Биотехнологии, основанные на интенсификации аэробно-анаэробных процессов

Принимая во внимание, что при закачке поверхностных вод в пласте формируется биофильтр, включающий различные группы аэробно-анаэробных микроорганизмов, участвующих в превращении органических веществ, важное значение для эффективной работы этого биофильтра имеет внесение органических соединений и биогенных элементов. Внесением в призабойные зоны пласта нагнетательной скважины биогенных элементов - азота, фосфора и др. - можно компенсировать их недостаток и интенсифицировать активность микроорганизмов и соответственно - образование агентов вытеснения нефти. Так, М.Иванов, Беляев и др. взяли за основу разработки микробиологического метода повышения нефтеотдачи идею активизации микробиологических процессов в месторождениях нефти и, в частности, процесса метаногенеза, используя в качестве субстрата для микробиологической деятельности остаточную нефть пласта (Иванов М.В., Беляев С.С. 1985; 1989). Имелось в виду, что одновременно с активизацией деятельности аэробных нефтеокисляющих микроорганизмов будут активизироваться системы, связанные с ними трофически, - бродильные процессы, в том числе процесс метаногенеза. Метод основан на широком распространении аэробных и анаэробных микроорганизмов разных физиологических групп в нефтяных месторождениях, на способности микроорганизмов превращать сложные углеводороды нефти в более простые и лабильные органические вещества, на способности образовывать эти соединения непосредственно в различных зонах пласта, содержащего остаточную нефть. Основные работы были проведены на Бондюжском, Ромашкинском и Бавлинском месторождениях (Россия), а также на Апшеронском месторождении (Азербайджан). Многолетние наблюдения подтвердили возможность интенсификации анаэробных процессов посредством активизации аэробных процессов окисления остаточной нефти при внесении в пласт солей азота и фосфора и аэрированной воды, в частности было показано, что интенсивность метаногенеза при этом повышается в 1,1 — 1,2 раза. Под действием микробиологической деятельности снижается молекулярная масса нефти, легких фракций, смол, парафинов, асфальтенов, серы.

Промысловые испытания метода проведены на Апшеронских нефтяных месторождениях (участок Лок-Батан). На участке располагались две нагнетательные скважины: № № 1804 и 635 (первая из них послужила объектом испытания биотехнологии) и четыре добывающих. К началу испытаний призабойная зона скважины № 1804 содержала сероводород, в пластовой воде присутствовали нефтеокисляющие, СВБ, мета-нобразующие микроорганизмы (табл. 15). Интенсивность сульфатредук-

ции, измеренная в одной из проб пластовой воды была высока и составляла 4700 мкг/л в сутки. Основными представителями микрофлоры воды, извлеченной из добывающих скважин, являлись СВБ (103—104 кл/мл) и нефтеокисляющие (103-104 кл/мл) бактерии. В период февраля - июня 1989 г. было проведено пять циклов обработки пласта, в течение которых в скважину № 1804 было закачано 10 тыс. м3 газообразного и такой же объем водорастворимого воздуха. Насыщение производили при повышенных давлениях. Водовоздушный раствор содержал соли азота и фосфора, общее количество которых составляло: N^01 - 300 кг; ЫаНгРС^- 100 кг; КН2РО4- 400 кг. Воздух и растворы солей поступали в призабойную зону скважины в первые пять дней цикла, в остальные 25 дней нагнетали обычную воду. Предварительно анализами проб воды, извлеченной из призабойной зоны скважины № 269, находящейся на этом же участке, было установлено, что закачка 1000 м3 воздуха уже через четыре дня приводит к исчезновению растворенного сероводорода и повышению численности нефтеокисляющих микроорганизмов на 2-3 порядка.

Таблица 15

Химический и микробиологический состав призабойной зоны

нагнетательной скважины № 1804

Дата отбора

Тип

и кол-во

извлеченной воды, м3

Соле

ность,

еВе

8042,

мг/л

Н28,

г/л

Интенсив-ность суль-фатредук-ции, мкг/л сутки

Бактерии, кл/мл

СВБ

МОБ

НОБ

Октябрь, 1988 г.

