Если вы скопируете книгу или главу книги, Вы должны незамедлительно удалить ее сразу после ознакомления с содержанием. Копируя и сохраняя его Вы принимаете на себя всю ответственность, согласно действующему международному законодательству. Любое коммерческое и иное использование кроме предварительного ознакомления запрещено. Публикация данной книги не преследует никакой коммерческой выгоды, но документ способствуют быстрейшему профессиональному росту читателей и являются рекламой бумажных изданий таких документов. Все авторские права сохраняются за правообладателем. В случае претензий со стороны авторов книг/издательств обязуюсь убрать указанные книги

ГЛАВА 7. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ
Одними из перспективных направлений повышения нефтеотдачи пластов являются микробиологические методы воздействия (рис. 7.1) [373—376]. Практически все реализуемые микробиологические методы ПНП, кроме биополимерного заводнения обладают комплексным воздействием на пласт, т. е. наряду с увеличением охвата повышается и коэффициент вытеснения. На увеличение коэффициента вытеснения нефти при применении микробиологических методов влияют следующие факторы:
— образующиеся газы N2, H2, CO2, CH2, CH4, NH*», растворяясь в нефти, снижают вязкость, изменяют рН;
— образующиеся в результате бактериального обмена биоПАВы, спирты, растворители снижают поверхностное натяжение и способствуют десорбции нефти из породы.
На увеличение охвата пласта заводнением влияют следующие факторы:
— в результате жизнедеятельности микроорганизмов образуются органические и неорганические (угольная) кислоты, которые взаимодействуют с карбонатными, сульфатными и силикатными минералами породы, выщелачивают их, увеличивая пористость и
Микробиологические методы повышения нефтеотдачи, основанные на
повышении охвата воздействием
комплексном воздействии на пласт
Рис. 7.1. Микробиологические методы повышения нефтеотдачи пластов
30*_4654 467
проницаемость коллектора. В этот процесс вовлекаются и низкопроницаемые пропластки, происходит подключение их в активную разработку;
— в результате жизнедеятельности микроорганизмы образуют колонии, которые при закачке в пласт закупоривают высокопроницаемые водопроводящие каналы, что приводит к перераспределению фильтрационных потоков и увеличению охвата пласта заводнением [374].
Ниже приводятся результаты изучения механизма воздействия этих методов на продуктивные пласты, в частности на охват нефте-вытеснением нефтеводонасыщенного коллектора по опубликованным работам различных авторов [374—376, 377—379, 380, 381].
Повышение охвата пластов осуществляется применением биополимеров, т. е. полимеров, которые получены в результате микробного синтеза. Биополимеры имеют сложный состав и содержат большое число различных функциональных, химически активных группировок: гидроксильных, карбоксильных, ацетатных, меток-сильных и др., что делает возможным использование биополимеров, как в чистом виде, так и в различных композициях с химическими реагентами. Это способствует улучшению эксплуатационных свойств биополимеров (вязкоупругости, устойчивости к различным деструктивным процессам) и созданию новых ценных свойств: поверхностно-активных, нефтеэмульгирующих, гелеобразующих и т.д.
В нефтепромысловой практике определяющими свойствами биополимерных растворов, полезный эффект которых реализуют в процессе промысловых операций, являются: фактор сопротивления, остаточный фактор сопротивления, селективность остаточного фактора сопротивления.
Растворы биополимеров для эффективного применения микробиологических методов ПНП должны удовлетворять следующим требованиям [290]:
— образовывать высоковязкие растворы в воде при малых концентрациях биополимера без образования гелей, которые закупоривали бы поры нефтяного пласта;
— быть устойчивыми к повышенной температуре и давлению;
— вязкость растворов биополимеров не должна изменяться под действием ионов солей, обнаруженных в большинстве пластов;
—- быть экономически выгодными;
— иметь хорошую набухаемость и быть псевдопластичными в условиях, когда при малой силе напряжения значительно возраста-
468
ет подвижность и соответственно уменьшается их вязкость, при исключении напряжения набухаемость и другие свойства полимера должны восстанавливаться.
Среди различных типов полимеров (поликарбоксиловые и полиакриловые кислоты, декстран и др.), испытанных с целью усовершенствования процесса заводнения, биополимер ксантан наиболее полно соответствует перечисленным требованиям. В нефтяных пластах воды, как правило, засолены, что значительно лимитирует использование полимеров в качестве загустителей. Ксантан отличается от других полимеров тем, что в концентрациях 0,2 % он стабилизирует вязкость заводняемого раствора в присутствии хлоридов К+, Li+, Ca2+, Na+, NH4+. Добавление к полимеру названных солей, особенно хлористого калия, увеличивает прочность образуемых гелей. Ксантан устойчив к повышенным температурам, 0,1 %-й его раствор в 5%-ом растворе хлористого натрия не разрушался в течение 17 ч при прогревании до точки кипения. Поскольку температура нефтяных пластов колеблется от 29,4 до 65,5 °С, а точка кипения ксантана 100,3 °С, его стабильность в этих условиях очевидна. В настоящее время созданы биополимеры с более низкой стоимостью и превосходящие ксантан по ряду реологических свойств: экзопо-лисахарид геллан, биополимер декстран, ЭПС S-130, биополимер S-194, эмульсан [290].
