Пути дальнейшего совершенствования микробиологического метода повышения нефтеотдачи пласта - Применение микробиологического воздействия на продуктивный пласт для увеличения его нефтеотдачи

Некоторые особенности формирования нефтяных месторождений и последующего тектонического развития региона могут способствовать развитию процессов старения и разрушения залежей. Эта тенденция нередко усиливается в результате внедрения на месторождениях разного возраста и различной степени геохимической зрелости нефтей, характеризующихся определенными термодинамическими условиями недр, принципиально единых технологических систем воздействия на пласты. Как известно, в настоящее время в практике разработки нефтяных месторождений Башкортостана основным методом вторичной добычи остается закачка воды с достаточно гибкой системой расположения нагнетательных скважин и довольно широком арсеналом добавок, улучшающих ее нефтеотмывающие свойства. Однако сегодняшний уровень подготовки вод в системе поддержания пластового давления не обеспечивает получения нейтрального агента воздействия по отношению к пластовой системе того или иного месторождения со своим геохимическим равновесием между нефтью и нефтесодержащей породой. При этом под влиянием растворенного кислорода и других окислителей, попадающих в пласт вместе с закачиваемой водой, природное равновесие в пластовой системе нарушается и берут верх процессы окисления нефтей, изменяются газовый режим и солевой состав пластовых вод и т. д. Почти во всех предлагаемых новых физико-химических методах обработки скважин и залежей основу применяемых реагентов также составляет закачиваемая вода. При термических методах обработки рекомендуется закачивать пар и горящий воздух, некоторые авторы предлагают закачивать в пласты такие энергичные окислители, как азотная и серная кислота разной концентрации, олеум, перекись водорода и др. По-видимому, полностью абстрагируясь от того обстоятельства, что нефти как минеральное скопление углеводородов в силу особенностей своего состава может существовать в земной коре только при сугубо определенных, а именно восстановительных, свойствах среды.

Исключить действие окислителей в пластах при разработке месторождений можно при помощи различных химических реагентов, обладающих свойствами восстановителя. Одним из наиболее перспективных методов является микробиологический, главным содержанием которого является глубокое изменение природы всей пластовой системы месторождения, находящегося на стадиях старения и разрушения; смена окислительных условий на восстановительные на основе газовой и окислительно-восстановительной функции живого вещества, которые характерны для микроорганизмов. От других биогеохимических функций (питание, дыхание, разрушение тела отмерших организмов) газовая и окислительно-восстановительная резко отличаются тем, что центр их действия находится не внутри организма, а во внешней среде. Именно эти две "главные и замечательные" функции живого вещества [7] позволяют бактериальной клетке не только приспосабливаться к окружающей среде, но и активно регулировать ее свойства соответственно своим потребностям. Так, анаэробные микроорганизмы способны понижать ОВП среды обитания с +200 мв до - 300 мв. И. Л. Работнова с соавторами [8] указывают, что анаэробы в природе едва ли дожидаются, когда они попадают в подходящие для них бескислородные условия с низкими значениями rH2. Они сами создают для себя соответствующие окислительно-восстановительные условия, выделяя во внешнюю среду такие энергичные восстановители, как H2S и др. Эти и другие, так называемые редуцирующие, вещества снижают rH2, после чего происходит деление клеток и размножение. Изменение геохимической обстановки в пластах сопровождается явлениями вытеснения нефти из пород путем увеличения ее газонасыщенности за счет бактериального разрушения высокомолекулярных соединений и уменьшения поверхностного натяжения на границах раздела фаз, улучшения коллекторских свойств пласта под растворяющим влиянием кислых продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

Опыт, накопленный геомикробиологией в изучении роли микроорганизмов в образовании и разрушении рудных месторождений и с успехом применяемый в технологии бактериального выщелачивания цветных, редких и благородных металлов из руд и рудных концентратов, показывает, что ряд процессов окислительно-восстановительного характера, протекающих в геологических пластах при участии микроорганизмов, отличается весьма большой скоростью [9], вполне соизмеримой с темпами разработки нефтяных месторождений. Таким образом, внедрением и непрерывным поддержанием условий жизнедеятельности аэробно-анаэробного комплекса микроорганизмов можно предотвратить явление старения и разрушения залежей под действием различных окислителей, попадающих в нефтяные пласты в процессе разработки и эксплуатации, тем самым "омолодить" месторождение, вернуть его к геохимической обстановке ранних фаз формирования и существования залежей углеводородов. Это расширяет цели биологических методов обработки от простого увеличения высвобождения нефти из пор коллектора главным образом за счет дополнительного газообразования до глубокого изменения свойств всей пластовой системы (порода-нефть-вода-газ) месторождения за счет комплексного воздействия физических, химических и биологических факторов одновременно.

Изучение литературы по аэробному и анаэробному окислению нефтей, нефтяных фракций, индивидуальных углеводородов и неуглеводородных компонентов и анализ условий распространения и развития микроорганизмов в нефтеносных горизонтах позволили Э. М. Юлбарисову выбрать основные критерии, необходимые при выработке объекта для микробиологического воздействия и наметить наиболее перспективные направления использования биохимических процессов для повышения эффективности разработки нефтяных месторождений.

Как было показано выше, наилучшие результаты вытеснения остаточной нефти из пор коллектора связываются с применением смешанных культур. Однако, как показывает анализ работ предшествующих исследователей по данной проблеме, все рассмотренные опыты даже с применением смешанных культур носили характер кратковременного одноактного процесса. Обычно они проводились на обводненных участках пласта, исключенных из активной разработки и с малой нефтенасыщенностью продуктивного горизонта. Э. М. Юлбарисовым впервые была предпринята попытка внедрения и поддержания устойчивого биоценоза в жизнедеятельном состоянии в условиях интенсивной разработки залежи в течении длительного периода времени. Учитывая то обстоятельство, что выделение и выращивание микробных культур и приготовление питательных веществ в значительных объемах для закачки в пласт требуют значительных затрат, в работах Э. М. Юлбарисова делается ставка на естественный биоценоз разнообразных физиологических групп микроорганизмов, содержащийся в природных иловых и торфяных образованиях и использующий последние в качестве питательного субстрата. Приготовление на базе указанных веществ биологически активного реагента выполнено на уровне изобретения и защищено авторским свидетельством СССР № 356343. Адаптация бактерий к условиям обитания в пласте осуществлялось путем выдерживания периода инкубации микроорганизмов в среде с пластовой жидкостью (нефть и вода) еще до закачки в залежь при нахождении биоценоза в условиях земной поверхности. Решение проблемы адаптации по-новому позволило исключить потери добычи нефти и газа, неизбежные при всех известных на сегодня методах биологической обработки залежей.

Для месторождений нефти с высокой минерализацией пластовых вод биологическая обработка в сочетании с заводнением пластов пресной водой имеет характер первичного или вторичного метода добычи. На поздних стадиях разработки микробиологический метод носит третичный характер и может применяться для увеличения выработки остаточных запасов нефти из высокообводненных участков пласта.

В классификации методов увеличения нефтеотдачи Э. М. Халимова и Г. А. Бабаляна биологический метод относится к группе, характеризующейся, с одной стороны, комплексным воздействием одновременно нескольких факторов, с другой стороны, направленностью действия на всю пластовую систему, включающую породы коллектора, нефть, газ и воду. Практически полный и всесторонний охват объекта воздействия и универсальность агента воздействия делают биологический метод одним из наиболее перспективных и в то же время очень сложных по новизне постановки исследований и разнообразию факторов, влияющих на нефтеотдачу пласта.

По мнению Э. М. Юлбарисова, наибольшие перспективы повышения нефтеотдачи на месторождениях, подвергнутых длительному воздействию закачиваемых вод, связаны с методами, направленными на восстановление геохимического равновесия в пластовой системе, смену окислительной обстановки на восстановительную - наиболее благоприятную для существования нефтей в природе, в частности с анаэробными биохимическими процессами.

Основные принципы размещения нагнетательных скважин на месторождениях в Башкирии удовлетворяют требованию по наиболее эффективному воздействию биохимической обработки нефтяной залежи: нагнетательные скважины в разрезающих рядах, как правило, расположены на участках максимального развития мощности песчаников. Скважины, расположенные за контуром нефтеносности, большей частью пробурены специально под закачку воды и располагаются в прогибах между отдельными поднятиями и куполами, с тем чтобы обеспечить максимальное вытеснение нефти водой снизу вверх.

Распространение закачанных в нагнетательные скважины бактерий будет контролироваться продвижением воды по наиболее проницаемым пропласткам. Осаждение солей в результате жизнедеятельности микроорганизмов будет способствовать повышению охвата неоднородного пласта заводнением. Эта же реакция лежит в основе применения сульфатредуцирующих бактерий для отключения обводненных пропластков в эксплуатационных скважинах. С помощью сульфатвосстанавливающих бактерий можно вести борьбу с гипсообразованием на нефтяных залежах как со стороны эксплуатационных, так и со стороны нагнетательных скважин. Сульфатвосстанавливающие бактерии могут быть использованы для обессеривания нефти в природных условиях по методу К. Зобелла.

С пуском мощного Башкирского биохимического комбината по производству белково-витаминных концентратов (БВК) под Уфой появляется возможность использования активных побочных продуктов этого технологического процесса для массовой обработки залежей на нефтяных месторождениях Башкирии.

Похожие статьи




Пути дальнейшего совершенствования микробиологического метода повышения нефтеотдачи пласта - Применение микробиологического воздействия на продуктивный пласт для увеличения его нефтеотдачи

Предыдущая | Следующая