С учетом волатильности цен на углеводороды и ограничения на нефтедобычу, все больше внимания уделяется экономически эффективным методам разработки месторождений, в частности – экологически чистым технологиям бурения скважин и интенсификации добычи, одним из которых является применение жидкого и газообразного (регазифицированного) азота [1].
Одним из пионеров использования жидкого азота при бурении является компания ЛУКОЙЛ, но и другие заказчики нефтесервисных услуг включают в свои требования применение жидкого азота как одно из условий выполнения работ с минимальным воздействием на окружающую среду [2].
Тем не менее наблюдается значительный рост стоимости жидкого азота с 2020 года, что обусловлено различными факторами, в том числе переводом части крупных воздухоразделительных установок (ВРУ) на преимущественное производство повышенных объемов кислорода для медицинских учреждений и ограничением на внешнеторговые операции. В связи с этим возникает вопрос о целесообразности и экономической выгодности производства жидкого азота непосредственно на месте его потребления, так как производство жидкого азота на месте значительно снижает логистическую составляющую расходов, снижает стоимость услуг хранения и снижает себестоимость таких работ [3].
Актуальность использования жидкого азота и его производства на месте использования заключается в повышении эффективности процессов, снижении затрат и обеспечении необходимых условий для различных видов деятельности.
Так как азот является одним из самых дешевых инертных газов, он идеально подходит для повышения давления в нефтяных скважинах благодаря своим инертным бескислородным свойствам. Азот, в отличие от других газов, не оказывает коррозионного воздействия на трубопроводы скважины и может использоваться при закачке пресной и соленой воды. В последнее время азот (как жидкий, так и газообразный) находит применение в следующих операциях со скважиной:
‒ закачивание азота в скважину или в продуктивную зону для устранения опасности внутрискважинных пожаров и взрывов, которые могут возникнуть при реакции кислорода воздуха с углеводородами;
‒ закачивание азота под высоким давлением в скважину для вытеснения бурового раствора и снижения гидростатического напора;
‒ поддержание пластового давления для дальнейшей выработки продуктивного пласта;
‒ продувка азотом – процесс требуется для очистки трубопроводов и емкостей от жидкостей или снижения уровня кислорода;
‒ использование жидкого азота в качестве рабочего агента для бурения скважины.
Несмотря на актуальность применения жидкого азота, многие подрядчики приобретают жидкий азот у сторонних поставщиков, а не приобретают или берут в лизинг ВРУ малой мощности, несмотря на наличие на рынке таких установок, в том числе российского производства.
Воздухоразделительные установки (ВРУ) и установки для производства жидкого азота представляют собой ключевые технические средства в процессе создания и применения жидкого азота. Несмотря на возможность проектирования и использования ВРУ для производства азота, кислорода и аргона (жидких и газообразных), при небольших объемах целесообразно выбирать установки с выдачей только жидкого и газообразного азота, а при значительных логистических трудностях и потребностях – еще и кислорода. Иностранное название «генераторы жидкого азота», в свою очередь, подразумевает первоначальное получение чистого азота с помощью короткоцикловой адсорбции или мембранного разделения с последующим сжижением с применением азотных или гелиевых холодильных циклов, при этом такие установки находят применение чаще всего в лабораториях.
При рассмотрении установок небольшой мощности и ограниченного энергопотребления в России получили распространение как отечественные, так и иностранные установки производительностью от 100 кг/ч, которые могут быть размещены на грузовых автомобилях и фактически являются передвижными. При стоимости от 50 млн руб. (установка без стоимости автомобиля) и мощности от 100кВт*ч целесообразность таких мощностей обусловлена возможностью круглосуточной работы без контроля специалистов с накоплением жидкого азота в криогенных емкостях и выдачей газообразного азота давлением до 200 атм без применения дорогостоящих газовых компрессоров (используются криогенные насосы малой мощности).
Таким образом, одним из ограничивающих факторов широкого распространения использования жидкого азота может являться повышенная стоимость агента и, как следствие, повышенная стоимость работ, однако применение мобильных установок для получения жидкого азота может существенно расширить экономические перспективы этого криоагента при бурении и эксплуатации месторождений.
Литература
1. Азот в нефтяной промышленности [Электронный ресурс]. – https://agse.ru/info/azot-v-neftyanoy-promyshlennosti (дата обращения: 08.04.2024).
2 Освоение скважин азотом [Электронный ресурс]. – https://kazgeotech.kz/osvoenie-skvazhina-azotom (дата обращения: 09.04.2024).
3 Освоение скважин азотом [Электронный ресурс]. – http://nhpp.su/index.php?id=30 (дата обращения: 05.04.2024).
