Микробиологическое воздействие на пласт реферат

Обновлено: 05.07.2024

В течение последних трех десятилетий происходит непрерывное ухудшение качественного состояния сырьевой базы нефтедобывающей промышленности России вследствие значительной выработки высокопродуктивных месторождений, находящихся в длительной эксплуатации, открытия месторождений с трудноизвлекаемыми запасами, приуроченными к низкопроницаемым коллекторам, нефтегазовым залежам с обширными подгазовыми и водоплавающими зонами, высоковязкими нефтями, залежами на больших глубинах и с аномальными свойствами нефтей. Всё это привело к тому, что средний проектный коэффициент нефтеизвлечения в 1995 году составил 40%.

Файлы: 1 файл

Курсовая_Микробиологические методы МУН.doc

Преимуществом микробиологических методов является то, что они не требуют дорогих реагентов и специального обустройства скважин. Существующая система разработки месторождения до и после микробиологического воздействия сохраняется без изменения.

Известные микробиологические методы воздействия на нефтяные пласты с целью увеличения нефтеотдачи основаны на применении отдельных видов или физиологических групп бактерий, выделенных из естественных сред и выращенных в лаборатории в качестве питательного вещества, используются специально приготовленные растворы – побочный продукт сахарного производства (меласса), а также природные вещества, содержащие в своём составе легкоусваиваемую часть.

По лабораторным и промысловым оценкам зарубежных и российских исследователей прирост нефтеотдачи составляет 10-30%.

В таблице 1 приведены наиболее перспективные направления использования микробиологических процессов для обработки пластов и скважин с целью повышения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти, выявленных на основе анализа отечественных и зарубежных исследований.

Таблица 1 – Микробиологические методы увеличения нефтеотдачи пластов и интенсификации нефти

пластов и скважин

Изменения свойств нефти,

Газообразование, расщепление высокомолекулярных соединений, выработка ПАВ и ферментов

Увеличение газонасыщенности, снижение вязкости и плотности нефти, снижение поверхностного натяжения

Обработка закачиваемых вод биозагустителями (экзополисахариды)

Снижение соотношения вязкости нефти и воды

Растворение энзимами микроорганизмов мертвых тел бактерий

Увеличение проницаемости пласта в призабойной зоне

Улучшение фильтрационной характеристики пласта

Растворение и выщелачивание минералов породы и цемента органическими и неорганическими кислотами

Увеличение пористости и проницаемости коллектора

Изоляция обводненного пропластка 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.

Большинство вошедших в практику нефтедобычи микробиологических методов предусматривают введение в пласты микроорганизмов и питательных веществ для их жизнедеятельности и генерации продуктов, влияющих на подвижность пластовых жидкостей.

3.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3.1.1Технология микробиологического воздействия на пласт основана на закачке биомассы микроорганизмов в нагнетательные скважины на месторждениях средней и поздней стадии разработки, где низка эффективность заводнения.

3.1.2Технология закачки биореагента не требует дополнительного переоборудования скважин и обустройства нагнетательных скважин, но требует выбора и подготовки нагнетательных скважин к исследованиям.

3.1.3 Первые опытные закачки были начаты в 1991- 1992 годах в НГДУ “Чекмагушнефть”. В 1993 году опытные работы были продолжены на Шкаповском, Бураевском, Северо-Сергеевском, Уршакском месторожениями и Юсуповской площади. В 1994 году была проведена циклическая закачка через БКНС в 10 нагнетательных скважин Волковского месторождения.

3.2 КРИТЕРИИ ПОДБОРА ОБЪЕКТОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Применяемые на опытных участках химреагенты

Литологический состав коллектора

Минерализация пластовой воды

  • По NaCl свыше 100 г/дм 3 с оторочками пресной или опресненной воды.

3.3 ТРЕБОВАНИЯ К БИОРЕАГЕНТУ

3.3.1 Для биовоздействия на пласт используется сухой активный ил, являющийся продуктом микробиологических производств. Реагент получают путем сгущения и сушки биомассы активного ила.

3.3.2Сухой ил должен соответствовать следующим нормам требований:

  • Отсутствие патогенных для людей и животных микроорганизмов;
  • нетоксичный;
  • внешний вид – порошок или гранулы;
  • массовая доля влаги – не более 12%;
  • массовая доля сырого протеина – не менее 30%.

САИ упаковывают в бумажные мешки. Масса одного мешка 15-25 кг.

Кормовой гидролизный сахар (УМД) используется как катализатор биохимического процессов. УМД имеет удельный вес 1,25 г/см 3 , вязкость 70-100 сек. Основным компонентом УМД являются моносахариды, органические кислоты, макро- и микроэлементы.

УМД поставляется в цистернах.

3.4 ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

3.4.1 Перед закачкой биореагента необходимо определить состояние цементного камня, обсадной колонны и устьевой запорно-регулирующей арматуры скважины, определить состояние цементного камня методами СГДТ, АКЦ, ВТ, проверить герметичность обсадной колонны, проверить отсутствие заколонных перетоков.

Нагнетательные скважины выбираются для закачки биореагента, имеющие качественное крепление заколонного пространства за всеми обсадными колоннами до устья, герметичность обсадной колонны и индивидуальный учет затрачиваемой воды. Нагнетательная скважина должна быть оборудована НКТ с пакером.

3.4.2 За 48 часов перед проведением обработки замеряется приемистость, КВД, снимается профиль приемистости, определяется устьевое давление.

