Полная версия

Главная arrow География arrow Биотехнология нефтедобычи: принципы и применение

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Промысловые испытания питательного заводнения пластов молочной сывороткой

Опытно-промышленные промысловые испытания биотехнологического метода повышения нефтеотдачи, основанного на питательном заводнении сывороткой, проведены на залежи кирмакинской свиты (КС) продуктивной толщи площади Магомедлы Фатмаинского месторождения на Апшеронском полуострове.

В целом КС характеризуется осложненными условиями нефтеизвлечения и поэтому является наименее выработанным интервалом разреза продуктивной толщи в Апшеронской нефтегазоносной области. Традиционные методы интенсификации добычи нефти, проводимые на горизонтах этой свиты, не дают ощутимого результата. Магомедлинская залежь КС приурочена к обособленному тектоническому полю на северо-восточном крыле Фатмаинской складки. Площадь опытного участка 31 га, участок полностью разбурен 20 скважинами и находится в промышленной разработке с 1972 г. Средние значения геолого-геохимических показателей объекта следующие:

Коллектор:

пористость, %............................................22,3

проницаемость, см3..................................50-10“12

карбонатность, %......................................6,5

песчанистость, %......................................22,7

Нефть:

плотность, кг/м3 ....................................925,0

вязкость, мПа-с........................................250,0

содержание смол, % ............................40,0

начало кипения, °С.................................150,0

содержание связанной воды,%............25,0

активность, еТ............................... 1,8

Вода:

тип.............................................................ГКН

минерализация, г/л...............................28,0

pH..............................................................7,5-8,0

Газ:

содержание СН4, % ...............................95,0

содержание С02,% ...............................0,6;

тяжелые углеводороды, % .....................2,5

К началу испытаний пластовое давление залежи было истощено на 50% и составляло 1,6 МПа, пластовая температура - 23°С. Начальные извлекаемые запасы нефти были реализованы на 37,5%; суммарно-суточный дебит нефти составлял 7,5 т, воды - 42 м3; среднегодовая обводненность продукции достигала 84,9%.

Закачку сыворотки в пласт осуществляли малыми объемами (по Ют на операцию) в кустовые нагнетательные скважины №33, 15, 40 в суммарном объеме по 600-700 т на скважину. В течение 1986-1987 гг. последовательно проведено два цикла питательного заводнения с изменением фильтрационных потоков. В результате в пласт через три нагнетательные скважины было закачано 3124 т сыворотки, в том числе в I цикле (скв. № 33, 15) - 1457 т и во II цикле - 1667 т (скв. № 33, 15, 40). После длительного перерыва в 1994 г. был осуществлен III цикл воздействия (скв. № 40) - 840 т.

Реагирование на процесс питательного заводнения проявилось через 1,5-2,0 месяца после начала закачки. Это выражалось интенсивным газопроявлением (С02) скважин, снижением притока воды, сопровождающимся повышением дебита нефти по большинству скважин, ростом статических и динамических уровней, содержанием песка в продукции одних и некоторым увеличением водопритоков в других скважинах. В зоне действия нагнетательной скважины № 33 отмечен подъем уровня с максимальным темпом 3,5 м/мес. в добывающей скважине № 14, находящейся на расстоянии 115 м. Геолого-промысловые исследования процесса через год после начала свидетельствовали о существенном (одно-двухкратном) увеличении притока нефти в 11 из 18 добывающих скважин. Увеличение притока нефти в подавляющем большинстве скважин сопровождалось уменьшением обводненности продукции и продуцированием практически безводной нефти. Все эти скважины расположены в зоне нагнетания в непосредственной близости от очага. По некоторым скважинам, расположенным в периферийной части зоны воздействия, увеличение притока нефти сопровождалось форсированием отбора жидкости, следовательно, некоторым увеличением обводненности продукции.

Эти проявления, очевидно, обусловлены микробиологической деятельностью. В первом случае прослеживается изменение физико-химических свойств воды по мере насыщения ее СО2 и другими нефтевытесняющими агентами и изменения поверхностно-пограничной характеристики, во втором - газогидродинамический эффект. Третий цикл биовоздействия на объекте осуществлен в 1994 г. (скв. №40) закачкой в пласт композиции сыворотки и избыточного активного ила. Применением данной композиции предполагалось интенсифицировать микробиологические процессы продуцирования нефтевытесняющих агентов за счет увеличения видового разнообразия микроорганизмов биофильтра, повышения его эффективной мощности. Как и ожидалось, дебиты нефти по скважинам заметно выросли. Следует отметить, что использование активного ила в составе композиции способствовало заметному снижению воды в продукции скважин. В 7 из 15 действующих добывающих скважин опытного участка содержание попутной воды резко уменьшилось вплоть до полного его прекращения. После третьего цикла биовоздействия приток воды в скважину полностью прекратился, а дебит нефти увеличился вдвое.

Существенным подтверждением эффективности питательного заводнения участка является интенсивное увеличение - до 50-70 м3 /сут. притока газа, наблюдаемое в ряде скважин, где прежде наличие углекислого газа не установлено. Отмеченное же в их составе наличие углекислого газа в объеме 3,0-4,5% при фоновой величине 0,6% в начальный период эксплуатации является прямым свидетельством развития активной микробиологической деятельности в пластах.

