Добыча. Применительно к месторождениям тяжелых и высоковязких сортов нефти использование технологий интенсификации добычи является обязательным элементом, без которого извлечение УВС становится экономически нецелесообразным и часто просто невозможным. Для успешной и экономически эффективной разработки многих месторождений, например, Баженовской свиты, доманиковых и ачимовских отложений, природного битума и достижения приемлемых значений КИН потребуется разработка новых технологий.
Свойства залежей тяжелой и вязкой нефти предъявляют жесткие требования к строгости соблюдения технических условий добычи. Необходим постоянный контроль теплового состояния пласта, для чего требуется проведение каротажа, качественное геологическое исследование резервуара, а также построение гидродинамических и тепловых моделей залежи, позволяющих оптимизировать схему добычи.
Базовым направлением в добыче тяжелой и вязкой нефти является разработка технологии типа SAGD (Steam-Assisted Gravity Drainage - стимулируемый паром самотечный дренаж). В стране имеется опыт их разработки применительно к нескольким месторождениям (Ашальчинскому, Ярегскому). Однако из-за существенных различий физико-химических свойств нефти и вмещающих пород даже в пределах одного месторождения для обеспечения достаточно высокого КИН необходимо дополнительно к данной технологии использовать методы стимуляции нефтеотдачи пласта.
Основными путями совершенствования данных добычных технологий являются:
- снижение энергоемкости (применение вакуумной тепловой изоляции паропроводов, производство пара в режиме когенерации и др., что особенно актуально в северных условиях при наличии вечной мерзлоты, которая вызывает большие потери тепла);
- повышение эффективности разделения нефти и воды с повторным производством пара для нагнетания в скважину (высокое потребление воды повышает издержки SAGD).
Имеется ряд наукоемких направлений исследований, которые могут обеспечить повышение эффективности добычи тяжелой и высоковязкой нефти, увеличить производительность и улучшить эксплуатационные характеристики оборудования (например, применение микроволнового диэлектрического нагрева и др.).
Требуется проведение исследований применимости разрабатываемых методов добычи к различным условиям залегания, типам имеющихся резервуаров и свойствам нефти. В частности, это касается природных битумов Волго-Уральской битумо-нефтегазоносной провинции, сконцентрированных в пермских отложениях и залегающих на глубине от 50 до 400 м. Эти отложения имеют сложнопостроенную структуру карбонатных и терригенных коллекторов. Добыча тяжелой нефти карбонатных коллекторов имеет свои особенности по сравнению с добычей из слабоконсолидированных песчаников, где накоплен основной опыт российских компаний. Этим обусловлена актуальность проведения соответствующих НИОКР.
Важной является задача создания перспективных технологий и оборудования для переработки попутного нефтяного газа, позволяющих исключить его сжигание на факелах и обеспечивающих высокую надежность, компактность, а также высокий уровень автоматизации, позволяющие использовать его в отдаленных районах с суровыми климатическими условиями.
Транспортировка. Увеличение объемов добычи тяжелых и высоковязких типов нефти сделает актуальной задачу обеспечения их доставки к местам переработки. Трубопроводный транспорт такой нефти очень затруднен из-за создаваемого ими высокого гидравлического сопротивления. Природные битумы при температуре окружающей среды вообще не подлежат трубопроводному транспорту. Поэтому выбор схемы доставки добытой тяжелой и высоковязкой нефти потребителям является технически и экономически сложной задачей.
Снижение вязкости для обеспечения трубопроводного транспорта такой нефти при помощи смешения с легкими сортами нефти или газовым конденсатом, специально доставляемыми к месту добычи, требует сооружения дополнительного трубопровода. Методы трубопроводного транспорта вязкой нефти с использованием распределенного подогрева (огневого, резисторного, на основе тепловых насосов и др.), вероятнее всего, окажутся экономически нецелесообразными в российских условиях из-за больших расстояний и сурового климата. В качестве альтернативы может рассматриваться строительство специализированных пунктов первичной переработки тяжелой нефти в районах добычи. В этом случае тяжелая нефть перерабатывается (с различной глубиной переработки) в более легкую синтетическую нефть (syncrude). Это облегчит транспортировку, но затруднит дальнейшую переработку, поскольку синтетическая нефть далеко не всегда совместима с режимами переработки традиционных типов нефти.
Переработка. Задача разработки отечественных технологий переработки тяжелых и высоковязких нефтей станет одной из важнейших для отрасли в связи с ростом объемов их добычи. Тяжелая нефть и природные битумы характеризуются высоким содержанием ароматических углеводородов, смолисто-асфальтеновых веществ, высокой концентрацией металлов и сернистых соединений, высокими значениями плотности и вязкости, повышенной коксуемостью, что затрудняет их переработку. Некоторые сорта тяжелой нефти могут перерабатываться в смеси с обычной нефтью по традиционной технологии, однако большинство требуют специальных технологий и катализаторов.
В кратко- и среднесрочной перспективе актуальной является задача поддержки разработки отечественной технологии гидроконверсии тяжелого нефтяного сырья в моторные топлива и сырье для нефтехимии, инициатором которой стало ПАО "Татнефть". Освоение данной технологии позволит увеличить глубину переработки нефти в стране, заместить экспорт мазута и вязкой нефти экспортом высококачественных нефтепродуктов. Технология обладает значительным мультипликативным эффектом. При ее разработке и освоении будут задействованы наука, машиностроение, металлургия, инжиниринг и другие отрасли экономики.
Дополнительные и вспомогательные технологии. Важной технологической задачей для обеспечения роста добычи тяжелой и высоковязкой нефти является снижение экологической опасности, связанной:
1) с ростом выбросов, обусловленных большим энергопотреблением добычи (до 30-40% от извлекаемого сырья),
2) с наличием больших концентраций тяжелых металлов, некоторые из которых, например, ванадий, обладают высокой коррозионной активность, что негативно сказывается на рабочем ресурсе и аварийности оборудовании.
Разработка и внедрение технологий извлечения дорогостоящих тяжелых металлов из нефти позволила бы в значительной мере компенсировать природоохранные издержки.
Таким образом, для добычи, транспортировки и переработки тяжелой, вязкой и высоковязкой нефти необходима разработка новых технологий, в том числе новых катализаторов. Необходимо преодолеть критическую зависимость в данной области от зарубежных технологий, материалов и оборудования, подготовить собственные кадры. Решение указанных задач наиболее вероятно в долгосрочной перспективе.