В отечественной нефтяной практике используется аналог эмуль-сана — биополимер симусан, представляющий собой гель с содержанием 1%-го экзополисахарида с молекулярной массой до 2-106. Проведенные лабораторные исследования по определению характеристики фильтрации растворов биополимера симусан на двухслойной модели пласта показали, что при течении растворов через пористые среды реализуется механизм селективной закупорки высокопроницаемых зон. Увеличение концентрации раствора до 0,1 % повышает фактор сопротивления с 2,6 до 5,6. В пластовой минерализованной воде раствор симусана практически не фильтруется [376].
Установлено, что биополимер симусан снижает подвижность воды при низких концентрациях. Это в особенности проявляется при низких пластовых скоростях фильтрации. В присутствии двухвалентных солей пластовых вод вязкость растворов симусана значительно возрастает. Так, вязкость 0,05%-го раствора симусана в минерализованной пластовой воде по сравнению с пресной увеличивается от 4 до 40 мПа-с. Увеличению вязкости растворов способствуют также поливалентные катионы металлов, рН раствора и температура.
469
Для улучшения фильтруемое™ биополимера симусан предложена композиция его с формалином. Формалин при концентрации бактерицидного действия (200...400 мг/л) входит в состав товарной формы биополимера и используется по прямому назначению — для консервации от биодеструкции. Исследованиями показано, что добавки формалина кроме бактерицидного действия улучшают фильтруемость биополимера, его растворимость и совместимость с минерализованными пластовыми водами.
С целью улучшения нефтевытесняющих свойств биополимера симусан созданы композиции биополимера с синтетическими жирными кислотами. Лабораторными исследованиями на двухслойной модели пласта с различающейся проницаемостью (в 4 раза) показано, что оптимальная концентрация биополимера для регулирования проницаемости водопроводящих каналов пласта в композиции с СЖК составляет 0,015 %. Предложенная композиция имеет большую, по сравнению с исходным раствором биополимера, вязкость и повышенную устойчивость к механической деструкции, обусловленную взаимодействием функциональных групп си-мусанасСЖК[207].
Композиция биополимера симусан и ПАА обладает повышенной стабильностью к механической деструкции. Наличие нескольких активных функциональных групп в обоих полимерах придает им за счет внутримолекулярного воздействия и образования различных комплексных соединений ряд ценных свойств для процессов извлечения остаточной нефти.
В табл. 7.1 приведены характеристики фильтрации композиции биополимера симусан и ПАА при вытеснении остаточной нефти на моделях пласта Арланского месторождения [207]. На основании лабораторных исследований предложено оптимальное соотношение компонентов композиций в минерализованном растворе: ПАА— 0,005.. .0,02 %, симусан — 0,0005...0,01 %.
В пластах композиция симусан с ПАА сначала фильтруется преимущественно по высокопроницаемым интервалам, а после снижения их проницаемости начинается перераспределение закачиваемой жидкости по пропласткам и увеличивается доля раствора, поступающего в низкопроницаемые пропластки.
Это приводит к равномерному снижению проницаемости всех пропластков, что уменьшает технологическую эффективность метода. Так, если по результатам расчетов удельный технологический эффект на закачку 1 т реагентов при объеме оторочки равной 0,3 %
470
Таблица 7.1
Фильтрационные характеристики биополимера симусан г ,. , в композиции с ПАА
Номер опыта Раствор с массовым содержанием, % Фактор сопротивления Остаточный фактор сопротивления Коэффициент фильтруемости
биополимера ПАА
1 0 0,060 5,1 2,3 5,0
2 0,0020 0 затухание фильтрации 0,24
3 0,0001 0,001 3,0 3,0 5,0
4 0,0005 0,005 18,0 18,0 5,0
5 0,0100 0,020 134,0 134,0 5,0
6 0,0200 0,040 178,0 178,0 5,0
7 0,0010 0,005 38,0 38,0 5,0
8 0,0020 0,002 слабое затухание фильтрации 2,7
перового объема дополнительная добыча составляет около 460 т нефти, то при оторочке в 5 % п. о. — всего 20 т. Другой основной причиной нежелательности нагнетания больших оторочек растворов является многократное увеличение срока разработки из-за высоких значений факторов сопротивления. Периодическая пятикратная закачка композиции симусан с ПАА по 0,01 п.о., разделенная нагнетанием воды по 0,04 п.о. способствовала повышению технологического эффекта: дополнительная добыча нефти на 1 т реагентов возросла на 15 %.
В работах [382, 383] описан отечественный биополимер, выделен штамм-продуцент микробных полисахаридов (продукт БП-92) и отработана технология его производства. Результаты лабораторных исследований нефтевытесняющих свойств растворов отечественного биополимера [374] свидетельствуют о высоких потенциальных возможностях его использования в качестве заменителя синтетических полимеров в процессах повышения нефтеотдачи и ограничения притоков воды.
471
Опытно-промысловые работы по применению продукта БП-92 были проведены в 1994—1995 гг. на Талинском и Тарасовском месторождениях. В качестве примера иллюстрирующего эффективность воздействия на профиль приемистости нагнетательных скважин при обработке композициями на основе нового отечественного биополимера на рис. 7.2 приводятся результаты измерений профиля до и после обработок.
Воздействие биополимерной композиции БП-92 приводит к существенному перераспределению в профиле приемистости (тампонирование промытых водонасыщенных интервалов и вовлечение малодренируемых интервалов) при незначительном снижении общей приемистости. После закачки ограниченных объемов биополимерных композиций в высокотемпературные пласты указанных месторождений на опытных участках наблюдалось существенное снижение обводненности: около 45,0 % на Талинском и около 15,0 % на Тарасовском месторождениях. Столь значительный эффект можно связать с тем, что оба месторождения характеризуются относительно ранней стадией разработки (накопленная добыча к началу проведения указанных работ на этих месторождениях составила соответственно около 12,0 и 30,0 % извлекаемых запасов), хотя обводнение носит опережающий характер в обоих случаях.
Полученные отечественные биополимерные композиции БП-92 прошли успешные испытания в промысловых условиях. Начато промышленное внедрение созданных технологий интенсификации добычи нефти, ограничения притоков воды, повышения нефтеотдачи пластов в различных нефтедобывающих районах, в частности в ОАО "Славнефть — Мегионнефтегаз", ТПП "Лукойл — Лангепас-нефтегаз", ОАО "Роснефть — Пурнефтегаз", НГДУ "Кинельнефть", "Черногорнефтегаз" и др. Удельная технологическая эффективность применения композиций на различных месторождениях составила от 577 до 1375 т/т. Эффективность проведенных работ на различных участках различается более чем в 2 раза, но среднее значение показателя сопоставимо с тем, которое получается при проведении аналогичных работ с использованием синтетических полимеров. Ожидаемый прирост нефтеотдачи в зависимости от размера оторочки составит от 3,2 до 9,0 % [374]. На рис. 7.3 представлена динамика средних дебитов нефти и средней обводненности по участкам Северо-Покурского месторождения после воздейстия биополимера БП-92.
472
Дата измерений 11.06.1994 г. Общая приемистость 370 т/сут
50 100 150 200 250
2680 2683 2686 2689 2692 2695 2698 2701
2704 Н, М
Дата измерений 06.10 Л 994 г. Общая приемистость 328 т/сут
50 100 150 200 250
55 Т/сут (22%)
Дата обработки 03 10 1994 г Дата измерений 22 10.1994 г. Общая приемистость 350 т/сут
50 100 150 200 250 300 350 Q m/cym
70т/суг (20%)
Рис. 7.2. Изменение профиля приемистости в массовом содержании, т/сут (%), скв. 8791 куста 535 б Талинского месторождения (объект ЮКю/ц) после закачки биополимерной композиции
ooooo — oooo«ooo~oooo — 0000000
месяц, год
Рис. 7.3. Динамика среднего дебита нефти. д„ и средней обводненности В по пласту БВь Ceeepo-Покурского месторождения
Основное назначение биополимеров состоит в увеличении охвата пластов заводнением пласта, в то время как их нефтеотмы-вающие свойства выражены слабо.
Поэтому представляют интерес композиции с биополимерами, которые будут увеличивать охват пласта воздействием и обладать хорошими нефтеотмывающими свойствами, например, ксантан с ПАВ, в том числе в форме мицеллярного раствора.
В настоящее время ведутся поиски различных композиций на основе биополимеров, использование которых позволило бы комплексно воздействовать на пласт, т. е. повышать охват пласта воздействием с одновременным увеличением коэффициента вытеснения. Предлагается использовать закачку в пласт растворов полисахаридов совместно с ПАВ. В работе [384] предлагается обрабатывать водный раствор биополимера поверхностно-активными веществами, которые содержат натрийлауринсульфат, в [385] предложен способ заводнения, которым предусматривается закачка водного раствора с массовым содержанием неионогенного ПАВ от 0,001 до 0,5 %. В качестве ПАВ применяют полиэтиленоксидные эфиры или тиоэфиры.
По данным авторов работ [376, 386] недостатками биополимерного заводнения являются:
— сравнительная высокая стоимость (в 3—5 раза больше, чем полиакриламидов);
474
— склонность к биологической и окислительной net^
- ,- , д гРадации!
Деструкция биополимеров может быть ингибирована добавле
доступных и дешевых бактерицидов и антиоксидантов; м
— деструкция при соприкосновении с микрофлорой, находящейся в пластовых и особенно в закачиваемых пресных водах [387]. В процессе жизнедеятельности углеводородокисляющих, денитрифицирующих, целлюлозообразующих, сульфатовосстанавли-вающих, аммонифицирующих и других микроорганизмов происходит биологическое разрушение биополимеров, в результате чего уменьшается молекулярная масса полимера и вязкость его растворов, снижается эффективность его использования как загущающего агента [386];
— разрушение раствора биополимера под действием активных компонентов нефтепромысловых сточных вод — сероводорода, ионов железа и др.
Установлено, что биодеструкция экзополисахаридов в высокоминерализованных водах намного слабее, чем в пресных. Это объясняется неблагоприятными условиями (высоким содержанием ионов хлора, магния, йода, низким рН воды и др.) для жизнедеятельности микроорганизмов. Поэтому биополимерное заводнение на месторождениях с высокоминерализованными водами представляется наиболее перспективным [388].
