Методы, основанные на анаэробных процессах

Одно из первых полевых испытаний биотехнологии добычи нефти было осуществлено в Чехословакии в 50-е годы. В высокопроницаемые пласты вводили мелассу и смешанную культуру сульфатвосстанавли-вающих бактерий и псевдомонад. Первые же испытания показали, что в среднем добыча нефти из отработанных скважин увеличилась на

6,85%.

Наиболее распространена в настоящее время технология т.н. меласс-ного брожения. Она базируется на введении в пласт микроорганизмов, способных сбраживать углеводные субстраты и образовывать биологический газ - метан и СО2. В качестве углеводного субстрата используется меласса - отход при переработке сахарной свеклы. Уже в 60-е годы в ряде стран были проведены лабораторные и полевые эксперименты с введением в нефтяные пласты микроорганизмов, продуцирующих газы, а также мелассы для их питания.

Один из таких экспериментов проведен на Серноводском промысле (Россия). В скважину было введено 54 м3 культуры анаэробных газообразующих микроорганизмов, предварительно выращенных на среде с мелассой. Затем скважины были законсервированы на 6 месяцев. Предполагали, что за этот срок бактерии, потребив остаточную мелассу, начнут использовать нефть с образованием газов. В конце опыта вязкость извлекаемой нефти увеличилась с 40,3 до 40,9 сСТ, в составе газа возросло содержание метана. Дебит скважин в начале увеличился с 37 до 40 м3 в сутки, но через 4 месяца снизился до 3,5 м3 в сутки. Это было связано с тем, что при проведении эксперимента не учли неспособность вводимых микроорганизмов потреблять углеводороды, а остаточной мелассы была явно недостаточна для образования достаточного количества биогаза. В результате - крайне недостаточное количество образовавшихся агентов вытеснения нефти.

В Польше были получены положительные результаты при использовании смешанных культур микроорганизмов, развивающихся на мелассе и продуцирующих газы. На истощенном нефтяном месторождении в 20 скважин закачивали по 500 л культуры бактерий (в 1 мл жидкости содержалось ЗДО6 микроорганизмов), 2,0 т мелассы и 50 м3 пластовой воды. Бактерии были представлены микроорганизмами родов Клостри-диум, Артробактер, Микробактериум, Псевдомонас, Пептококкус и характеризовались способностью образовывать биоПАВ и газы - Н2, N2, СО2, а также окислять углеводороды. Обработанные скважины закрывали на 3-4 месяца. Такое одноразовое внесение бактериальной смеси и мелассы увеличивало добычу нефти на 112-360%. Увеличение добычи нефти сопровождалось снижением ее вязкости и поверхностного натяжения на границе нефть-вода, pH с 8,4 до 7,0. Повышение добычи нефти сохранялось в течение 2-8 лет.

Способ дробного внесения в пласт мелассы и микроорганизмов с последующим заводнением был апробирован на Сходненском месторождении (Прикарпатье) в пласте ямненских песчаников. Проницаемость пород пласта составляла 60-70 мД, пористость 15-20%. Все эксплуатационные скважины были обводнены на 90-99% и характеризовались низким дебитом нефти (300-500 кг/сутки). По характеру нефть малосернистая, слабо парафинистая, смолистая. Закачиваемая вода относилась к гидрокарбонатно-натриевому типу с плотностью 1,004-1,005 г/см3 и имела pH 7,7-8,2. Согласно одному эксперименту, в одну из нагнетательных скважин в течение 10 дней закачивали равномерными порциями до 200 м3 3,5%-ный раствор мелассы в пластовой воде с добавкой 7,5 м3 накопительной культуры газообразующих микроорганизмов кло-стридий, а также аэробных бактерий - псевдомонад и 0,1% суперфосфата. Сразу же после закачки мелассы было сделано заводнение. Нефтеотдача начала повышаться уже в первый месяц после обработки. За трехмесячный период дебит отдельных скважин возрос на 16-69%, а в целом по всем скважинам - на 32%. Период положительного влияния микроорганизмов на повышение добычи нефти ограничивался 3-4 месяцами. Во втором эксперименте в две скважины закачивали 250 м3 питательной культуры бактерий. Закачку растворов осуществляли в течение месяца порциями по 5-6 м3/сутки. Заводнение не было применено. Наиболее высокий прирост дебита нефти наблюдали спустя 2-3 месяца. В целом по исследованным скважинам добыча нефти возросла на 22%, снизилась плотность и вязкость нефти.

Аналогичные эксперименты были проведены в Венгрии. Там в скважины вводились микроорганизмы, меласса и соли азота и фосфора. В результате микробиологического воздействия наблюдалось увеличение дебита скважин в среднем на 260%, снижение вязкости нефти, pH воды и увеличение содержания в скважине СО2.

Начиная с 1985 г. на ряде месторождений Румынии были проведены промышленные испытания биотехнологий. Внесение в пласт ассоциаций микробных культур - клостридий, бацилл и др. С точки зрения интенсивности образования в пласте газа, кислот, растворителей, биоПАВ, а также дополнительное извлечение нефти из пористой среды было более эффективным, чем внесение чистых культур микроорганизмов.

С 1986 г. на месторождении Мини Юнит, Делавер Чилдерс вок-руге Новата шт. Оклахома (США) проведены промысловые испытания биотехнологии. Площадь воздействия - 24 га, 15 добывающих скважин. В 4 из 21 нагнетательных скважин были внесены композиции микроорганизмов - клостридий и бацилл. Микроорганизмы вносили однократно, питательный субстрат - мелассу - вносили ежедневно в течение 2,5 лет. После внесения в пласт микроорганизмов и мелассы нагнетательные скважины закрывали на определенный период времени для адаптации микроорганизмов, затем вновь включали в систему заводнения. Введенные микроорганизмы были обнаружены в добывающих скважинах через 32 недели, что свидетельствовало об их способности фильтроваться через слабо- и высокопроницаемые пропластки пласта. В результате воздействия повысилась нефтеотдача на 13%, на 30-35% снизилась обводненность, в том числе скважин, близко расположенных к нагнетательным скважинам. Микробное воздействие продолжалось в течение 14 месяцев. В результате было получено 577 баррелей нефти дополнительно. Всего было закачано 18,7 т мелассы за весь период. Стоимость мелассы 100 долл., что эквивалентно затратам 3,24 долл, за баррель дополнительно полученной нефти. За весь период воздействия не наблюдали ни коррозии нефтепромыслового оборудования, ни увеличения сульфатредукции.

В Японии с 1988 г. был выведен и культивирован ряд модификаций микроорганизмов, которые были использованы для обработки нефтяных скважин на глубине от 425 до 1860 м.

В 1992 г. мелассная биотехнология повышения нефтеотдачи была испытана на одном из участков Ромашкинского месторождения (Россия). Продуктивный горизонт залежи располагался на глубине 493— 515 м, имел давление около 5,4 мПА, температуру 17-23°С. Коллектор состоял в основном из известняка и был неоднороден. Средняя пористость составляла 9,8%. Нефть залежи вязкая, тяжелая, парафинистая и высокосернистая. Обводненность продукции в среднем составляла 68%. Из микробного сообщества нефтяного пласта были выделены две культуры газообразующих бактерий - клостридий. На среде с мелассой микроорганизмы образовывали уксусную, масляную кислоты, метанол, этанол, пропанол, бутанол, СО2 и Н2 (380 мл/г мелассы). Эти микроорганизмы выращивали на мелассе и затем закачивали в нефтяной пласт. В период с сентября по ноябрь 1992 г. в пласт было введено 870 м3 питательного раствора мелассы с бактериями, а также азота и фосфора, а в 1993 г. закачано еще 2000 м3. В результате в пластовых водах повысилось содержание низших спиртов и летучих кислот (до 2-4 г/л), гидрокарбонат иона в 3,7-9,0 раз, снизилось межфазное натяжение на границе раздела фаз вода - гептан в 0,2-3,0 раза, выявлена тенденция снижения плотности (с 0,950 до 0,907 г/см3 ) и динамической вязкости нефти (с 83,3 до 44,5 мПа.с), увеличилось содержание в пластовой воде кальция (в 1,5-1,7 раза). До нуля снизилась скорость процесса сульфатре-дукции, концентрация сероводорода с 250-350 мг/л до 114-189. Были получены убедительные доказательства растворения карбонатных пород за счет продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

Был предложен оригинальный метод повышения нефтеотдачи, базирующийся на введении в пласт денитрифицирующих микроорганизмов, например, Тиобациллус денитрификанс. Внесенные в пласт микроорганизмы восстанавливают нитрат и образуют серную кислоту, которая растворяет породу и освобождает нефть. Вносимый в пласт одновременно с ними нитрат аммония выступает не только как акцептор электронов, но и является источником азота для микроорганизмов. В процессе образования серной кислоты нитрит восстанавливается до N2. Выделяющаяся серная кислота при этом нейтрализуется, растворяя карбонаты пород.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >