Лекционный комплекс
Комбинированное гидродинамическое и микробиологическое воздействия
жүктеу/скачать 1,16 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Ввод дополнительного питания
- Комбинированное гидродинамическое и микробиологическое воздействия .
| Комбинированное гидродинамическое и микробиологическое воздействия
В настоящее время в мире широко известны следующие основные направления применения микробиологических технологий в нефтяной промышленности с целью: - увеличения нефтеизвлечения; - стимуляции скважин; - очистки почвы и воды от нефтяных загрязнений; - очистки (ингибирования) скважинного оборудования от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО); - очистки (ингибирования) отложений солей в скважинном оборудовании и трубопроводах. В биотехнологиях микробные метаболиты - продукты жизнедеятельности бактерий, образуются или концентрируются из растворов и генерируются непосредственно на поверхностях раздела (нефть-вода-порода, водный раствор-АСПО-стенка колонны НКТ и т.д.), что увеличивает эффективность их воздействия. При использовании большинства микробиологических технологий в пласте закачиваемые питательные вещества проникают в промытые водой каналы и зоны и создают там благоприятные условия для метаболизма бактерий, имеющихся в пласте. В результате их жизнедеятельности закупориваются высокопроницаемые зоны, и происходит перераспределение закачиваемого агента в непромытые малопроницаемые зоны. Продукты микробного генезиса изменяют межфазное натяжение между нефтью и водой, вызывают рост фильтрационных сопротивлений для водных растворов в высокопроницаемых зонах пласта, улучшают эффективность смачивания пород вытесняющей водой. Существующие микробиологические методы воздействия, применяемые для повышения нефтеотдачи пластов можно разделить на 2 основные группы по способу ввода микроорганизмов и питания: методы, при которых в пласт вводятся микроорганизмы и питательные вещества, например, при использовании мелассы в качестве питания и введения бродильных микроорганизмов методы, реализация которых связана с использованием естественной пластовой микрофлоры с вводом питания с поверхности (активация микрофлоры призабойной зоны, сформировавшейся при закачке воды с целью поддержания пластового давления). В процессе жизнедеятельности последовательно активируемых аэробных и анаэробных микроорганизмов в пласте вырабатываются вещества, обладающие высокой нефтевытесняющей способностью – жирные кислоты, полимеры (полисахариды), спирты, альдегиды, двуокись углерода и др. Особенностью вытесняющего действия метаболитов является то, что они генерируются на межфазной поверхности микроорганизмами, получающими фосфор и азот из соединений, растворенных в воде, а углеводород – из остаточной нефти. Так же необходимо учитывать, что при разработке основных запасов месторождений с применением закачки пресных и минерализованных вод наряду возможно развитие как аборигенной микрофлоры, так и внесенной с поверхности. Исследованиями скважинных проб показано, что в состав аэробного сообщества входят: сапротрофные бактерии; углеводородокисляющие бактерии на среде гексадекан; метанокисляющие бактерии. Кроме этого, анаэробная микрофлора представлена широким рядом бактерий с бродильным типом метаболизма; сульфатвосстанавливающими. Особенностью этих МУН является тот факт, что определяющим фактором успешности процесса является активная жизнедеятельность микроорганизмов. Для успешной реализации воздействия в условиях заводненных коллекторов разработаны два следующих метода, направленные на повышение эффективности микробиологических процессов на поздней стадии разработки. 1. Ввод дополнительного питания. Известно, что углеводородокисляющие бактерии, составляющие аэробную часть пластового биоценоза, перерабатывают преимущественно легкие углеводороды, которых не хватает в обычных условиях в призабойной зоне нагнетательных скважин при длительной закачке воды. Это связано с тем, что через нее проходит значительное количество закачиваемой воды, содержащей растворенный кислород, которая вытесняет и окисляет остаточную нефть, превращая ее в более тяжелую и смолистую. В модификации метода после активации микрофлоры путем закачки на первых циклах аэрированных растворов неорганических солей, на последующих подаются порции углеводорода в качестве дополнительного питания. Таким образом, закачкой углеводорода удается повысить насыщенность углеводородом и тем самым интенсифицировать деятельность углеводородокисляющей микрофлоры в аэробной зоне и, соответственно, микрофлору анаэробной зоны, которая частично использует продукты жизнедеятельности аэробных микроорганизмов. 2. Комбинированное гидродинамическое и микробиологическое воздействия. На месторождениях Татарстана широкое распространение получили технологии гидродинамического воздействия на пласты с целью увеличения нефтеизвлечения. Ряд его модификаций основан на циклическом режиме нагнетания воды. Широко изучены и распространены методы, основанные на использовании мелассы и сбраживающих её микроорганизмов. Меласса – это отход производства сахара с содержанием сахара 42-46 %. Эти методы могут применяться на различных стадиях процесса разработки пластов, чаще карбонатных, и могут применяться в различных вариантах закачки мелассы и бактерий: 1) в больших объемах в нагнетательные скважины с целью воздействия на пласт; 2) небольшие оторочки для обработки призабойных зон добывающих и нагнетательных скважин. Сбраживание мелассы микроорганизмами рода Clostridium в пласте является основой ряда механизмов вытеснения нефти: 1) обильное образование газов ведет к росту давления в зоне воздействия; 2) образование органических и минеральных кислот вызывает реакции с карбонатами вмещающих пород, вызывая увеличение проницаемости пород и дополнительную внутрипластовую генерацию газов; 3) образование ПАВ, которые снижают межфазное натяжение на границе нефть-вода и модифицируют (гидрофилизуют) поверхность, обеспечивая увеличение капиллярного массообмена между высокои низкопроницаемыми элементами пласта; 4) растворение СО2 в нефти снижает ее вязкость и, тем самым, увеличивает подвижность. Все выше описанные технологии были всесторонне изучены в ТатНИПИ и опробаваны на месторождениях ОАО «Татнефть». На сегодня в США более 2000 продуктивных нефтяных скважин задействованы в коммерческом проекте технологии MEOR. В MEOR-процессе используются три компонента: бактерии, утилизирующие углеводороды, неорганические питательные вещества и биокатализатор. Природные бактерии, утилизирующие углеводороды, в течение ряда лет собирались из многих месторождений, где наблюдается существенная микробиологическая активность. Для применения в этом процессе были выделены бактерии, наиболее эффективные в метаболизации углеводородов. Также специально отобранные виды выращивались в лабораторных условиях исключительно на смеси углеводородов, с целью получения смешанных сообществ микроорганизмов. MEOR-бактерии - простые одноклеточные организмы, их максимальная длина и ширина приблизительно 1 мкм. Они представляют собой жидкую протоплазму, на 95% состоящую из воды и окруженную белковой клеточной стенкой. Клетки лишены скелета. Эти бактерии не производят сероводород и межклеточную слизь. Так как клеточные стенки саморазрушаются с гибелью организма, то не остается твердых клеточных отходов. Тесты, проведенные в лабораториях, подтверждают, что смешанная культура бактерий является безопасной для обработки и не представляет никакой угрозы для растений, животных и человека. Гранулированные неорганические питательные вещества, в составе которых присутствуют азот, калий, фосфор и микроэлементы, действуют как витамины и минералы для MEOR-бактерий. Эти вещества используются в MEOR-процессе, так как позволяют бактериям метаболизировать углеводороды более эффективно. Биокатализатор представляет собой жидкий ферментный препарат. В MEOR-процессе используется механизм освобождения нефти, который можно описать следующим образом: три компонента смешиваются и закачиваются в выбранный пласт. В самом месторождении MEOR-бактерии переносятся с водой и группируются в пористых зонах, на границе сред нефть/порода и нефть/вода; бактерии перерабатывают очень незначительное количество нефти и вырабатывают органические вещества, такие как растворители, ПАВ, слабые кислоты, углекислый газ. Они понижают вязкость нефти, уменьшают силу поверхностного натяжения в средах нефть/порода и нефть/вода, а также могут помочь восстановлению проницаемости вследствие удаления парафина и закупоривающих масс у входа в пористые зоны. Затем образуются новые клетки микроорганизмов, и процесс продолжается. Суммарное воздействие приводит к тому, что ранее неподвижная и неизвлекаемая нефть становится подвижной, она выносится к продуктивным скважинам, что приводит к увеличению добычи. Следует упомянуть о том, что кроме увеличения объема извлекаемых запасов существуют и иные плюсы применения MEOR-процесса. В большинстве случаев также наблюдается повышение эффективности нефтедобычи. Многие производственные проблемы, связанные с парафином, эмульсиями, отложениями, коррозией контролируются при помощи обычных растворителей и ПАВ. Так как MEOR-бактерии при метаболизации нефти также производят органические растворители и ПАВ, следует ожидать, что вышеперечисленные обычные производственные проблемы будут возникать значительно реже. Технология MEOR увеличивает добычу нефти, улучшает качественные показатели сырой нефти за счет применения питательных веществ и специальных штаммов микроорганизмов. Взаимодействуя с аборигенной микрофлорой месторождения и углеводородами нефти, эти штаммы выделяют полезные продукты жизнедеятельности - биологические газы, спирты и поверхностно-активные вещества (ПАВ). Газы увеличивают давление внутри пласта, а спирты и ПАВ разжижают нефть, делая ее более подвижной и уменьшают натяжение между нефтью и коллектором. В результате отдача от каждой скважины значительно возрастает. Статистический анализ экономических и технологических данных, полученных вследствие широкого применения этой коммерческой технологии, позволил определить, что технология MEOR является доступной. Себестоимость процесса колеблется в диапазоне от $0,25 до $0,5 на баррель нефти, добываемой на момент начала применения MEOR-процесса, и остается неизменной, тогда как добыча нефти возрастает. Себестоимость дополнительной нефти, добытой в результате применения MEOR-процесса, составляет $2 за баррель. Так же интересен тот факт, что микроорганизмы фирмы "INGEOOIL" можно использовать при борьбе с отложениями АСПО. Известно, что во время эксплуатации нефтяной скважины на поверхности промыслового оборудования образуются отложения парафина и асфальто-смолистых веществ (АСПО). Постоянно растущий слой АСПО существенно снижает продуктивность самой скважины вплоть до остановки поступления нефти из нее. Для борьбы с отложениями АСПО применяются различные технологии. В первую очередь известно применение химреагентов - растворителей и ПАВ. При использовании биопрепарата от "INGEOOIL" для очистки скважин, одновременно достигаются все критерии, которыми должны обладать химические реагенты: во-первых, микроорганизмы в составе биопрепарата используют углеводороды нефти в качестве единственного источника углерода, и парафины являются для них наиболее доступными соединениями. во-вторых в течение жизнедеятельности микроорганизмы выделяют в среду органические кислоты и ПАВ, что, безусловно, способствует удалению полярных АСПО. в-третьих за счет ращепления "длинных" парафинов увеличивается содержание "легких" парафинов при этом существенно снижается температура кристаллизации (до 10°С) при которой парафины выпадает в виде отложений на стенках оборудования. Обработка скважины производится сразу после механического удаления парафина. Далее скважина "промывается" в течении определенного времени раствором биопрепарата и питательных веществ. За это время микроорганизмы образуют колонии на стенках скважины и далее препятствуют осаждению АСПО. Таким образом, с использованием микробиологической депарафинизации возможно добиться бесперебойной работы скважины от трех месяцев до одного года, в зависимости от содержания парафинов в добываемой нефти. Биопрепарат от компании "INGEOOIL" эффективен при температуре до 188°С, при значениях рН от 4 до 10 и при солености до 25-30%. жүктеу/скачать 1,16 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|