В нефтепромысловой практике широко применяются микробиологические методы ПНП комплексного действия, содержащие собственную микрофлору, такие как избыточный активный ил, отходы мукомольной промышленности и др. [207, 377, 389].
В 1980—1990 гг. на месторождениях Башкортостана применялся биореагент, приготовленный на основе избыточного активного ила, представляющий собой биомассу микроорганизмов и простейших.
Механизм воздействия метода ПНП с применением активного ила заключается в следующем. Агрегаты (колонии и хлопья) микроорганизмов подобны микрогелям, полимерным агрегатам растворов биополимеров. Для проникновения этих агрегатов даже в самую высокопроницаемую часть пласта они подвергаются сильной деформации под воздействием повышенных механических напряжений, существующих в непосредственной близости от нагнетательной скважины, и вновь приобретают свои первоначальные размеры и кольматирующие свойства при убывании скоростей фильтрации в глубине пласта. Затем, по мере роста давления, под влиянием и продолжающейся закачки воды явления деформации и
475
переноса агрегатов микроорганизмов могут повторяться, выравнивая, в конечном счете, проницаемость пласта.
Промысловая обработка более 250 скважин на месторождениях Башкортостана проведена без каких-либо осложнений: давление при нагнетании активного ила не превышало 9,0... 10,0 МПа, перерывов в нагнетании воды, связанных с забиванием фильтра или другими отрицательными явлениями, не наблюдалось, что является подтверждением вышеописанного механизма воздействия.
Результатами исследований фильтрационных характеристик активного ила на двухслойной модели пласта различной проницаемости установлено, что закачка активного ила приводит к существенному улучшению распределения потоков фильтрующейся жидкости в неоднородном пласте и, соответственно, к повышению охвата пласта заводнением. Результаты моделирования вытеснения остаточной нефти активным илом показали, что его применение уменьшает остаточную нефтенасыщенность на 4,0 % [207]. Увеличение охвата пласта заводнением при применении активного ила определяется количеством (биомассой) бактерий, а на увеличение степени вытеснения остаточной нефти влияет биохимическая активность микроорганизмов (выработка биоПАВ, биогазов, растворителей, кислот и т.д.),
Промысловыми исследованиями, проведенными на Игровском, Воядинском и др. месторождениях, подтверждена возможность регулирования охвата пласта заводнением. Так, полученные результаты промысловых исследований профилей приемистости подтвердили возможность снижения неоднородности коллекторов путем селективного блокирования бактериями как высокопроницаемого пласта с двумя прослоями, так и высокопроницаемой части единого пласта. В связи с малой продолжительностью эффекта от этого метода ПНП (от 1 до 8 мес в зависимости от величины общей проницаемости пласта), по истечении которого закачанная биомасса рассасывается (вымывается), особенно по высокопродуктивным скважинам с приемистостью 1000... 1500 м3/сут, проведено 4—5 биообработок.
С целью улучшения нефтевытесняющих свойств биореагента используют различные добавки к активному илу. Лучшим стимулятором жизнедеятельности микроорганизмов активного ила является меласса (крупнотоннажный побочный продукт сахарного производства). При добавлении мелассы резко увеличивается доля газообразных углеводородов (до 60...80 %), повышается в 1,3—1,5 раза величина прироста нефтеотдачи (в модельных пластах), наблюдается 2-кратное увеличение значения нефтевытеснения, которое дос-
476
тигает до 7 % [377]. Испытания данной технологии на Бураевском месторождении, где основным объектом разработки является пласт СП тульского горизонта нижнего карбона с опресненными пластовыми водами (р = 1075 г/см3), с обводненностью продукции 98... 99 %, оказались успешными, дополнительно было добыто 12,5 тыс. т нефти. В условиях высокоминерализованных вод (с общей минерализацией до 161 г/дм3) продолжительность технологического эффекта резко снижается до 2-х мес, дополнительная добыча составила лишь 600 т нефти.
Повышению эффективности метода ГШП с применением активного ила способствует разработка композиций, которые улучшают структурно-механические свойства и фильтруемость активного ила. Для сгущения активного ила в качестве флоккулянта использовался водорастворимый катионный полиэлектролит ВПК-402, который увеличивает водоизолирующие свойства биореагента. Так, испытания предложенного состава на очаговых скв. 6043 и 6418 Арланского месторождения позволили достигнуть прироста добычи нефти в среднем на 48,9 %, тогда как при применении обычного активного ила он составлял в среднем 24,0 % [377].
Дальнейшей модификацией технологии является применение сухой формы активного ила. Преимуществами данной модификации базового метода являются: транспортабельность реагента, возможность проводить обработки скважин круглосуточно и высокая удельная эффективность по дополнительной добыче нефти на количество закачанного реагента (до 3000 т на 1 т реагента) (табл. 7.2) [207, 377].
Таким образом, микробиологические методы ПНП на основе активного ила и их модификации оказывают комплексное воздействие на пласт, обеспечивая эффективное снижение проницаемости водопроводящих каналов и довытеснение остаточной нефти из слабодренируемых участков и зон пласта.