Закачи

ваемая

вода

20,1

1804

0

193

Ло7^

103

Ї04-

і о2

Пластовая вода

8

29,9

1004

24

ю2-

103

100

ю4

28

24,3

854

122

4740

Ло3^

ю4

10

ю4

48

21,3

740

134

ю4

Ї01

і о2

Октябрь, 1990 г.

30

20,1

532

60

Ло^

Ї03

і о2

810

24,2

820

238

Ло3^

ю4

ю2

Примечание: СВБ - сульфатвосстанавливающие бактерии; МОБ - метаноб-разующие бактерии; НОБ - нефтеокисляющие бактерии.

Через 3-6 месяцев после закачки в пласты воздуха и минеральных солей увеличился объем нефти, извлекаемой двумя добывающими сква-

жинами - № 1230 и № 355. Воздействие закачки на повышение добычи нефти продолжалось восемь месяцев. Общее количество нефти, дополнительно добытой на участке, составило 521 т и 33% от общего количества извлеченной нефти. В воде прореагировавших на закачку реагентов скважин на 3-4 порядка повысилась численность нефтеокисляющих микроорганизмов, в то время как в пробах воды не прореагировавших на закачку реагентов скважин № 125 и№ 1241 нефтеокисляющие микроорганизмы не были обнаружены или их численность была крайне незначительна (табл. 16).

Таблица 16

Микрофлора добывающих скважин Локбатанского месторождения (Х.88 г. - до обработки пластов, Х.90 г.- после обработки)

СКВ.

Дата

анали

за

Солено-сть,

еВе

БОф-

!

мг/л

НгБ,

г/л

Бактерии, кл/мл

НОБ

СВБ

Бродильного

типа

1230

Х.88

2,9

331

0

10°

~1Ж~

10е

Х.90

5,1

2570

30,2

ю4

10й

То0

335

Х.88

3,1

360

0

10"

Ло^

То0

Х.90

5,6

2440

2,7

ю4

Ло5-

То0

125

Х.88

2,8

сле

ды

0

10и

10е

Х.90

3,1

1430

0,5

10х

То0

Примечание: НОВ - нефтеокисляющие бактерии; СВБ - сульфатвосстанав-ливающие бактерии.

На Сергеевском месторождении (Башкирия) метод закачки в пласт аэрированной воды и растворов солей азота и фосфора также показал возможность активизации деятельности аэробных нефтеокисляющих микроорганизмов, продуцирующих промежуточные продукты при окислении остаточной нефти. Надо заметить, что нефть данного месторождения тяжелая, смолистая, парафинистая. Пластовая вода - высокоминерализованные рассолы (266-272 г/л). Участок заводнялся пресной водой.

Особенностью данного метода является то, что он может успешно использоваться при исходной высокой нефтенасыщенности призабойной зоны пласта. Однако при переходе в позднюю стадию разработки условия применения метода активизации пластовой микрофлоры путем окисления остаточной нефти заметно ухудшаются. Это связано с низкой нефтенасыщенностыо призабойной зоны и соответственно заметно ограниченным объемом органических субстратов, доступным для жизнедеятельности нефтеокисляющих микроорганизмов. Для повышения эффективности микробиологического воздействия в таких условиях необходимо в пласт извне вводить дополнительное количество углеводород-

ных соединений и, в частности, парафины - наиболее доступные субстраты для микроорганизмов, окисляющих нефть. Таким образом можно, интенсифицируя деятельность аэробных процессов разложения углеводородов, повысить интенсивность метаногенеза в 2,6-3,9 раза.

Интенсифицировать жизнедеятельность пластовых микроорганизмов можно также путем внесения в пласт аэрируемой воды, содержащей не только соли азота и фосфора, но и связанный кислород в виде Н2О2, №С10з, КСЮ4, №N03. При этом концентрация кислорода не должна превышать уровень токсичности для бактерий - от 1 до 4 г/л.

Закачивая в пласт аэрированные смеси различных органических субстратов, например, молочную сыворотку, отходы производства пекарских дрожжей (дрожжевая бражка) и др., содержащих широкий спектр органических соединений, можно также поддерживать высокий уровень активности биофильтра, в том числе его аэробной зоны. Жизнедеятельность нефтеокисляющих микроорганизмов можно интенсифицировать и физическим воздействием, например, малыми дозами гамма-излучений в диапазонах 10-70 крад, при этом не происходит активизация деятельности СВБ.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >