Идентификация и извлечение углеводородов на нефтяном месторождении Румайла.

Введение

Нефтяное месторождение Румайла — это сверхгигантское месторождение, расположенное примерно в 50 километрах к западу от Басры, Ирак (рис. 1), в гигантской антиклинали, богатой нефтью и газом, на краю Аравийской платформы. Открытое в 1953 году, это одно из крупнейших и старейших нефтяных месторождений Ирака, с предполагаемыми извлекаемыми запасами сырой нефти до 17 миллиардов баррелей, занимающее шестое место в мире по объему текущей добычи. Как опора нефтяной промышленности Ирака, стабильная добыча на месторождении Румайла имеет жизненно важное стратегическое значение для экономического восстановления Ирака и национальных финансов.

В данном исследовании использовались данные гиперспектрального дистанционного зондирования, полученные в 2004 году, в критический период ранней стадии восстановления после войны в Ираке. Военный конфликт 2003 года не только привел к прямому артиллерийскому повреждению производственных объектов нефтедобычи, но и нарушил и без того хрупкую систему технического обслуживания. В это время нефтяное месторождение Румайла страдало от истощения инвестиций из-за долгосрочных международных санкций, а также от острой нехватки средств на послевоенное восстановление. Его мощности по переработке природного газа были практически полностью утрачены, и ему не хватало эффективных каналов добычи, а также трубопроводов для сбора и транспортировки, в результате чего ежегодно оставалось неиспользованным около 20 миллиардов стандартных кубометров попутного газа. Этот попутный газ, состоящий в основном из легких углеводородов, таких как метан и этан, мог бы использоваться в качестве высококачественного химического сырья или чистой энергии, но вместо этого был вынужден напрямую выбрасываться в атмосферу через факелы, горящие днем ​​и ночью по всему месторождению. Масштабное сжигание топлива не только привело к огромным потерям ресурсов и экономическим убыткам, но и вызвало выброс большого количества загрязняющих веществ, таких как летучие углеводороды, диоксид серы, оксиды азота, частицы сажи и полициклические ароматические углеводороды, что значительно негативно сказалось на местной атмосфере, почвенной экологии и здоровье населения. В то же время война 2003 года еще больше повредила существующие объекты, что привело к серьезной нехватке мощностей по переработке сырой нефти и систем добычи природного газа. Черный столб дыма, образовавшийся от факела, был отчетливо виден за десятки километров. Сернистый запах и загрязнение воздуха мелкодисперсными частицами сделали район нефтяного месторождения и расположенную ниже по течению провинцию Басра одними из районов с самым высоким экологическим риском в Ираке. Это также является типичным примером применения технологий дистанционного зондирования для мониторинга загрязнения окружающей среды и оценки экологического ущерба.

Рисунок 1. Исследуемая область.

Рисунок 2. Кластерная диаграмма индекса поглощения углеводородов в исследуемой области.

Методы и принципы

В данной статье используется индекс поглощения углеводородов:

λ обозначает длину волны в данном месте; R обозначает коэффициент отражения; а, b и c обозначают, соответственно, левый выступ, впадину и правый выступ абсорбционной долины. После коррекции данные были извлечены, и был проведен кластерный анализ для получения четырех типов интенсивности поглощения углеводородов. Индекс поглощения углеводородов использовался для определения наличия углеводородного загрязнения (или наличия нефтеносных песков) в регионе. На рисунке 2 показано общее распределение углеводородного загрязнения на нефтяном месторождении Румайла. Видно, что существуют две области сильного поглощения – «область а» и «область b». Кроме того, распределение индекса поглощения углеводородов средней интенсивности показывает, что содержащий углеводороды дым, образующийся при сжигании факела, течет в северо-северо-восточном направлении.

Анализ результатов

Рисунок 3. Кластерная диаграмма индекса поглощения углеводородов в регионе А.

На рисунке 3 представлен увеличенный фрагмент «Области а», компонента северной части нефтяного месторождения Румайла. Области с сильным поглощением углеводородов расположены вблизи факелов и трубопроводов, что указывает на активную нефтегазовую деятельность или утечки на объектах в этих районах. Непрерывный выброс и сжигание, а также выбросы при транспортировке по трубопроводам приводят к накоплению углеводородов на поверхности, образуя значительную углеводородную аномалию; распределение в основном ориентировано на северо-восток. Области с более сильным поглощением в основном представляют собой нефтеносные пески или ранее разрабатывавшиеся участки. Поскольку сами нефтеносные пески содержат высокую остаточную нефтенасыщенность, а историческая эксплуатация могла повредить герметизирующие свойства покрывающей породы, нефть и газ мигрируют вверх и образуют окисленные остатки на поверхности, демонстрируя таким образом повышенные характеристики поглощения углеводородов.

Рисунок 4. Кластерная диаграмма индекса поглощения углеводородов в регионе b.

На рисунке 4 представлен увеличенный фрагмент «Области b», компонента южного нефтяного месторождения Румайла. Области с сильным поглощением углеводородов выглядят как скопления вблизи факелов месторождения. Такое скопление обычно указывает на локальное точечное обогащение углеводородами, возможно, связанное с накоплением следовых утечек из-за плотной сети трубопроводов для сбора и транспортировки и устаревших сооружений вокруг факелов. Это также могут быть окисленные остатки, образовавшиеся на поверхности после вертикальной миграции нефти и газа из глубинных пластов вдоль разломов или заброшенных скважин. Концентрированное расположение этих аномальных участков также отражает сложную схему трубопроводов и плотную историческую производственную инфраструктуру в южной зоне разработки. В более интенсивных областях преобладают нефтеносные пески, что соответствует длительной крупномасштабной добыче на южном нефтяном месторождении Румайла — длительная добыча привела к выходу на поверхность больших объемов нефти и газа вдоль внешних стенок обсадных труб скважин или образованных трещин, формируя выходы нефтеносных песков, богатых тяжелыми компонентами, после длительного выветривания и окисления. Интерпретация этой диаграммы также показывает, что война 2003 года еще больше повредила существующие объекты, что привело к серьезной нехватке мощностей по переработке сырой нефти и систем добычи природного газа, а также к устареванию и износу природоохранных сооружений.