Применение микробиологических методов для повышения нефтеотдачи и интенсификации нефтедобычи

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.

Принципиальная возможность использования микробиологического воздействия с целью увеличения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти, впервые запатентованная C. E. Zobell (1946 г.), в настоящее время подтверждена многими зарубежными исследователями и успешными промысловыми экспериментами. Сегодня эти методы нашли широкое применение в России, Польше, Венгрии, Румынии, Китае, Германии и США. При опытно-промышленном испытании этого метода на одном из участков Бондюжского нефтяного месторождении (ОАО «Татнефть») за 5 лет с начала испытаний получено дополнительно 47 тысяч тонн нефти, что составило около 30 % общей добычи нефти на этом участке за указанный период времени. Испытания на других нефтяных месторождениях (Ромашкинское, Сергеевское, Быстринское, Солкинское, Локбатанское) позволили получить дополнительно от 29 до 35 % нефти от ее общей добычи на пилотных участках этих месторождений [1, 2].

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

-        увеличение нефтеотдачи пластов;

-        стимуляция скважин;

-        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 < С₂₀;

-        уменьшение средних алканов С₂₀-С₄₀;

-        разрушение высокомолекулярных тяжелых углеводородов;

-        расщепление структурных ароматических колец;

-        расщепление структурных фенольных колец;

-        преобразование серосодержащих органических соединений;

-        уменьшение концентрации металлических микроэлементов;

-        эмульгирование сырой нефти [4].

Данный метод хорошо подходит и для наших Казахстанких месторождении, в частности для месторождения Каламкас, расположенный на п-ове Бузачи. На месторождении с 08.09.06 по 13.09.06 гг. проведены опытно-промышленные работы по применению технологии микробиологических методов повышения нефтеотдачи пластов, а именно селективной изоляции водопритока с закачкой реагента СНПХ-9900 в скв. № № 4071, 622, 2129 на объектах разработки Ю-С1, Ю-IV, Ю-II соответственно.

Технология воздействия водного раствора СНПХ-9900 на обводненные нефтяные пласты проводилась в циклическом режиме. Концентрация и объем оторочек, количество циклов определялись в зависимости от геологического строения и контролировался приемистостью скважин. Один цикл: суспензия СНПХ-9900 (0,1–0,8 % концентрации) в объеме 100 м³ и продавочная жидкость (техническая вода) в объеме 15 м³. Затем скважина закрывается на структурное упрочнение состава в пласте на 24–48 часов.

Технологические параметры реагирующих скважин представлены в таблице 1.

Таблица.1

Технологические параметры работы реагирующих скважин с СНПХ-9900

Как следует из данных, представленных в таблице 1, в результате проведения указанных работ на участке скважины 4071 по реагирующим скважинам произошло снижение обводненности с 80 % до 75 % и увеличение дебита в 1,4 раза. На участке скв. 622 по 2 из 5 реагирующим скважинам получен положительный результат: обводненность уменьшилась в среднем на 3 %, дебит возрос в 1,3 раза. На участке скважины 2129 только на скв.2577 получен положительный результат: обводненность уменьшилась на 5 %, прирост по нефти составил 4,4 т/сут. Всего накопленная дополнительная добыча нефти по скважинам за неполных 8 месяцев составила 1856,8 т, что говорит об эффективности применения технологии.

Несмотря на то, что данный метод показал положительный результат, из-за недостачи опытно-промышленных работ, малоизученности различных вариации технологии, было сочтено прекратить дальнейшие работы и пробовать другие методы.

Но рассмотрев все существующие методы интенсификации нефтедобычи, следует сказать, что на сегодня, более эффективно вести разработку месторождения используя микробиологический метод с применением маслорастворимых ПАВ, подобрав подходящие композиции. Сама микрофлора продуктивных горизонтов месторождения Каламкас характеризуется обильным присутствием растительной органики, что означает благоприятная среда для размножения микроорганизмов и большая эффективность метода. Как уже отмечалось, применение предлагаемого метода наиболее эффективно на высокообводненных нефтяных пластах с высоковязкими нефтями и позволяет получать дополнительно не менее 20 % нефти от общей добычи. Данный метод не требует больших капиталовложений, так как вписывается в существующую схему добычи нефти в условиях внутриконтурного заводнения т. е. является экономически выгодным.

Литература:

1.    Косачук Г. П., Сагитова Д. З., Титова Т. Н., Методы увеличения нефтеотдачи пластов. «Газовая промышленность» (Москва), N004 6.4.2005

2.    Ибатуллин Р. Р. Применение современных микробиологических технологий увеличения нефтеотдачи на объектах НГДУ «Лениногорскнефть» / Р. Р. Ибатуллин, Р. С. Хисамов, Г. Ф. Кандаурова, С. С. Беляев, И. А. Борзенков, Т. Н. Назина // Нефтяное хозяйство. — 2005. — № 7. — С. 42–45.

3.    Самсонова А., Макареевич А. Микробиологические методы повышения вторичной добычи нефти. «Нефтехимический комплекс». № 1 2009 г.

4.    http://www.neftpx.ru/