Применение мелассной технологии для повышения нефтеотдачи пластов зарубежными исследователями установлено, что при закачке раствора с массовым содержанием мелассы равном 2,0.. .4,0 %, микроорганизмы пласта продуцируют газы и поверхностно-активные вещества, которые улучшают подвижность нефти. При этом могут образовываться органические кислоты, альдегиды, ке-тоны, перекиси, в основном водорастворимые, большинство продуктов процессов биодеградации окислительного характера. Наиболее эффективными для внутрипластового брожения мелассы ока-
477
Таблица 7.2
Показатели эффективности технологии на основе сухого активного ила
Технология Месторождение Дата обработки (месяц, год) Число сква-жино-обрабо ток/расход реагента, т Продолжительность эффекта после воздействия, мес. Общая дополнительная добыча нефти, т Дополнительная добыча нефти, т Снижение отбора попутно добываемой воды, тыс. м3 Снижение обводненности, %
на 1 скв.-обработку на 1т реагента среднее по очагу максимальное по скважине
Очаговая биообработка Бураевское 09 1993 4/5 И 6200,0 1550,0 1240,0 309,0 5,0 35,0
Ивановский участок 09 1993 2/2 25 6238,0 3119,0 3119,0 193,0 8,3 40,7
Шкаповское 09 1993 2/5 36 4773,0 2387,0 955,0 786,0 3,0 35,0
Северо-Сергеевское 10 1993 3/5 10 1016,0 338,0 195,0 130,0 2,7 10,0
Уршакское 07 1993 2/1 6 3000,0 1500,0 3000,0 4,0 2,0 7,0
Игровское 12 1994 4/5 5 783,0 196,0 157,0 57,0 2,0 8,0
Итого 17/23 — 22010,0 1294,0 956,0 1479,0 — —
зываются микроорганизмы рода Клостридиум. Они характеризуются интенсивным брожением, в процессе которого генерируются органические кислоты, спирты, ПАВ, а также газы СОз и Н2. Эти вещества воздействуют на:
— пористость и проницаемость коллекторов путем растворения кислотами;
-— вязкость нефти, снижая ее при растворении газов,
— отмыв нефти водой с растворенными в ней био-ПАВ;
— увеличение локального перепада давления в системе трещина-матрица за счет внутрипластовой генерации газа;
— интенсивность капиллярной пропитки за счет генерации био-ПАВ (рис. 7.4—7.6) [376].
Технология ПНП на основе мелассы проводится в 5 циклов, в каждый из них закачивается по 600 м мелассового раствора и культуры микроорганизмов. Продолжительность цикла нагнетания 5... 7 дней. После окончания периода закачки нагнетательная скважина останавливается на 20. .25 дней. Добывающие скважины работают непрерывно. Испытание мелассовой технологии в Татарстане производилось на залежи № 302 в 1992—1994 гг. Основные геолого-физические параметры пластов опытного участка имели следующие значения: нефтенасыщенная толщина — 8,3 м, пористость — 11%, начальная нефтенасыщенность — 0,79. Нефти баш-
I
е-
ш
ю
га
I о
0.018 0,016 0,014 • 0,012 • 0,ОГ 0,008 • 0,006 0,004 • 0,002 •
-• 2
50
100 150
Время, ч
200
250
Рис. 7.4. Зависимость скорости охвата блоков пропиткой от времени при заводнении: обычном (1) и с применением раствора мелассы (2)
479
.О V/,VWv/-i 0,003-я ^ ООП?1)-

^ о nn9-
Q V,UU? a. 00015-
с 0 001- V
-0 h л лллд. Ч^ ••«-.. 2
g fjUl/L/O & ь? f 1 л . ^^i —• • •. — • — .м •• •. —- 1
и л •+ 0 50 УОО 150 200 21 Время, ч
Рис. 7.5. Зависимость скорости капиллярного впитывания от времени при заводнении: обычном (1) и с применением раствора мелассы (2)
16
14
12
10

0,2 0,4 06 0,8
Относительный объем закачанной жидкости, доли ед.
перового объема
1,0
Рис. 7.6. Зависимость величины нефтеотдачи от объема закачанной жидкости в пласт при обычном (1) заводнении и с применением мелассы (2)
480
1
i-
I
кирских отложений относятся к тяжелым, высокосернистым и высоковязким. Из 24 добывающих скважин участка в 6-ти наблюдалось увеличение дебита нефти и снижение обводненности продукции (табл. 73).
Таблица 7 3
Изменение дебита нефти и обводненности продукции скважин на участке закачки мелассы
Номер добывающей скважины Дебит нефти, т/сут Обводненность, %
на 01.09. 1992 г. на 01. 01. 1994 г. на 01.09. 1992 г. на 01.01. 1994 г.
26414 0,5 1,7 67,8 40,9
26416 0,5 0,9 83,7 66,8
26422 1,0 2,6 61,0 30,6
26432 0,1 1,0 99,7 73,5
26440 1,7 2,5 16,7 7,9
26509 од 2,0 99,6 42,0
Компенсация отбора жидкости закачкой удерживается на участке, начиная с 1992 г. (табл. 7.4). Некоторое ее уменьшение от нормы (113 %) в 1993 — 1994 гг. связано с плановыми простоями скважин.
