Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Биотехнология нефтедобычи: принципы и применение

Критерии эффективного применения биотехнологии нефтедобычи

Важным условием эффективного применения биотехнологических методов увеличения нефтеотдачи пластов является правильный выбор объекта для метода, или, наоборот, метода для данного объекта. Реальные месторождения характеризуются весьма разнообразными геологофизическими условиями залегания пластов, свойствами пластов и пластовых флюидов. Биотехнологические методы увеличения нефтеотдачи оказываются эффективными и возможными для применения в определенных геолого-физических условиях. Критерии применимости методов определяют диапазон благоприятных свойств флюидов и пласта, при которых возможно применение методов и их эффективность, получение наилучших технико-экономических показателей разработки. Обычно выделяются три критерия применимости методов:

  • • геолого-физические (свойства пластовых жидкостей, глубина залегания и толщина нефтенасыщенного пласта), параметры и особенности нефтесодержащего коллектора (насыщенность порового пространства пластовыми жидкостями, условия залегания) и др.;
  • • технологические (размер оторочки, концентрация агентов в растворе, размещение скважин, давление нагнетания и др.);
  • • материально-технические (обеспеченность оборудованием), питательными субстратами и микроорганизмами, их свойства и др.).

Критерии первой категории является 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.

Рассмотрим в общем плане влияние свойств коллектора и флюидов на эффективность применения методов биотехнологий.

Свойства пластовой нефти. Основными характеристиками нефти для выбора метода биотехнологии являются вязкость, плотность и ее состав, объем растворенного газа в нефти при пластовых давлениях и температуре и др. Методы биотехнологии в общем применимы там, где целесообразно обычное заводнение, закачка в пласты двуокиси углерода, углеводородных газов, водогазовых смесей, а также на месторождениях, разрабатываемых методом истощения (режим растворенного газа, гравитационный режим). На первом этапе можно ограничиться вязкостью нефти до 100-150 мПа с и по мере накопления опыта могут быть использованы более вязкие нефти.

Свойства пластовой воды. Минерализация пластовой (а также закачиваемой и связанной) воды существенно влияет на возможность применения и эффективность методов биотехнологий. Высокоминерализованные (220-270 г/л) пластовые воды нефтяных месторождений препятствуют развитию микробиологических процессов. Поэтому минерализация вод в пласте не должна превышать 80—1 ООг/л, а содержание хлористого натрия -5-10%. Содержание БОС2 в пластовых и закачиваемых водах не должно превышать 30-80 мг/л с целью воспрепятствовать развитию сульфатредукции. На месторождениях с заводнением целесообразен выбор участка с внутриконтурным заводнением пресными или сточными водами с соленостью менее 100 г/л. Отношение мг-экв

Мд+2+Са+2

К++Ыа+

не должно превышать 0,4.

Проницаемость пласта. Является одним из важных параметров, определяющих эффективность технологий. Наиболее эффективно биотехнологии могут быть применимы на месторождениях с достаточно высокой проницаемостью пластов -100 и более миллидарси. Эти методы также могут быть достаточно эффективны для коллекторов с незначительной неоднородностью. Нефтяной пласт должен быть в достаточной степени промыт для достижения большой площади водонефтяного контакта.

Температура пласта. Одни из основных определяющих факторов возможности и эффективности применения биологических методов воздействия на нефтяной пласт. Температура пласта 25-42еС наиболее оптимальна для применения методов.

В общем на эффективность работы пластового биофильтра как «производителя» агентов вытеснения нефти влияют биохимические, массообменные, гидравлические особенности пласта. Среди них следует отметить: ВПК органических веществ, подвергающихся микробному разложению, их природу, скорость окисления, интенсивность дыхания микроорганизмов, массу веществ, адсорбируемых биологической пленкой, толщину биологической пленки, состав биоценоза биологической пленки, интенсивность аэрации, площадь и длину биологического фильтра, его удельную поверхность, интенсивность циркуляции потока жидкости через слой биологического фильтра, физико-химические свойства пластовой жидкости, температуру пласта и гидравлическую нагрузку, равномерность распределения потока пластовой жидкости через сечение биологического фильтра, степень смачиваемости биологического фильтра и др. Ключевыми факторами, влияющими на эффективность воздействия на призабойные зоны нефтяного пласта, являются производительность биофильтра и степень превращения, а они в свою очередь определяются теми физическими факторами, от которых зависит теплопередача и перенос масс. К этим факторам относятся:

  • • гидравлические свойства адгезированных на твердой поверхности микроорганизмов;
  • • электрокинетические свойства микроорганизмов;
  • • реологические свойства пластовой воды;
  • • поверхностные эффекты, а также эффекты, возникающие на границе раздела фаз;
  • • эффекты, связанные с наличием нескольких фаз в потоке;
  • • флотационные, седиментационные и агрегационные эффекты.

Очень важно правильно подобрать метод воздействия на пласт для

конкретного коллектора.

Широкое распространение анаэробных процессов в биотехнологии добычи нефти обусловлены рядом очевидных преимуществ перед биотехнологиями, в основе которых лежат аэробные процессы. Главное преимущество заключается в высокой степени превращения углерода вносимых в пласт органических веществ, содержащихся во входном потоке, в метан и углекислый газ. Это снижение количества углерода сопровождается снижением энергии, которую микробная популяция биологического фильтра тратит на образование биомассы, и, следовательно, количество биомассы, избыточного для конкретного коллектора с определенными параметрами поверхности и приемистости меньше, чем в аэробных процессах, снижается опасность преждевременной закупорки низкопроницаемых коллекторов. При этом образуется биологический газ, представляющий собой весьма высокоэффективный агент вытеснения нефти.

Однако биотехнологии, основанные на стимулировании аэробных процессов, могут быть эффективными для месторождений с неоднородными по проницаемости, или же характеризующихся высоким содержанием парафина. Используя преимущественно аэробные процессы, можно способствовать наращиванию биомассы микроорганизмов в пласте для закупорки высокопроницаемых пропластков, предупреждения отложений парафинов в пласте в процессе эксплуатации. Эти биотехнологии могут быть использованы для разового воздействия на призабойные зоны добывающих скважин для очистки их от отложений твердыми углеводородами и восстановления проницаемости.

Для того чтобы обеспечить эффективную работу пластового биофильтра в качестве биологического реактора по продуцированию агентов вытеснения нефти непосредственно в пласте, необходимо придерживаться некоторых основных правил:

  • 1. Качество и количество органического вещества и время его пребывания в пласте, объемные нагрузки на бактериальный фильтр, т.е. режим закачки желательно поддерживать постоянными. Если поток органического субстрата при питательном заводнении прерывается, это неблагоприятно действует на состояние бактериального фильтра, на микробиологические процессы в целом. При нехватке питательных субстратов количество активной биомассы может снизиться из-за эндогенного дыхания и сопровождаться гибелью микроорганизмов.
  • 2. Значение pH должно поддерживаться около нейтральных значений 7,0 ± 0,2. Так, значение pH падает при возрастании концентрации промежуточных продуктов разложения - органических, в том числе летучих жирных кислот в пластовой жидкости. Это может иметь место при перегрузке пластового биофильтра органическим субстратом.
  • 3. В этой связи нагрузку по субстрату желательно повышать постепенно, например на 0,5 кг БПК/м3 сутки.
  • 4. После формирования бактериального фильтра нагрузки на него в среднем можно выдерживать на уровне 7-12 кг/м3 в сутки при концентрации БПК 30-50 г/л, что может обеспечить степень разложения свыше 90% и обеспечить максимальный выход биогаза.
  • 5. Температура пласта не должна быть высокой. Лучшие результаты в мезофильных условиях можно достичь при температуре пласта
  • 36 ± 19С.
  • 6. Для однородных низкопроницаемых коллекторов (коэффициент проницаемости Кпр < 10~14-10"15м2), а также для неоднородных коллекторов, для которых не ставится задача закупорки высокопроницаемых пропластков, питательное заводнение целесообразно осуществлять культуральными жидкостями, не содержащими взвешенных органических веществ, например, раствором мелассы. Для неоднородных коллекторов, в случае если ставится задача закупорки высокопроницаемых пропластков для выравнивания фронта заводнения, а также для коллекторов, характеризующихся высокой проницаемостью (К[1Р. > 1(Г14-КГ15 м2). При питательном заводнении можно использовать культуральные жидкости, содержащие микробные культуры и органические вещества во взвешенном состоянии, например активный ил, молочную сыворотку, дрожжевую бражку и др. Такие коллекторы дают возможность использовать многокомпонентные композиции культуральных жидкостей (например, активный ил + сыворотка, сыворотка + меласса, активный ил + сыворотка + меласса и др.). Соотношение компонентов устанавливается для каждого участка в зависимости от его физико-химических характеристик, доступности компонентов, экономических соображений и т.д.
  • 7. Для определения эффективности процесса отношение концентрации метана и углекислого газа в биогазе на выходе добывающих скважин контролируют. Если анаэробная зона пласта перегружена легко разлагаемыми органическими веществами, то это может привести к увеличению концентрации углекислого газа в составе газовой фазы из-за большой чувствительности к перегрузкам метанобразующих бактерий. Увеличение концентрации водорода в составе биогаза также может свидетельствовать о перегрузке анаэробной зоны органическими веществами. Таким образом, оптимальный режим вытеснения для каждого конкретного коллектора биогазом с определенным соотношением СО2 и СН4 может контролироваться и регулироваться режимом питательного заводнения.
  • 8. Соотношение динамических вязкостей нефти и воды (ро “ Рн /Рв) определяет безводную, текущую и конечную нефтеотдачу. Под действием углекислого газа ро уменьшается тем больше, чем выше начальная вязкость нефти (>2-3 сП), и концентрации СО2 в нефти и воде. В отношении вязкостного эффекта лучший результат от применения питательного заводнения возможен на месторождениях с высоковязкой нефтью. При этом снижение соотношения динамических вязкостей окажет влияние в основном лишь на текущую и конечную нефтеотдачу, а время, необходимое для проявления эффекта, будет тем ниже, чем выше обводненность пласта к началу питательного заводнения.
 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы