Analysis of possibilities to increase oil recovery with the use of nitrogen in the context of deep oil deposits of the Dnipro-Donetsk oil-and-gas Ukrainian province

Abstract

Purpose is to increase oil recovery of deep oil deposits of the Dnipro-Donetsk oil-and-gas Ukrainian province with the use of nitrogen. Methods. Experiments, intended to residual oil displacement with the use of different driving agents, involved laboratory modeling of the process when a seam was simulated as such being close maximally to a real seam and samples of formation fluids were applied. The experiments, which materialized equilibrium displacement (without mass transfer), used seam models developed from cores of V-19n seam (Perekopivske deposit). 43 core samples were analyzed with 3.3 – 226.0·10-3 µm2 permeability. Findings. Characteristics and applicability of nitrogen and flue gas to increase oil recovery have been analyzed. Theoretic prerequisites of the mechanism, aimed at oil displacement using nitrogen and flue gases, have been formulated. Results of the laboratory experiments of oil displacement by means of nitrogen within a porous environment have helped determine that minimum pressure of mutual oil and nitrogen dissolution is 36.0 – 38.0 MPa. In terms of mutual mixing of agents at 110 – 112°С temperature, 36.4 МPа gas injection pressure, and nitrogen pumping velocity being 1 cm3 per 40 minutes, oil displacement ratio achieved 0.76 – 0.78. Originality. For the first time, parameters of mixable oil displacement using nitrogen for the conditions of deep oil deposits of the Dnipro-Donetsk petroleum province in Ukraine have been determined. Efficiency of mixable nitrogen displacement to compare with water displacement and nitrogen displacement under equilibrium conditions has been proved. Practical implications. The advanced technique of nitrogen use to improve oil recovery in the context of deep oil deposits has been proposed. The technique is applicable to extract residual oil from the depleted deposits.

Мета. Підвищення нафтовилучення глибоких нафтових родовищ Дніпровсько-Донецької нафтогазоносної провінції України з використанням азоту. Методика. Експериментальні дослідження витіснення залишкової нафти різними витіснювальними агентами проводили шляхом лабораторного моделювання процесу зі створенням зразків пласта, максимально наближених до реального пласту, і використанням зразків пластових флюїдів. В експериментах, в яких реалізувалося рівноважне витіснення (без масопереносу), використовувалися моделі пласта, які споруджувалися з кернового матеріалу пласта В-19н Перекоповського родовища. Було досліджено 43 зразки керна, проникність сягала в межах 3.3 – 226.0·10-3 мкм2. Результати. Проаналізовано особливості та умови застосування азоту й димових газів для підвищення нафтовіддачі пластів. Сформульовано теоретичні передумови механізму витіснення нафти з пласта азотом і димовими газами. Встановлено за результатами лабораторних досліджень витіснення нафти азотом у пористому середовищі мінімальний тиск взаємного розчинення нафти та азоту, котрий становить 36.0 – 38.0 МПа. В умовах взаємного змішування агентів при температурі 110 – 112°С, тиску нагнітання газу 36.4 МПа і швидкості нагнітання азоту 1 см3 за 40 хвилин коефіцієнт витіснення нафти досягав величини 0.76 – 0.78. Наукова новизна. Вперше встановлені параметри змішуваного витіснення нафти азотом для умов глибоких нафтових родовищ Дніпровсько-Донецької нафтогазоносної провінції України. Доведено високу ефективність змішуваного витіснення азотом в порівнянні з витісненням водою і витісненням азотом при рівноважних умовах. Практична значимість. Запропоновано удосконалену технологію використання азоту для підвищення нафтовилучення глибоких нафтових родовищ, яка може бути використана для виснажених нафтових родовищ.

Цель. Увеличение нефтеотдачи глубокозалегающих нефтяных месторождений Днепровско-Донецкой нефтегазоносной провинции Украины с использованием азота. Методика. Экспериментальные исследования вытеснения остаточной нефти разными вытесняющими агентами проводили путем лабораторного моделирования процесса с созданием образцов пласта, максимально приближенных к реальному пласту, и использованием образцов пластовых флюидов. В экспериментах, в которых реализовалось равновесное вытеснение (без масопереноса), использовались модели пласта, которые сооружались из кернового материала пласта В-19н Перекоповского месторождения. Были исследованы 43 образца керна, проницаемость находилась в пределах 3.3 – 226.0·10-3 мкм2. Результаты. Проанализированы особенности и условия применения азота и дымовых газов для повышения нефтеотдачи пластов. Сформулированы теоретические предпосылки механизма вытеснения нефти из пласта азотом и дымовыми газами. Установлено по результатам лабораторных исследований вытеснения нефти азотом в пористой среде минимальное давление взаимного растворения нефти и азота, которое составляет 36.0 – 38.0 МПа. В условиях взаимного смешивания агентов при температуре 110 – 112°С, давлении нагнетания газа 36.4 МПа и скорости нагнетания азота 1 см3 за 40 минут коэффициент вытеснения нефти достигал величины 0.76 – 0.78. Научная новизна. Впервые установлены параметры смешиваемого вытеснения нефти азотом для условий глубокозалегающих нефтяных месторождений Днепровско-Донецкой нефтегазоносной провинции Украины. Доказана высокая эффективность смешиваемого вытеснения азотом по сравнению с вытеснением водой и вытеснением азотом при равновесных условиях. Практическая значимость. Предложена усовершенствованная технология использования азота для повышения нефтеотдачи глубокозалегающих нефтяных месторождений, которая может быть использована для истощенных нефтяных месторождений.