Всего за 3 года закачано 1010т мелассы. За этот период дополнительно добыто 4,8 тыс. т нефти. Внедрение мелассной технологии ПНП на нефтяных месторождениях сдерживается из-за дефицитности и дороговизны мелассы, хотя технологический эффект имеется и процесс по существу уже освоен.
С целью увеличения охвата пласта заводнением и вытеснения остаточной нефти из слабопроницаемых зон пласта в сентябре 1994 г. на Шкаповском месторождении проведены также испытания композиций биополимера КШАС-М (1,0%-го раствора) и био-ПАВ. Обработано 8 нагнетательных скважин. В результате обработки скважин произошло снижение обводненности добываемой продукции в среднем на 4,0 %. Дополнительная добыча от закачки композиций по 8 очагам за 12 мес. составила 7,8 тыс. т нефти, удельный технологический эффект — дополнительно добыто 120 т нефти на 1 т Композиции, эффект от одной скважино-обработки — 970 т нефти.
ЗМ654 481
Таблица 7 4
Показатели разработки опытного участка залежи № 302 башкирского яруса
Годы Добыча нефти, тыс. т Добыча жидкости, тыс. т Закачка воды, тыс. м3 Обводненность, % S Компенсация отбора жидкости закачкой, « % i- ? Закачка мелассы, т
годовая с начала разработки годовая с начала разработки годовая с начала разработки
1989 г 6,4 104,0 19,4 217,0 9,7 219,5 67,0 50,0 —
1990 г 4,4 108,4 13,8 230,8 7,6 227,1 68,8 55,0 —
1991 г 4,1 112,5 10,3 241,1 17,6 244,7 59,2 172,0 —
1992 г 5,3 117,8 17,4 258,5 19,7 264,4 69,5 113,0 57,0
1993 г 5,4 123,2 16,7 275,2 11,8 276,2 67,1 71,0 510,0
01 10 1994 г 3,5 126,7 11,7 286,9 10,8 287,0 70,1 92,0 443,0
I *>.
О)
ел
Таблица Т .5 Микробиологические методы увеличения нефтеотдачи пластов и интенсификации добычи нефти
Методы обработки пластов и скважин Биохимический процесс Изменения свойств нефти, воды и породы
Увеличение подвижности пластовой воды Гелеобразование, расщепление высокомолекулярных соединений, выработка ПАВ и ферментов Увеличение газонасыщенности, снижение вязкости и плотности нефти, снижение поверхностного натяжения
Снижение подвижности закачиваемой воды Обработка закачиваемых вод биозагустителями (экзополисахариды) Снижение соотношения вязкости нефти и воды
Восстановление приемистости нагнетательных скважин Растворение энзимами микроорганизмов мертвых тел бактерий Увеличение проницаемости пласта в при-забойной зоне
Улучшение фильтрационной характеристики пласта Растворение и выщелачивание минералов породы и цемента органическими и неорганическими кислотами Увеличение пористости и проницаемости коллектора
Изоляция обводненного пропласт-ка в добывающих скважинах Осаждение солей тяжелых металлов Закупорка обводненного интервала пласта
Микробиологическое воздействие на месторождения битуминозных сланцев Газообразование, выщелачивание породы Получение «синтетических» углеводородов, увеличение пористости породы
В табл. 7.5 приведены наиболее перспективные направления использования микробиологических процессов с целью повышения нефтеотдачи пластов и интенсификации добычи нефти, выявленные на основе анализа отечественных и зарубежных исследований [377].
Основные критерии выбора месторождений для микробиологического воздействия на пласты с высокой обводненностью продукции в них приводятся в работе [377]. Определяющими факторами жизнедеятельности бактерий в залежах являются температура пласта, минерализация вод, коллекторские свойства и степень геохимической превращенности, наличие циркуляции воды, применяемые химические средства обработки воды в процессах добычи нефти и др.
Ниже приведена общая характеристика объектов для микробиологического воздействия
Тип резервуара.................................................Пластовый, массивный
Тип залежи.......................................................Нефтяной (водонефтяной)
Объект разработки...........................................Одно-, многогшастовый
Температура пласта, °С...................................20...90
Пластовое давление.........................................Не лимитируется
Базовый метод разработай...............................Заводнение f
Стадия разработки..........................................Средняя, поздняя
Водообмен.......................................................Интенсивный, замедленный
Циркуляция пластовой воды в системе
"добыча—закачка"...........................................Полная, частичная
Применяемые химреагенты (биоциды, ингибиторы)........................................................................