3.4.3 Применяемое техническое средство:

  • цементировочный агрегат типа ЦА-20М, 3ЦА-400А, 4АМ-700;
  • автоцистерна типа АЦ-8, АЦ-10;
  • емкость металлическая для приготовления раствора биореагента объёмом 1,5 м 3 . Емкость должна иметь перегородку, с перфорацией в нижней части (диаметр отверствия не более 0,5 см.);
  • бортовой автомобиль для доставки реагента к устью скважины.
      1. Обвязка устья скважины и наземного оборудования приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема биообработки нагнетательной скважины

Устье скважины обвязывают цементировочным агрегатом линии высокого давления.

Приемный шланг насосного агрегата помещают в малый отсек емкости для приготовления раствора реагента. Вода подаётся в большой отсек емкости из водовода или автоцистерны.

      1. При закачке биореагента на нагнетательной линии у устья скважины должен быть установлен обратный клапан.
      2. Нагнетательная система после сборки до начала закачки должна быть опрессована на полутократное ожидаемое рабочее давление.

      В большой отсек емкости для приготовления рабочего раствора вносится САИ из мешков, подается пресная вода и гидролизный сахар из цистерны. Концентрация реагента в рабочем растворе не должна превышать 10% по сухому веществу.

      Перемешивание раствора осуществляется напором подаваемой воды.

      Суспензия биореагентов поступает в насосный агрегат с малого отсека емкости – смесителя.

      После продавки раствора биореагентов в скважину закачивают отрочку пресной воды (8 м 3 ) и скважину закрывают на 24-48 часов для активизации микробиологического процесса. После реагирования скважину вновь подключают к водоводу.

      3.5.2 В течении месяца после обработки проводятся гидродинамические исследования скважины согласно пункту 3.4.2.

      3.5.3 В период биовоздействия на пласт не допускается искусственное изменение режима работы нагнетательных и эксплуатационных скважин опытного участка.

      3.5.4 Расходы реагента.

      При осуществлении технологического процесса масса биореагента рассчитывается по формуле:

      где H – общая толщина пласта, м.

      Например, для приготовления 20 м 3 биореагента потребуется 400 кг микробной биомассы.

      4.ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИОРЕАГЕНТОВ

      При разработке рецептур биореагентов для закачивания в пласт предпочтительны смешанные культуры (ассоциации) микроорганизмов перед чистыми: в этом случае обеспечивается более глубокое течение биохимических реакций в пластах (продукты жизнедеятельности одних групп микроорганизмов являются питательным субстратом для других; биоценоз менее подвержен стрессовым ситуациям, возникающим в новой среде обитания).

      Питательные вещества должны содержать необходимые для построения клетки компоненты, которые отсутствуют в пласте. Кроме органического вещества требуется наличие ряда важнейших биогенных элементов (N, S, P, K, Ca, Mg, Cl, Fe и др.) и так называемых ростовых веществ и витаминов (тиамина, рибофлавина, К, В6, В12 и др.). Даже при правильном подборе микроорганизмов и питательных веществ одной из важнейших остается проблема адаптации микроорганизмов к пластовой экосистеме.

      Активным началом агента воздействия в технологиях являются экспериментально подбираемые ассоциации из различных групп аэробных и анаэробных микроорганизмов, составляющих естественно сложившийся биоценоз природного и промышленного генезиса. Источником дополнительного извлечения углеводородов при помощи микроорганизмов служит сама остаточная нефть, а субстратом для биохимических реакций такие возобновляемые нетрадиционные его виды, как торф, биогенный ил, органическое вещество отходов крупных промышленных и сельскохозяйственных предприятий.

      В 1980-1990 гг. для селективной закупорки высокопроницаемых промытых пропластков применяли биореагента, приготовленный на основе избыточного активного ила станции биологической очистки сточных вод Башкирского биохимического комбината по производству белково-витаминных концентратов.

      Действие станций биологической очистки основано на разложении и удалении коллоидных и растворенных органических веществ из сточных вод смешанными культурами микроорганизмов. В качестве исходной биологической затравки служат содержащиеся в стоках многочисленные группы бактерий и простейших, на основе которых удается вывести желаемый биоценоз микроорганизмов. Спустя некоторое время созревает устойчивый активный ил, по существу представляющий собой биомассу микроорганизмов и простейших. Взвесь колоний бактерий называют активным илом в силу её чрезвычайно высокой способности извлекать органические загрязнения из сточной воды.

      Использованный для обработки скважин активный ил Башкирского биохимического комбината имел следующую характеристику:

      6. Микробиологическое воздействие на пласт
      Методы увеличения нефтеотдачи с применением микроорганизмов широко исследуются. Их привлекательность связана, в первую очередь, с простотой реализации, минимальной капиталоемкостью и безопасностью для окружающей среды.

      В области увеличения нефтеотдачи биотехнологические процессы можно использовать в двух главных направлениях. Во-первых, это производство на поверхности реагентов для закачки в пласты по известным технологиям. К этому классу веществ относятся биополимеры, диоксид углерода, некоторые ПАВ, растворители, эмульгаторы и т.д. И, во-вторых, использование для улучшения условий нефтевытеснения продуктов микробиологической жизнедеятельности, получаемых непосредственно в нефтеносной толще. Рассмотрим подробнее второе направление.

