnetic irradiation // SPE Annual Technical Conference and Exhibition; Сентябрь 23–26, 1990; Новый Орлеан, Луизиана. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEATCE/proceedings-abstract/90SPE/All-90SPE/SPE-20483-MS/67836. Дата обращения 15.07.2023.15.Das S. Electro-magnetic heating in viscous oil reservoir // International Thermal Operations and Heavy Oil Symposium; Октябрь 20–23, 2008; Калгари, Альберта, Канада. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEITOHOS/proceedings-abstract/08ITOHOS/All-08ITOHOS/SPE-117693-MS/145905?redirectedFrom=PDF. Дата обращения 15.07.2023.16.Carrizales M.A., Lake L.W., Johns R.T. Production improvement of heavy oil recovery by using electromagnetic heating // SPE Annual Technical Conference and Exhibition held; Сентябрь 21–24, 2008; Денвер, Колорадо. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEATCE/proceedings-abstract/08ATCE/All-08ATCE/SPE-115723-MS/144877. Дата обращения 15.07.2023.17.Ovalles C., Fonseca A., Lara A., et al. Opportunities of downhole dielectric heating in venezuela: Three case studies involving medium, heavy and extra-heavy crude oil reservoirs // SPE International Thermal Operations and Heavy Oil Symposium and International Horizontal Well Technology Conference; Ноябрь 4–7, 2002; Калгари, Альберта, Канада. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEITOHOS/proceedings-abstract/02ITOHOS/All-02ITOHOS/SPE-78980-MS/136634. Дата обращения 15.07.2023.18.Sarathi P.S., Olsen D.K. Practical aspects of steam injection processes: a handbook for independent operators. Bartlesville : National Inst. for Petroleum and Energy Research, 1992. 425 p.19.Hascakir B. Introduction to thermal Enhanced Oil Recovery (EOR) special issue // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2017. Vol. 154. P. 438–441. doi:10.1016/j.petrol.2017.05.026.20.Butler R.M., Stephens D.J. The gravity drainage of steam-heated heavy oil to parallel horizontal wells // Journal of Canadian Petroleum Technology. 1981. Vol. 20, N 02. P. 90–96. doi:10.2118/81-02-07.21.Hernandez O.E., Farouq Ali S.M. Oil Recovery From Athabasca Tar Sand By Miscible – Thermal Methods // Annual Technical Meeting; Май 15–18, 1972; Calgary, Alberta. Режим доступа: https://onepetro.org/PETSOCATM/proceedings-abstract/72ATM/All-72ATM/PETSOC-7249/5371. Дата обращения 28.07.2023.22.Farouq Ali S.F., Abad B. Bitumen recovery from oil sands, using solvents in conjunction with steam // Journal of Canadian Petroleum Technology. 1976. Vol. 15, N 03. doi:10.2118/76-03-11.23.Hascakir B. How to select the right solvent for solvent-aided steam injection processes // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2016. Vol. 146. P. 746–751. doi:10.1016/j.petrol.2016.07.038.24.Turta A.T., Chattopadhyay S.K., Bhattacharya R.N., et al. Current status of the commercial in situ combustion projects and new approaches to apply ISC // J Can Pet Technol. 2007. Vol. 46, N 11. doi:10.2118/07-11-GE.25.Burger J.G. Chemical aspects of in-situ combustion-heat of combustion and kinetics // Society of Petroleum Engineers Journal. 1972. Vol. 12, N 05. P. 410–422. doi:10.2118/3599-PA.26.Vishnumolakala N., Zhang J., Ismail N.B. A Comprehensive Review of Enhanced Oil Recovery Projects in Canada and Recommendations for Planning Successful Future EOR projects // SPE Canada Heavy Oil Conference; Сентябрь, 28 – Октябрь 2, 2020. Режим доступа: https://onepetro.org/SPECHOC/proceedings-abstract/20CHOC/4-20CHOC/D041S009R001/448335. Дата обращения 02.08.2023.27.Hascakir B., Babadagli T., Akin S. Field-scale analysis of heavy-oil recovery by electrical heating // SPE Reservoir Evaluation & Engineering. 2010. Vol 13, N 01. P. 131–142. doi:10.2118/117669-PA.28.Hascakir B., Babadagli T., Akin S. Experimental and numerical modeling of heavy-oil recovery by electrical heating // Energy & Fuels. 2008. Vol. 22. P. 3976–3985. doi:10.2118/117669-MS.29.Patent USA №4219 361/ 26.08.80. Sutton W.H., Johnson W.E. Method of improving the susceptibility of a material to microwave energy heating.30.Liu C., Sheen D. Analysis and control of the thermal runaway of ceramic slab under microwave heating // Science in China Series E: Technological Sciences. 2008. Vol. 51. P. 2233–2241. doi:10.1007/s11431-008-0221-7.31.Wu X. Experimental and theoretical Study of Microwave Heating of thermal Runaway Materials : dissertation. Blacksburg, Virginia : Polytechnic institute and state university, 2002.32.Leiser K.S., Di Fiore R.R., Cozzi A.D., Clark D.E. Microwave Heating Rates of Silicon Carbide/Alumina Cement Susceptors // Proceedings of the 21st Annual Conference on Composites, Advanced Ceramics, Materials, and Structures – B: Ceramic Engineering and Science Proceedings. 2008. Vol. 18, N 4. P. 551–556. doi:10.1002/9780470294444.ch65.33.Peraser V., Patil S.L., Khataniar S., et al. Evaluation of Electromagnetic Heating for Heavy Oil Recovery from Alaskan Reservoirs // SPE Western Regional Meeting; Март 21–23, 2012; Бейкерфилд, Калифорния. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEWRM/proceedings-abstract/12WRM/All-12WRM/SPE-154123-MS/157976. Дата обращения 17.08.2023.34.Гиббс Дж.В. Термодинамические работы. Пер. с англ. под ред. В.К. Семенченко. М.–Л. : Гостехиздат, 1950. 492 с.35.Месторождения нефти и газа Казахстана / под редакцией Абдуллина А.А. и др. Алматы: Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды, 1999. 323 с.36.Hasanvand M.Z., Golparvar A. A critical review of improved oil recovery by electromagnetic heating // Petroleum Science and Technology. 2014. Vol. 32, N 6. P. 631–637. doi:10.1080/10916466.2011.592896.37.Wang Z., Xu Y., Gu Y. Lithium niobate ultrasonic transducer design for Enhanced Oil Recovery // Ultrasonics Sonochemistry. 2015. Vol. 27. P. 171–177. doi:org/10.1016/j.ultsonch.2015.05.017.38.Hamidi H., Mohammandian E., Junin R., et al. A technique for evaluating the oil/heavy-oil viscosity changes under ultrasound in a simulated porous medium // Ultrasonics. 2014. Vol. 54, N 2. P. 655–662. doi:org/10.1016/j.ultras.2013.09.006.39.Palaev A.G., Shammazov I.A., Dzhemilev E.R. Research of the impact of ultrasonic and thermal effects on oil to reduce its viscosity // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1679, N 5. doi:10.1088/1742-6596/1679/5/052073.40.Ершов М.А., Муллакаев М.С., Баранов Д.А. Снижение вязкости нефти с применением ультразвуковой обработки и химических реагентов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2011. № 4. С. 22–26.41.Муллакаев М.С., Салтыков Ю.А., Салтыков А.А., Муллакаев Р.М. Ультразвуковые технологии восстановления продуктивности низкодебитных скважин // Neftegaz.RU. 2020. №2.42.Agi A., Junin R., Chong A.S. Intermittent ultrasonic wave to improve oil recovery // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018. Vol. 166. P. 577–591. doi:10.1016/j.petrol.2018.03.097.43.Sivakumar P., Krishna S., Hari S., Vij R.K. Electromagnetic heating, an eco-friendly method to enhance heavy oil production: a review of recent advancements // Environmental Technology & Innovation. 2020. Vol. 20. doi:10.1016/j.eti.2020.101100.44.Singh R., Bahga S.S., Gupta A. Electric field induced droplet deformation and breakup in confined shear flows // Physical Review Fluids. 2019. Vol. 4, N 3. doi:10.1103/PhysRevFluids.4.033701.45.Sahni A., Kumar M., Knapp R.B. Electromagnetic heating methods for heavy oil reservoirs // SPE/AAPG Western Regional Meeting; Июнь 19–22, 2000; Лонг-Бич, Калифорния. Режим доступа: https://onepetro.org/SPEWRM/proceedings-abstract/00WRM/All-00WRM/SPE-62550-MS/131783. Дата обращения: 03.10.2023.