Отсутствие, совместимые с биореагентами
Свойства коллектора
Толщина пласта, м..........................................2 и более
Степень неоднородности.................................Высокая
Цитологический состав....................................Песчаник, известняк
484
Минеральный состав.......................................Мономинеральный, олигомиктовый
Состав цемента................................................Карбонатный, сульфатный, силикатный
Пористость, %................................................. 15,0иболее
Проницаемость, мкм2......................................0,05 и более
Свойства пластовой воды
Тип воды..........................................................Бессульфатный
Минерализация, г/дм3 по NaCl........................До 100
рН (оптимум)...................................................7,0...7,5
Ионный состав
Ki(Ca+Mg)/(Na+K)..........................................Более 0,36... 0,40
K2(Cl+Na)/Mg..................................................Менее 13,5
Свойства нефти
Плотность........................................................Повышенная *
Вязкость...........................................................Повышенная
Содержание асфальтенов и смол....................Повышенное
В настоящее время актуальным вопросом становится разработка новых технологий микробиологических методов ПНП для высоко обводненных (90...95 %) коллекторов. Одной из таких разработок является технология внутрипластового синтеза нефтевытес-няющих агентов с целью повышения эффективности вытеснения остаточной нефти из заводняемого пласта [389].
Сущность методов, которые получили широкое распространение в нефтяных регионах Урала и Поволжья, — активизация пластовой микрофлоры, сформировавшейся в результате длительной закачки пресной воды. Эти методы основаны на двухстадийной активизации пластовой микрофлоры, которая осуществляется через нагнетательные скважины путем дополнительного введения воздуха, минеральных солей азота и фосфора. В призабойной зоне нагнетательной скважины углеводородокисляющие микроорганизмы, используя остаточную нефть в качестве органического субстрата и окисляя ее, образуют продукты метаболизма, такие как СОг, ПАВ, органические кислоты,
485
спирты, альдегиды и полисахариды. Все эти метаболиты являются с одной стороны нефтевытесняющими агентами, а с другой -— субстратом для анаэробных бактерий, и по мере удаления от призабойной зоны реакции нефтеокисления сменяются анаэробными процессами и в первую очередь метаногенезом. Непосредственно в пласте, в безкислородной зоне, в результате активизации метаногенов и дру„ гих анаэробных микроорганизмов наблюдается образование дополнительного количества СЬЦ, СОг, Н2, N2, которые, растворяясь в неф-ти, увеличивают ее подвижность и прирост добычи нефти. Кроме того образуются загущающие вещества — биополимеры, способствующие ограничению прорыва воды по высокопроницаемым пропласткам и выравниванию фронта вытеснения нефти [378, 379]. Таким образом, увеличение коэффициента извлечения нефти достигается комплексным воздействием всего многообразия веществ, образовавшихся в результате жизнедеятельности микроорганизмов, как введенных с поверхности, так и присутствующих в пласте первоначально.
В результате метаболизма некоторых пластовых микроорганизмов вида Bacillus, Pseudomonas, Clostridium в микромоделях пласта отмечалось эмульгирование нефти на границе нефть — минерализированная вода — порода. Генерация биогаза увеличивала давление в модели и остаточная нефтенасыщенность снижалась на 9,24 %. Эти особенности механизма воздействия лежат в основе процесса увеличения нефтеотдачи пласта [193].
Опытно-промысловый эксперимент по испытанию технологии был произведен в 1988 г. на Ромашкинском месторождении Татарстана На опытном участке было проведено 5 циклов закачек аэрированных растворов солей азота и фосфора.
Учитывая то, что технологии микробиологического воздействия на пласт основаны на жизнедеятельности микроорганизмов, основные исследования были направлены на изучение пластовой микрофлоры и продуктов ее жизнедеятельности.
Сравнивая результаты микробиологического исследования пластовых жидкостей нагнетательной и добывающих скважин до и после проведения опытно-промысловых работ, наблюдается увеличение на несколько порядков естественной микрофлоры пласта, влияющей на процессы образования различных продуктов вытеснения нефти. Увеличилось количество углеводородокисляющих, нефтеокисляющих бактерий с 2,5-102 кл/мл до 13-10 кл/мл, т. е. на три порядка, количество денитрифицирующих бактерий — на пять порядков с 6-102 кл/мл до 2,5-107 кл/мл. Соответственно увеличилась интенсивность образо-
486
100
150
Объем воды, мл
--* 1
I
50
100
150
Объем воды, мл
Рис. 7.7. Изменение количества нефтеокисляющих (а) и метанобразующих (б) микроорганизмов в процессе эксперимента:
1 — фоновые значения, 2 — через 2 года после активизации; 3 — перед повторной обработкой. Где N— кл/мл
вания азота — как нефтевытесняющего агента (рис. 7.7, о, б), в то же время сульфатвосстанавливающие бактерии через год после обработки скважины аэрированными жидкостями обнаружены не были.
Таким образом, в результате сопоставительного анализа результатов микробиологических и физико-химических исследований пластовых жидкостей нагнетательной и добывающих скважин до закачки аэрированного питательного раствора и после закачки можно сделать вывод, что произошла активизация микробиологических процессов в ответ на закачку аэрированного раствора солей. По состоянию на 01.07.1990 г. дополнительная добыча составила 4,0 тыс. т нефти, что составляет 13 % общей добычи нефти участка.
487
На Сармановской площади была испытана микробиологическая технология активизации денитрофицирующих бактерий в пласте. Микробиологический метод ПНП основан на переработке присутствующими в пласте денитрифицирующими бактериями азотнокислой соли в азот, а также увеличении интенсивности образования азота. Как видно из рис. 7.8, количество денитрифицирующих бактерий после активации значительно возрастает.