      Известно, что встречающиеся в пластовых условиях и способные к поддержанию там активной жизнедеятельности микроорганизмы делятся на аэробные, для существования которых необходимо присутствие растворенного кислорода, и анаэробные, для которых кислород не обязателен. И те, и другие, используя остаточную нефть в качестве органического субстрата, продуцируют ряд веществ, полезных с точки зрения увеличения отдачи пласта (углекислоту, метан, жирные кислоты, спирты и другие растворители, биополимеры).

      Кроме того, некоторые аэробы способны окислять нефть и таким образом превращать сложные углеводороды, входящие в состав нефти, в более простые. А некоторые органические вещества, образующиеся в результате окисления, представляют собой пенообразователи, дающие снижение межфазного натяжения на границе нефть- вода. Наряду со снижением вязкости это способствует более полному нефтевытеснению. Среди анаэробов следует особо отметить метанообразующие бактерии, поскольку дополнительное количество метана в пласте, в зависимости от условий, увеличивает запасы свободного или растворенного в нефти газа (при этом снижаются ее вязкость и плотность).

      Понятно, что технология микробиологического воздействия должна быть ориентирована на целенаправленную активизацию тех микроорганизмов и в тех зонах пласта, которые могут дать наибольший эффект. Известны два принципиальных варианта такого воздействия. Это либо введение специально подобранной микрофлоры и веществ для поддержания ее жизнедеятельности извне, либо активация микроорганизмов, уже существующих в недрах. В обоих вариантах воздействие должно включать закачку в скважины пресной воды Дело в том, что общая численность бактерий и интенсивность процессов, связанных с их жизнедеятельностью, в опресненных водах заметно выше, чем в минерализованных пластовых.

      Наиболее интенсивно аэробные микробиологические процессы протекают вблизи нагнетательных скважин. По мере удаления от призабойных зон содержание кислорода в закачанной жидкости быстро снижается, и реакции нефтеокисления сменяются анаэробными процессами. Отмечено, что продукты аэробной деструкции нефти, а также добавки аммония и фосфатов в условиях пониженной минерализации многократно активируют деятельность метанобразующих бактерий.

      7. Вибросейсмическое воздействие на пласт
      Методы вибросейсмического воздействия на призабойные зоны скважин известны уже более 30 лет, широко распространены и положительно себя зарекомендовали. В свою очередь, идея такого воздействия на нефтеносные горизонты в целом возникла вследствие отмеченной специалистами взаимосвязи между землетрясениями и последующим увеличением дебитов скважин на месторождениях, расположенных вблизи их эпицентров. В последние годы благодаря созданию мощных источников вибрации и теоретической разработке основ процессов локализации и накопления энергии в предусмотренных точках стало возможным приступить к созданию технологий увеличения нефтеотдачи пластов, особенно истощенных в процессе разработки традиционными методами.

      Известны следующие предпосылки улучшения процесса разработки залежей нефти при воздействии на них сейсмических или упругих волн.

      Один из основных эффектов, сопровождающих импульсное воздействие, - образование трещин в породе-коллекторе. Отмечено, что эффект тем выше, чем менее проницаема порода, а значение проницаемости может возрастать на несколько порядков. Для этого необходимо реализовать в пласте амплитуды давления импульса 15-20 МПа.

      Прохождение сейсмических волн через насыщающую пласт жидкость может, при достаточной их амплитуде, приводить к многократному (даже в десятки раз) возрастанию скорости фильтрации. Это связано с проявлением нескольких эффектов. Под воздействием упругих колебаний разрушается структура вязкопластичных и вязко-упругих жидкостей, и они приобретают ньютоновские свойства (вязкопластичность течения в низкопроницаемых коллекторах характерна для большинства нефтей). Кроме того, экспериментально установлено, что при достижении амплитуды давления выше напряжения сдвига наблюдается разрушение структуры поверхностного слоя жидкости вблизи стенок поровых каналов. Таким образом, происходит одновременно переход к ньютоновскому характеру течения, снижение эффективной вязкости нефти и увеличение эффективного сечения пор. Имеются также данные о снижении при прохождении упругой волны межфазного натяжения на границе нефть-вода. После прекращения воздействия сейсмического поля свойства жидкости обратимо возвращаются в исходное состояние, причем это может происходить сразу или в течение некоторого времени.

      В заводненном нефтяном пласте вибросейсмическое воздействие может, при условии существования свободной газовой фазы, значительно (на два-три порядка) ускорить процесс гравитационного разделения нефти и воды. Пузырьки газа всегда прочно фиксируются на стенках капель нефти, рассеянных в воде. В акустическом поле на газовые пузырьки действуют радиационные акустические силы, способствующие их более скорому всплыванию. Вследствие этого и капли нефти испытывают действие дополнительной подъемной силы. В результате, как показывают расчеты, гравитационное разделение может происходить на два-три порядка быстрее, что делает реально возможным искусственное переформирование залежей в обводненных пластах с целью последующей добычи нефти из повышенной, прикровельной части разреза. Исследователи отмечают высокую эффективность подобного процесса с точки зрения энергетических затрат на его осуществление.

      Имеющиеся технические средства позволяют осуществлять воздействие целенаправленно на определенные участки пласта, охватывая весь его объем от призабойных зон скважин до наиболее Удаленных от них зон. Это возможно при одновременном использовании нескольких поверхностных и скважинных источников вибрации. Существуют источники, основанные на различных принципах создания вибрации и передачи ее земной толще.

      Наиболее мощное вибровоздействие осуществляется при помощи наземных виброплатформ, а также закачкой через скважины и подрывом в пласте жидких взрывчатых веществ. Виброплатформы бывают двух основных типов: электрогидравлические и центробежные дисбалансные виброисточники. Разработаны скважинные приспособления для сжигания газообразных, жидких и твердых взрывчатых веществ и горючеокислительных составов, позволяющие получать как одиночные импульсы, так и серии импульсов давления. Известны и скважинные виброизлучатели длительного действия, главным образом механические, пневматические или гидравлические.

      Известно, что поверхностные излучатели способны развивать большую мощность, но их КПД. относительно невысок из-за потерь энергии в толще, отделяющей продуктивные пласты от дневной поверхности. Скважинные же устройства имеют ограниченную мощность. Группирование наземных и скважинных генераторов вибрации позволяет фокусировать колебания и за счет интерференции осуществлять мощное воздействие в той или иной точке пласта. При этом недостатки тех и других генераторов как бы устраняются, а преимущества используются более полно, о чем свидетельствует имеющийся мировой опыт.
      8. Критерии подбора объектов воздействия для повышения нефтеотдачи
      На стадии промышленного испытания и промышленного внедрения методов повышения нефтеотдачи пластов возникает проблема их эффективного применения. Риск экономических потерь от применения методов увеличения нефтеотдачи весьма ощутим, так как затраты на их осуществление значительно выше, чем при обычном заводнении или разработке на режимах истощения. Для любого месторождения могут оказаться применимыми несколько методов. Чтобы выбрать наилучший метод, надо знать следующее:


      • свойства нефти и пластовой воды- вязкость, содержание серы, парафина, асфальтенов, смол, солей;

      • коллектор и его свойства - песчаник, алевролит, известняк, проницаемость, толщину, неоднородность, прерывистость, расчлененность, глубину, удельную поверхность, вещественный состав, глинистость, солевой состав;

      • расположение и техническое состояние пробуренных скважин; наличие материально-технических средств, их качество, характеристику и стоимость;

      • отпускную цену на нефть;

      • потребность в увеличении добычи нефти.

      На основе многочисленных лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний методов увеличения нефтеотдачи пластов, проведенных в нашей стране и за рубежом, накоплены достаточно обширные знания и представления о количественных критериях, характеризующих свойства пластовой нефти, воды и пластов, для успешного их применения (таблицы 2 и 3).


      1. Трещинноватость пластов. Предельная неоднородность пластов в этом случае вызывает быстрый прорыв дорогостоящих рабочих агентов в добывающие скважины и их нерациональное использование.

      2. Газовая шапка. Для всех методов весьма неблагоприятно наличие естественной или искусственной высокой газонасыщенности какой-либо части пласта, так как нагнетаемые рабочие агенты устремляются в газовую часть, обладающую в 20-100 раз более высокой проводимостью, чем нефтенасыщенная часть. В результате происходит неэффективный расход рабочих агентов.

      3. Нефтенасыщенностъ пластов. Высокая водонасыщенность нефтяного пласта (более 70-75%) недопустима для применения всех известных методов увеличения нефтеотдачи по экономическим причинам, так как вытесняющая способность дорогостоящих агентов используется лишь на 25-30%, а остальная часть расходуется бесполезно на водонасыщенную часть пласта. Многие методы (внутрипластовое горение, вытеснение паром, заводнение с ПАВ) неприменимы при нефтенасыщенности пластов менее 50% просто из-за неокупаемости затраченных средств.

      Песчаный истощенный (заводненный), высокопроницаемый,, монолитный

      Мицеллярный раствор, углекислый газ, водогазовые смеси

      Карбонатный неистощенный, высокопроницаемый, слабопроницаемый, трещиновато-пористый

      Заводнение (горячая вода), циклическое воздействие, закачка щелочи, углекислого газа

      Микробиологическое воздействие на пласт
      Технология микробиологического воздействия на пласт основана на закачке биомассы
      микроорганизмов (сухого активного ила) в нагнетательные скважины на нефтяных
      месторождениях средней и поздней стадии разработки, где низка эффективность
      заводнения.
      Метод предусматривает чередование введения водовоздушной смеси и раствора
      питательных веществ.
      Микробиологические
      технологий
      используются
      во
      многих
      отраслях
      промышленности, но на сегодняшний день широко известны следующие основные
      направления развития и применения микробиологических технологий в нефтяной
      промышленности:
      при разработке нефтяного месторождения для повышения нефтеотдачи пластов;
      стимуляция скважин;
      при разливах нефти используется для очистки почвенного покрова земли и воды;
      для очистки скважинного оборудования

      Механизм увеличения нефтеотдачи достигается, во-первых, селективной
      закупоркой
      высокопроницаемых
      промытых
      пропластков
      скоплениями
      микроорганизмов и выделяемыми ими биополимерами, что повышает
      коэффициент охвата пласта заводнением.
      Во-вторых, генерируемые микроорганизмами нефтевытесняющие продукты
      метаболизма (биогазы, биоПАВы) увеличивают подвижность остаточной нефти,
      повышая коэффициент вытеснения.

      Виды микробиологического воздействия
      Технологии, использующие
      продукты жизнедеятельности
      микроорганизмов, полученные
      на поверхности земли
      • Методы близки к химическим
      • Создание на поверхности
      биоПАВов, биополимеров,
      эмульгаторов
      Развитие микробиологических процессов в
      пласте
      Введенный с
      поверхности
      Биоценоз
      • С поверхности
      вводятся культуры
      микроорганизмов с
      питательными
      веществами
      Пластовый
      биоценоз
      • Активизируется
      естественная
      микрофлора путем
      подачи в пласт
      питательных веществ с
      поверхности
      В современных биотехнологиях используются:
      1. бактерии, утилизирующие углеводороды
      2. неорганические питательные вещества (азот,
      калий, фосфор, микроэлементы)
      3. биокатализатор – жидкий ферментный
      препарат

      6. Рекомендации по подготовке к проведению микробиологических МУН

      1. Выбор опытного участка или скважины для необходимой обработки (экономически
      выгоднее высокий % обводненности, высокая парафинизация, поздняя стадия
      разработки, высоковязкая нефть);
      2. Предоставление Институту микробиологии полной характеристики месторождения и
      опытного участка для составления тех. Регламента;
      3. Лабораторный анализ закачиваемой воды и добываемой жидкости с целью
      определения наилучшего состава питательных веществ и микроорганизмов,
      лабораторные опыты (проводится Институтом микробиологии);
      4. На выбранном опытном участке необходимо остановить закачку полимеров, сделать
      предварительную промывку перед закачкой микробиологического состава.
      Состав реагента
      Диаммоний фосфат, перекись водорода (источник кислорода), нитраты
      (аммиачная или др селитра), микробный препарат. Рекомендуется закачка
      углеводородоокисляющих бактерий, которые повышают эффективность МУН
      (культивируются в лаборатории).

      7. Критерии выбора участка

      Преимущества метода
      1 Дешево, доступно, не зависит от цены на нефть;
      2. Нетрудоемкий метод, не требует кап. затрат;
      3. Легко вписывается в существующую технологию заводнения;
      4. Экологически чистая технология (безопаснее хим. методов);
      5. 81% биотехнологий показал положительный результат и не показал падение по
      добыче в результате применения вообще;
      6. Эффект микробиологической активности внутри пласта усиливается в результате
      их роста, в то время как эффект от других МУН затухает со временем и расстоянием;
      7. Комплексное воздействие на пласт;
      8. Повышение качества добываемой нефти;
      9. Увеличение КИН на 57%
      Недостатки
      1. Отсутствие математических моделей;
      2. Не в совершенстве изученная технология;
      3. Немногочисленность специалистов в этой области;
      4. Возможность закупорки бактериями пласта.
      Условия пласта (высокая температура и давление) Западной Сибири
      ограничивают возможный слишком большой рост бактерий. Современные методы
      развития микробной популяции направлены на выработку нефтевытесняющих
      метаболитов, а не на рост биомассы клеток;
      5. Невозможно спрогнозировать результат

      Борьба с СВБ
      Проблемы:
      •Коррозия трубопроводов и нагнетательных скважин, за счет выделяемого СВБ коррозионноактивного сероводорода
      •Снижение приемистости нагнетательных скважин за счет роста биомассы в ПЗП нагнетательных
      скважин
      Способы борьбы:
      1) Соли азотной кислоты (нитраты) + раствор Н2О2 подавляют образование сероводорода. А также
      при необходимости закачки дополнительных микробов, рекомендуется закачивать толерантные к
      сероводороду штаммы Thiobacillus denitrificans.
      2) Активирование газообразных и углеводородутилизирующих бактерий (например, с помощью
      мелассы) ограничивает развитие СВБ, метаболические продукты которых могут служить субстратом
      для полисахаридобразующих, ферментативных и газообразующих бактерий.
      3) Бактерициды, как показали опыты, также имеют комплексный характер воздействия, и помимо
      удаления бактерий со скважинного оборудования, предотвращения его коррозии, увеличивают
      нефтеотдачу пласта за счет мертвой биомассы, закачиваемой вместе с водой, которая действует как
      биополимеры.
      Пример:
      Технология бактерицидного воздействия препаратом ЛПЭ-11 с добавкой реагента Полиглицерина
      заключается в периодическом воздействии ударными дозировками таколиглицерина заключается в
      периодическом воздействии ударными дозировками, так чтобы на 6-8 месяцев подавить
      жизнедеятельность СВБ и гетеротрофных организмов. Этот препарат был успешно применен в
      условиях Западной Сибири на месторождении Юганскнефтегаза Южно-Балыкское. В условиях
      гидрофильной породы эта смесь способна с одной стороны, гидрофобизировать поверхность
      породы, повышая фазовую проницаемость по нефти, с другой стороны, стабилизировать в водной
      среде взвешенные дисперсные частицы глины, мертвой биомассы микроорганизмов и др
      механических примесей определенных размеров

      12. Закачка серной кислоты

      Химическое взаимодействие серной кислоты с ароматическими углеводородами
      нефти приводит к образованию сульфокислот в количестве 5 — 7% от массы нефти,
      которые являются анионами ПАВ и способствуют улучшению извлечения нефти из пор
      пласта. Как показали лабораторные эксперименты, при вытеснении нефти из
      пористых сред оторочкой серной кислоты коэффициент вытеснения возрастает на 13
      — 15% по сравнению с обычным заводнением. Столь высокая эффективность
      обусловлена не только образованием из нефти ПАВ, но и тем, что при химическом
      взаимодействии сульфат-ионов с солями кальция, составляющими минералогическую
      основу породы, образуется малорастворимый в воде сульфат кальция — гипс.
      Кристаллы гипса частично закупоривают поры пласта, промытые водой, направляя
      последующие порции воды в поры, заполненные нефтью. Это приводит к повышению
      охвата пласта вытеснением. Были выявлены и другие эффекты, способствующие
      улучшению вытеснения нефти при сернокислотном воздействии, а именно,
      разбавление в пласте концентрированной кислоты погребенной или ранее закачанной
      водой сопровождается выделением тепла. Расчеты показывают, что при разбавлении
      1 т кислоты до 0, 5% -ной концентрации выделяется 620 тыс. кДж тепла.
      Взаимодействие серной кислоты с терригенными породами призабойной зоны пласта
      приводит к увеличению их проницаемости, что наряду с выпадением гипса в глубине
      пласта обусловливает перераспределение градиентов давления в сторону их
      увеличения на фронте вытеснения.
      Концентрированная (98 %) серная кислота не разрушает металла. Коррозия
      начинается только при ее разбавлении водой.

      СаСО3 + H2SO4 = CaSO4 + Н2СО3
      Расчеты показывают, что при закачке серной кислоты образуется оторочка размером
      до 3% от объема пор пласта 4%-ного раствора углекислоты (карбонизированной
      воды), которая обусловливает возрастание коэффициента извлечения нефти за счет
      одновременного возрастания коэффициентов вытеснения и охвата.
      На 1 т кислоты дополнительно добывается 30 - 50 т нефти, а приемистость
      водонагнетательных скважин возрастает на 60-70%. Применяют либо техническую
      серную кислоту концентрацией до 96%, либо так называемую алкилированную
      серную кислоту (АСК) концентрацией 80-85% (сернокислотный отход производства
      высооктанового бензина).
      Технология метода заключается в закачке в пласт небольшой (порядка 0,15%
      порового объема пласта) оторочки серной кислоты, продвигаемой по пласту водой.
      Для этого у нагнетательной скважины размещают емкости (500-2000 м3) с АСК,
      которую насосами закачивают в пласт. После этого скважина подключается к общей
      системе заводнения для закачки воды

      Критерии эффективного применения методов
      Важным условием эффективного применения методов увеличения нефтеотдачи пластов
      является правильный выбор объекта для метода или, наоборот, метода – для объекта.
      Критерии применимости методов определяют диапазон благоприятных свойств флюидов и
      пласта, при которых возможно эффективное применение метода или получение наилучших
      технико-экономических показателей разработки. Эти критерии определены на основе анализа
      технико-экономических показателей применения метода, обобщения опыта его применения в
      различных геолого-физических условиях, а также использования широких теоретических и
      лабораторных исследований.
      Обычно выделяются три категории критериев применимости методов:
      Геолого-физические (свойства пластовых жидкостей, глубина залегания и толщины
      нефтенасыщенного пласта), параметры и особенности нефтесодержащего коллектора
      (насыщенность порового пространства пластовыми жидкостями, условия залегания) и другие;
      Технологические (размер оторочки, концентрация агентов в растворе, размещение скважин,
      давление нагнетания и т. д.);
      Материально-технические (обеспеченность оборудованием, химическими реагентами, их
      свойства и др.);
      Критерии первой категории являются определяющими, наиболее значимыми и
      независимыми. Технологические критерии зависят от геолого-физических и выбираются в
      соответствии с ними. Материально-технические условия большей частью также являются
      независимыми, остаются неизменными и определяют возможность выполнения технологических
      критериев.

      Пластовая нефть
      Методы
      Заводнение с
      ПАВ*
      Вязкость,
      мПа*с
      До 50
      состав
      Наличие
      асфальтено
      в и смол
      Вода
      Насыщеннос Минерализа- неоднородно проницаем
      ть, %
      ция, г/м3
      сть
      ость
      До 30
      Полимерное
      заводнение*
      От 10 до
      100
      -
      До 30
      Мицеллярное
      заводнение*
      До 10
      -
      До 70
      До 100
      Наличие
      органическ
      их кислот
      До 60
      1-30
      Наличие
      ароматичес
      ких
      соединений
      До 30
      Щелочное
      заводнение
      Сернокислотн
      ое заводнение*
      Применение
      СО2*
      Применение
      СО2*:
      оторочки
      До 50
      Ограниченн
      ое
      содержание
      асфальтено
      в и смол
      Коллектор
      До 60
      До 0,2
      Тип и
      хим.-физ
      св-ва.
      Неоднородн
      Глинистос
      ый,
      10 и более ть не более
      отсутствие
      5-10%
      трещин
      Ограниченно
      Неоднородн
      е
      Глинистос
      ый,
      содержание
      Более 100 ть не более
      отсутствие
      ионов Са2+,
      5-10%
      трещин
      2+
      Мg
      Ограниченно
      Ограничен
      е
      .
      содержание Однородный Более 100 содержани
      ионов Са2+,
      е
      2+
      Мg
      карбонатов
      Неоднородн
      Содержание
      Глинистос
      ый,
      2+
      ионов Са
      Более 100 ть не более
      отсутствие
      до 0,000025
      5-10%
      трещин
      Терригенн
      ый с
      Умеренносодержани
      Менее 500
      однородный
      ем
      карбонатов
      1-2%
      Ограниченно
      е
      Неоднородн
      содержание
      ый
      ионов Са2+,
      Мg2+
      5 и более
      -
      Условия залегания
      Давлен Темпер
      Толщи
      ие пл. а-тура,
      нам
      МПа
      С0
      -
      Менее
      90
      До 15
      -
      Менее
      90
      -
      -
      Менее
      65-90
      -
      -
      -
      -
      -
      -
      -
      -
      До 15
      при
      полого
      м
      залеган
      ., при
      крутом
      не огр.
      Выше
      давлен
      ия
      насыщ
      ения