В связи с тем, что объект разрабатывался на истощение и не подвергался заводнению, к началу биовоздействия численность микроорганизмов в призабойной зоне нагнетательных скважин была крайне незначительной: нефтеокисляющих - 10, сапрофитов - 102—103, бродильных -10-102 кл/мл, СВБ и метаногенов - единицы. В процессе биовоздействия численность микроорганизмов различных физиологических групп в пластовых водах возросла в среднем на 2-3 порядка, причем наиболее значительное увеличение численности наблюдалось среди газообразующих бродильных микроорганизмов (до 103-104кл/мл). Во всех реагирующих скважинах наблюдалось увеличение содержания водорастворимых органических соединений (до 112,7-164,5 мг/л), в составе которых были обнаружены ацетат, пропионат, бутират, формиат, лактат и др. низкомолекулярные соединения. Образование окисленных продуктов сопровождалось снижением pH воды с 7,75-8,4 до 6,1-6,2. Содержание растворенных карбонатов увеличивалось с 2-6 до 4,6-26,9 мг/экв/л, что связано с выщелачиванием их из карбонатных включений коллектора, а также растворением СО2, образуемого микроорганизмами при использовании компонентов сыворотки. Повышение содержания СО2 в пластовой жидкости коррелирует (г-0,65) с численностью микроорганизмов и водорастворимых органических веществ (г-0,83). Это также подтверждает активное микробиологическое воздействие на пластовую систему при закачке сыворотки.

Модельные исследования показали, что анаэробные процессы разложения сыворотки являются основными факторами, оказывающими воздействие на нефтеизвлечение. Это связано с тем, что физико-гидрохимические условия опытного участка не позволяют осуществлять системное заводнение, что приводит к низкой активности нефтеокисляющих микроорганизмов. В этой связи аэробные процессы окисления нефтяных углеводородов крайне ослаблены, и основные нефтевытесняющие агенты - биоПАВ, газы, кислоты и др. - образуются при анаэробном разложении сыворотки. Важным доказательством активизации микробиологических процессов при анаэробной ферментации сыворотки в пласте служит утяжеление изотопного состава углерода карбонатов (Б 13С от -18,68 до -2,52%) во всех реагирующих скважинах по сравнению с изотопным составом НСО3" не прореагировавших скважин (Б13С -17,73 и-10,89%). Источником образования НСО3" с тяжелым изотопным составом вероятно является растворение в пластовых водах карбонатов вмещающих пород, выделение в газовую фазу большого объема СО2, восстановление его водородом в метан (для сравнения изотопный состав углерода сыворотки и нефти соответственно равны: Б13С -20,85 и 813С -27,23). Изотопный состав углерода СН4 и газов ряда С2 практически не изменился (813Сс -56,5; 813Сс-21%). Таким образом можно полагать, что метан, определяемый в составе газа, имеет бактериальное происхождение, также как и СО2, который ранее на данном участке не наблюдали. Его количество четко коррелирует (г = 0,65) с увеличением численности микроорганизмов в пластовых жидкостях и концентрацией растворимого органического вещества в них (г = 0,83).

Интенсивным выделением СО2 и его растворением в нефти можно объяснить и существенное, в 1-2 раза, снижение вязкости нефти (табл. 14).

Таблица 14

Изменение вязкости нефти при питательном заводнении пласта (сПз)

Варианты

Номера скважин

і

8

14

31

32

40

46

55

89

До воздействия

147,4

60,0

63,8

116,7

85,8

84,5

158,5

63,95

142,0

156,2

После воздействия

80,7

39,8

37,8

54,5

40,1

53,6

123,5

42,1

70,0

59,8

Период эффективной работы добывающих скважин продолжался более 9,5 лет, что свидетельствует о значительных потенциальных возможностях биотехнологии питательного заводнения.

В качестве примера положительного влияния биопроцесса на работу нагнетательных скважин, переведенных в режим эксплуатации, является скважина № 32. Это первая скважина, в которую осуществляли питательное заводнение пласта. В период работы в качестве добывающей ее продукция была обводнена на 97,3%, а среднесуточный дебит нефти не превышал 0,1 т/сутки. В эту скважину после подготовки ее к нагнетанию посредством двух циклов воздействия было закачено 1149 т сыворотки, в том числе 767 т за период август 1986 г.- апрель 1987 г. и 382 т за период март-июль 1988 г. Затем скважина была герметизирована и закрыта на 3 месяца. После пуска скважины № 33 в эксплуатацию она стала работать со среднесуточной добычей нефти 0,3 т при обводненности продукции 75%, при намечающейся тенденции снижения обводненности и повышения дебита нефти. К 1996 г. обводненность снизилась до 58%, а дебит повысился до 0,7 т/сутки. Таким образом, почти полностью обводнившаяся скважина с очень низким дебитом после питательного заводнения сывороткой в течение 7 лет работала с 5-7-кратным увеличением дебита нефти при средней обводненности 60%.

Все добывающие скважины испытывали влияние питательного заводнения сывороткой. Последнее сопровождалось стабильным уровнем добычи нефти, превышающим исходное состояние. Причем по всем скважинам прослеживалась цикличность в характере изменения дебита и обводненности во времени. Периодически, после, казалось бы, снижающегося уровня добычи нефти и повышающейся обводненности, начинается постепенный рост дебита на фоне снижения обводненности, т.е. новый этап реагирования. Отмеченное явление, вероятно, объясняется накоплением и перераспределением внутренней энергии за счет жизнедеятельности микроорганизмов, способствующей подключению в скважинах новых дренажных каналов и охвату пласта биовоздействием. В целом за счет питательного заводнения было получено 20,2 тыс. т нефти, что составило 44,3% от общей добычи по залежи за время микробного воздействия. Удельный технологический эффект составил 5,1 т нефти на тонну закачанного биореагента. Объем извлеченной воды за этот же период снизился на 196,0 тыс.м3.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>