В табл. 7.6 приведены результаты опытно-промышленных работ микробиологических методов ПНП по месторождениям ОАО "Татнефть". Технологический эффект от микробиологического воздействия начал проявляться через 6... 10 мес. после начала воздействия.
Успешно прошла испытание на месторождениях Татарстана модификация микробиологического метода ПНП — метода активации пластовой микрофлоры, рассчитанной на условия высокой степени промытости призабойной зоны нагнетательной скважины [224, 376]. Проводятся промысловые эксперименты по активации пластовой микрофлоры с вводом углеводородного питания на опытном участке нагнетательной скв. 1721 в НГДУ "Лениногорск-нефть". В пласт закачиваются аэрированные растворы солей азота и
100 150
Объем воды, мл
Рис. 7.8. Изменение количества денитрифицирующих микроорганизмов в процессе эксперимента по скв. 13388:
1 — фоновые значения; 2 — после активизации. Где N— кл/мл
488
Таблица 7.6
Показатели разработки опытных участков по микробиологическому воздействию (нефтяные площади Татарстана)
Площадь Дата воздействия (месяц, год) Обводненность на начало процесса воздействия, % Добыча нефти по опытному участку, тыс. т Текущая обводненность, % Доля дополнительной добычи нефти от общей, %
Всего В том числе дополнительная
Сармановская август — ноябрь 1 987 85,0 33,1 14,3 87,1 43,2
Зай-Каратайская июнь — ноябрь 1 988 40,2 43,4 4,4 39,4 10,0
Азнакаевская июнь — сентябрь 1988 95,5 48,3 22,4 94,7 46,3
фосфора, биомасса для активации аэробной микрофлоры, вещества
для активации анаэробной микрофлоры и органическое вещество__
отход сельского хозяйства [379, 389].
Результаты испытаний свидетельствуют о технологической и экономической эффективности новых модификаций метода повышения нефтеотдачи пластов, основанного на активизации пластовой микрофлоры. Применение данных технологий позволило увеличить среднесуточные дебиты в 1,5...4,0 раза при снижении обводненности на 5,0...40 %. В частности, в ОАО "Татнефть" удельная технологическая эффективность при применении биотехнологий составляет 530 т нефти на участок (скважину), при этом эффект продолжается в течение 12 мес. [384]. В ОАО "Татнефть" планируется увеличение доли нефти, добываемой с использованием микробиологических технологий, от 5,3 % в 1995 г. до 23,0 % в 2005 г. [376]
Преимущества технологии ПНП на основе активизации пластовой микрофлоры заключаются в том, что:
1. Она легко вписывается в существующую технологию заводнения с целью поддержания пластового давления;
2. Нефтевытесняющие агенты синтезируются непосредственно в пласте на границе порода — вода — нефть,
3. Технология дешевая, экологически чистая, не требует дорогих и дефицитных химических реагентов и специального оборудования, нетрудоемкая;
4. Обладает комплексным воздействием на пласт, включающим в себя почти все механизмы существующих физико-химических методов на пласт, а именно закачку газов (СОг, Nj, СНц), ПАВ, органических кислот, биополимеров и т.д. [376];
5. Возможно производство биополимеров непосредственно на промыслах. Производство биополимеров на промыслах дает возможность регулировать физико-химические, реологические и другие свойства биополимерных растворов в зависимости от применяемых технологий и физико-геологических параметров коллектора.
Микробиологические технологии все больше признаются в мире как экономичные и экологически надежные. Однако до настоящего времени не разработаны микробиологические методы и технологии специально для добычи тяжелой нефти в промышленных масштабах [390]. Опытно-промышленные испытания по добыче вязкой нефти микробиологическим способом проводились в
490
1992—1994 гг. в НГДУ "Лениногорскнефть" на 302-й залежи башкирских отложений среднего карбона Биотехнология основала на циклической интродукции в пласт мелассы и бактерий Clostridium tyrobutyricum. Нефть залежи вязкая, тяжелая, смолистая, высокопарафинистая и высокосернистая Биотехнологическое воздействие на пласт снизило плотность нефти с 0,959 до 0,907 г/см3, вязкость — с 46,2 до 24,0 мПа-с. Межфазовое натяжение, характеризующее образование микроорганизмами ПАВ, на границе раздела фаз исследуемая вода — гептан, снизилось в 1,5 . 3,0 раза. Весь объем инокулируемой смеси в 1992 — 1994 гг. составил 16430 м3, в том числе 1205 м3 микроборной суспензии и 15225 м3 питательной среды, в состав которой входили хлористый аммоний, полифосфат и свекловичная меласса. Большая часть внесенной мелассы потреблена пластовой и интродуцированной микрофлорой, образовавшиеся продукты жизнедеятельности (жирные кислоты, спирты, углекислота, молекулярный водород, ПАВ) изменили свойства пластовых вод, газа, нефти, что позволило получить на опытном участке дополнительно около 30,0 % нефти [380,381].
Использование биотехнологии в сочетании с другими методами является частью решения задачи по повышению извлечения вязкой нефти, которая с каждым последующим годом приобретает все большую остроту и актуальность.

На главную страницу