      Пластовая нефть
      Методы
      Применение
      СО2: в
      сочетании с
      заводнением
      Применение у.в.
      газа.*
      Газ высокого
      давления.
      Водогазовая
      смесь
      Внутрипластовое
      горение*
      Закачка в пласт
      пара
      Вязкость,
      мПа*с
      До 50
      До 10
      До 50
      До 100
      Более 50
      Вода
      состав
      Насыщенност
      ь, %
      Ограниченно
      е
      содержание
      асфальтенов
      и смол
      До 60
      -
      До 60
      -
      До 60
      Ограниченно
      е
      содержание
      серы
      Наличие
      лёгких
      компонентов
      Коллектор
      Минерализация, г/м3
      -
      -
      Условия залегания
      Давлен Темпер
      неоднороднос проницаемо Тип и хим.Толщин
      ие пл. а-тура,
      ть
      сть
      физ св-ва.
      ам
      МПа
      С0
      Выше
      Неоднородны
      давлени
      й, отсутствие
      Более 50
      я
      трещин
      насыще
      ния
      До 15
      при
      Выше
      полого
      давлени
      м
      Однородный
      5 и более
      я
      залеган.
      насыще
      , при
      ния
      крутом
      не огр.
      Неоднородны
      й, отсутствие
      Более 50
      То же
      трещин
      До 50
      -
      Отсутствие
      трещин
      Более 100
      -
      -
      -
      Более 3
      -
      -
      Умереннооднородный
      Более 100
      -
      -
      -
      Более 6


      Доля добычи сырой нефти и попутного газа Казахстана на сегодняшний день составляет более 50 % в структуре общего промышленного производства. Доля нефтегазовой отрасли в ВВП РК еще в 2009 г. составила 21 %, а в государственных доходах 40,5 %.

      В настоящее время большинство крупных месторождений Казахстана вступило в позднюю стадию разработки, текущая обводненность продукции большая, в основном превышает 80 %. Большинство месторождении характеризуются низкой проницаемостью, повышенной вязкостью нефти и сложным геологическим строением, то есть их запасы относятся к категории трудно извлекаемых. Увеличение конечного коэффициента извлечения нефти только на 1 % сможет обеспечить значительный прирост ежегодной добычи. Поэтому особое значение приобретает возможность прироста запасов нефти за счет внедрения и увеличения новых современных методов интенсификации нефтедобычи.

      Как известно, существующие технологии позволяют извлекать в лучшем случае только половину нефти, содержащейся в месторождениях. В связи с этим в настоящее время заметно возрос интерес к поиску путей и средств повышения вторичной добычи нефти. Одним из таких немногих методов является микробиологический метод. Микробиологические методы повышения нефтеотдачи привлекают внимание высокой эффективностью и безопасностью для окружающей среды. В отличие от химических реагентов, теряющих активность в результате разбавления их пластовыми водами, микроорганизмы способны к саморазвитию, т. е. размножению и усилению биохимической активности в зависимости от физико-химических условий среды.

      В настоящее время широко известны следующие основные направления развития и применения микробиологических технологий в нефтяной промышленности:

      - увеличение нефтеотдачи пластов;

      - очистка почвы и воды от нефтяных загрязнений;

      - очистка (ингибирование) скважинного оборудования;

      - очистка (ингибирование) отложений солей в скважинном оборудовании и трубопроводах.

      Микробиологические методы повышения нефтеотдачи разрабатываются по двум направлениям: первое — получение в наземных условиях продуктов микробиологического синтеза, увеличивающих подвижность нефти, и нагнетание их в нефтяной пласт, второе — развитие микробиологических процессов непосредственно в условиях нефтяного пласта с целью получения метаболитов, способствующих вытеснению нефти из коллектора. Суть этих методов заключается в улучшении нефтевытесняющих свойств закачиваемой воды с помощью микробных метаболитов: биоПАВ, полисахаридов, растворителей и др. соединений.

      Механизм воздействия этого метода основывается на изменении реологических свойств нефтей, коллекторских свойств пород, очистке их от асфальто-смолопарафиновых отложений. Микроорганизмы влияют на вытеснение нефти следующим образом: 1 — образование кислот, растворяющих вмещающие породы и увеличивающих пористость и проницаемость; 2 — образование газа, ведущее к снижению вязкости нефти и увеличению пластового давления; 3 — образование растворителей, непосредственно участвующих в экстракции нефти или в качестве сурфактантов, снижающих межфазное натяжение и увеличивающих подвижность нефти; 4 — образование биоПАВ, биополимеров и других соединений, эмульгирующих нефть, снижающих ее вязкость и межфазное натяжение на границе нефть-вода; 5 — образование микробной биомассы, вызывающей эмульгирование нефти, изменяющей смачиваемость пород [3].

      Преимущества микробиологического метода повышения нефтеотдачи:

      - повышение производительности нефтяных месторождений;

      - увеличение суммарной добычи нефти и срока эффективной эксплуатации скважин и месторождений;

      - уменьшение содержания воды в пластовой жидкости;

      - повышение вязкости пластовой воды за счет биомассы и растворимых биополимеров, продуктов жизнедеятельности микроорганизмов;

      - уменьшение содержания сероводорода в нефтяных и газовых скважинах и месторождениях, снижается его отрицательное воздействие на оборудование;

      - уменьшение времени простоя оборудования.

      При реализации микробиологического метода повышения нефтеотдачи закачанные в пласт микроорганизмы метаболизируют углеводороды нефти и выделяют полезные продукты жизнедеятельности:

      - спирты, растворители и слабые кислоты, которые приводят к уменьшению вязкости, понижению температуры текучести нефти, а также удаляют парафины и включения тяжелой нефти из пористых пород, увеличивая проницаемость последних,

      - биологические поверхностно-активные вещества, которые способствуют десорбции нефти с пористой поверхности пласта,

      - газы, которые увеличивают давление внутри пласта, что способствует вытеснению нефти.

      Кроме того, происходит повышение качества добываемой нефти:

      - увеличение легких алканов 3 и продавочная жидкость (техническая вода) в объеме 15 м 3 . Затем скважина закрывается на структурное упрочнение состава в пласте на 24–48 часов.


      Значительный вклад в изучение процесса взаимодействия бактерий и питатель­ных веществ с компонентами нефти в пласте внесли: И.Л. Андреевский, К.Б. Аши­ров, Э. Бирштехер, Б. Бубела, Р. Брайант, С.С. Беляев, М.В. Бердичевская, А.З. Гарей­шина, А.М. Гольденберг, И. Дэвис, Е.К. Дональдсон, К. Зобелл, Р.Р. Ибатуллин, М.В. Иванов, Н.М. Исмаилов, Е.И. Квасников, С.И. Кузнецов, В.А. Кузнецова, Р. Кнепп, Е.С. Кулик, А.М. Мац, М.А. Мамедьяров, В. Мозес, Г.А. Могилевский, В.П. Мурыгина, И.К. Норенкова, Т.Н. Назина, К. Оппенгеймер, Е.П. Розанова, В.М. Сенюков, И.В. Сазонова, Т.Л. Симакова, Ю.И. Сорокин, О. Хитцман, Л.Д. Штурм, Э.М. Юлбарисов и др.

      Анализ литературных данных показывает, что в промысловых экспериментах применялись различные биотехнологии, однако чаще схема обработок включала пита­тельное заводнение – микробное заводнение, в процессе, которого микроорганизмы и питание (мелассу, питательные субстраты) вводят в нагнетательную скважину.

      Дополнительная добыча нефти, с помощью микроорганизмов, основывается на целенаправленном использовании их физиолого-биохимических особенностей. К ним относятся способность микроорганизмов расти в широком диапазоне температур, давле­ния, солености, в аэробных и анаэробных условиях, использовать для роста и жизнедея­тельности разнообразные источники питания и энергии от Н2, СО2 до нефти. При этом они образуют самые разнообразные метаболиты: газы (СН4, СО2, N2, Н2), органические и жирные кислоты, растворители, липиды, поверхностно-активные вещества, ферменты, разнообразные полимеры, в том числе полисахариды.

      Увеличение нефтеотдачи объясняется, главным образом, свойствами микробных метаболитов, под действием которых могут меняться коллекторские свойства пластов, нефти и пластовых вод:

      - газы способствуют разбуханию нефти, снижению ее вязкости, увеличивают пласто­вое давление;

      - органические кислоты способны растворять кальциты, увеличивать пористость и проницаемость породы;

      - биоПАВ и жирные кислоты снижают поверхностное натяжение водной фазы на гра­нице с воздухом, межфазное натяжение на границе вода-нефть, нефть-порода, могут деэмульгировать или эмульгировать нефть, способствовать мицеллообразованию;

      - ферменты микроорганизмов вызывают деструкцию тяжелых нефтей и битумов и в сочетании с биоПАВ увеличивают их подвижность;

      - растворители типа ацетона, метанола, этанола, бутанола и изопропанола разжижа­ют нефть;

      - биополимеры способны увеличивать вязкость пластовых вод, закупоривать поры и трещины коллекторов;

      - селективное закупоривание (размножение клеток в пропластках с высокой прони­цаемостью и как следствие выравнивание фронта заводнения) [1, 2, 3, 4- 7].

      В середине 60-х годов в СССР активизируются исследования по интенсификации добычи нефти с помощью бактерий. Первые положительные результаты были получены Э.М. Юлбарисовым с соавторами в 1965-1975 гг. на Арланском месторождении. Для увеличения подвижности нефти был разработан геобиореагент на основе озерного био­генного ила и шатурского торфа, содержащего природный комплекс микроорганизмов и питательных веществ [8].

      Геобиореагент был закачан в нагнетательную скважину (пласт Со). Пласт Со представлен линейно-вытянутыми линзами песчаников. Песчаный пласт толщиной 0-13 м сложен зернами кварца, пористостью 21%, проницаемостью 10 мкм 2 и более, цемент глинисто-карбонатного и пиритового состава, контактового и порового типа. Влияние биогеореагента на показатели разработки залежи, свойства жидкостей и газов контролировалось по 7 эксплуатационным скважинам. В результате эксперимента уста­новлено, что под влиянием биохимических процессов наблюдается снижение плотности и вязкости нефти, содержание асфальтосмолистых веществ и серы. В составе газов от­мечен рост содержания углеводородов и углекислого газа. Дополнительная добыча нефти составила 93,6 тыс.т, наблюдалось увеличение газового фактора с 17 до 70 м 3 /т, снижение водонефтяного фактора с 2,8 до 1,7 м 3 /т, стабилизация процесса обводнения. Прирост нефтеотдачи составил 11-14% от начальных геологических запасов 10.

      Читайте также: