Способ разработки нефтяного месторождения

Изобретение относится к биотехнологиям в нефтедобывающей промышленности, в частности к третичным методам повышения нефтеотдачи пластов путем комплексного воздействия на пласт микроорганизмами и химическими реагентами. Техническим результатом изобретения является увеличение нефтеотдачи пласта за счет повышения эффективности регулирования проницаемости водопроводящих промытых каналов пласта в результате селективной закупорки биомассой, роста коэффициента нефтевытеснения за счет увеличения биохимической активности после первой стадии и увеличения охвата пласта воздействием вследствие диспергирования биомассы и восстановления приемистости скважины после воздействия раствором бактерицида на второй стадии. В способе разработки нефтяного месторождения, включающем закачку водной композиции биореагента после вторичных отстойников биологических очистных сооружений - активного ила - через нагнетательную скважину, затем по истечении 4-12 месяцев закачку водного раствора бактерицида и добычу нефти через добывающую скважину используют в качестве указанной водной композиции суспензию сухого активного ила 6-15%-ной концентрации, дополнительно содержащую 2-14 мас.% питательной среды - углеводно-минеральной добавки, а водный раствор бактерицида - 0,1-1%-ной концентрации. 2 табл.

 

Изобретение относится к биотехнологиям в нефтедобывающей промышленности, в частности к третичным методам повышения нефтеотдачи пластов путем комплексного воздействия на пласт микроорганизмами и химическими реагентами.

Известен способ вытеснения нефти из пласта композицией на основе избыточного активного ила (ИАИ) - отходов биологических очистных сооружений после вторичных отстойников [пат. РФ №1755615, кл. Е21В 43/22, опубл. в БИ №4, 96 г.]. Присутствующие в ИАИ микроорганизмы приспособлены разлагать органические и неорганические вещества, поскольку они адаптированы и выросли на сточных водах, содержащих различные классы органических и неорганических веществ, и, попадая в пласт, такая микрофлора использует компоненты нефти в качестве энергосубстратов. В результате окислительно-восстановительных процессов, происходящих в пласте, выделяются газообразные и другие продукты (газы, спирты), способствующие увеличению подвижности нефти и повышению нефтеотдачи пластов. В результате селективной изоляции водопроводящих каналов увеличивается охват пласта заводнением.

Недостатком известного решения является снижение эффективности воздействия на пласт через определенный промежуток времени за счет накопления биомассы и закупоривания ею пор и трещин коллектора в призабойной зоне пласта, вследствие чего происходит существенное снижение приемистости нагнетательной скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки нефтяного месторождения [пат. РФ №215080, кл. Е21В 43/22, бюл. №16, 1999 г.], по которому в нагнетательные скважины для повышения эффективности воздействия на пласт закачиваются избыточный активный ил (ИАИ) после вторичных отстойников биологических очистных сооружений (БОС) и в целях увеличения охвата пласта заводнением после закачки ИАИ закачивают водные растворы смеси диоксибензолов (ВРСД) концентрацией от двух до четырех процентов, причем закачку ИАИ и ВРСД проводят в циклическом режиме с интервалом 3-12 месяцев между ними, а отношение объемов закачки реагентов устанавливают 1:0,3-0,7.

Недостатком данного способа является низкая эффективность вытеснения нефти из-за недостаточной биохимической активности вследствие низкой концентрации сухого активного вещества и недостаточный бактерицидный эффект.

Техническим результатом изобретения является увеличение нефтеотдачи пласта за счет повышения эффективности регулирования проницаемости водопроводящих промытых каналов пласта в результате селективной закупорки биомассой, роста коэффициента нефтевытеснения за счет увеличения биохимической активности после первой стадии и увеличения охвата пласта воздействием вследствие диспергирования биомассы и восстановления приемистости скважины после воздействия раствором бактерицида на второй стадии.

В способе разработки нефтяного месторождения, включающем закачку водной композиции биореагента после вторичных отстойников биологических очистных сооружений - активного ила - через нагнетательную скважину, затем по истечении 4-12 месяцев закачку водного раствора бактерицида и добычу нефти через добывающую скважину, используют в качестве указанной водной композиции суспензию сухого активного ила 6-15%-ной концентрации, дополнительно содержащую 2-14 мас.% питательной среды - углеводно-минеральной добавки, а водный раствор бактерицида - 0,1-1%-ной концентрации.

Заявляемый способ отличается от наиболее близкого аналога введением вместо композиции избыточного активного ила суспензии сухого активного ила (САИ), способствующей более эффективному регулированию проницаемости пласта, после чего по уменьшению эффективности от первой стадии через 4-12 месяцев закачивается раствор бактерицида 0,1-1% концентрации любой марки, обладающей повышенными бактерицидными свойствами. Добавка питательной среды в суспензию САИ способствует увеличению ее биохимической активности.

Применяемый САИ выпускается по ТУ 2458-001-33782561-2000, представляет собой концентрат бактерий и микроорганизмов вместе с органическими и минеральными остатками их разложения в виде порошка с характерным запахом. Получают путем сгущения жидкого активного ила очистных сооружений промышленных производств и сушки на распылительных сушилках. Сухой ил содержит спорообразующие формы бактерий, 80-90% органических веществ и 7-12% минеральных элементов. Органическое вещество включает протеин, нуклеиновые кислоты, липиды, витамины, макро- и микроэлементы. Сухой ил должен соответствовать следующим требованиям:

- внешний вид - порошок или гранулы;

- массовая доля влаги - не более 12%;

- массовая доля сырого протеина - не менее 30%.

В качестве бактерицида может быть использован реагент СОНЦИД (СОНЦИД-8101, СОНЦИД-8102, СОНЦИД-8103) по ТУ 2458-012-00151816-99. Реагент СОНЦИД представляет собой раствор азотсодержащих органических соединений в виде подвижной жидкости от светло-желтого до темно-коричневого света плотностью 1 г/см³ с рН 8,0-9,1. Температура застывания до минус 40°С. Содержание общего азота, обеспечивающего полное подавление роста сероводород-восстанавливающих бактерий, не менее 3,5%.

В качестве бактерицида можно использовать также ЛПЭ-11в, который выпускается по ТУ 6-01-1012949-08-89 в виде жидкости от желтовато-оранжевого до бордового цвета, с содержанием массовой доли основного вещества не менее 50%, рН 6-8, температура застывания минус 15°С, он не горюч, не взрывоопасен. По степени воздействия на организм ЛПЭ-11в относится с 3-му классу опасности - веществам умеренно опасным по ГОСТ 121.007-76.

В качестве бактерицида также используют бактерицид на формальдегидной основе, например «Дарсан», «Калан».

В качестве питательной среды используют углеводно-минеральную добавку (УМД) - кормовой гидролизный сахар, который выпускается по ТУ 2458-001-33782561-2001 (разрешение ТЭК RU.ХПО6.H00726). УМД служит катализатором биохимических процессов, имеет удельный вес 1,25 г/см³, вязкость 70-100 сек. Основным компонентом УМД являются моносахариды, органические кислоты, макроэлементы, микроэлементы.

Для создания буферной оторочки и приготовления биокомпозиции используют пресную воду из естественных водоемов или подрусловую воду. Наличие пресной воды - при минерализации пластовых вод выше 150 г/дм³.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: при закачивании в скважину на первой стадии суспензии сухого активного ила в результате жизнедеятельности микроорганизмов образуется микробная биомасса, селективно закупоривающая водопроницаемые каналы и способствующая снижению проницаемости призабойной зоны пласта и в результате перераспределения потоков повышается охват пласта заводнением. Кроме того, суспензия САИ, обладая большей, чем ИАИ, биохимической и окислительно-восстановительной активностью, способствуют увеличению коэффициента вытеснения нефти вследствие образования биогазов, биополимеров, биоПАВ. Кроме того, преимущество применения САИ - удобство транспортировки: ил упаковывается в мешках по 25-30 кг и может перевозиться любым видом транспорта в любое время года. Необходимость второй стадии - закачки бактерицида, обусловлена тем, что через определенный промежуток времени снижается приемистость нагнетательной скважины и возникает необходимость в восстановлении приемистости скважины. Применение других бактерицидов (СОНЦИД, ЛПЭ-11 В и других), обладающих лучшими бактерицидными свойствами по сравнению с ВРСД, способствует более глубокому проникновению диспергированной биомассы в пласт вглубь и по охвату. Кроме того, содержащийся в составе рекомендуемых бактерицидов ингредиенты (например, формальдегид) способствуют увеличению коэффициента нефтевытеснения в большей мере, чем ВРСД.

Повысить эффективность метода позволяет введение в суспензию САИ питательных добавок, например гидролизного кормового сахара, обладающего свойствами биокатализатора - то есть ускорителя биохимических и окислительно-восстановительных процессов. Таким образом, применение заявляемого способа позволяет в большей степени, чем по прототипу, увеличить нефтеотдачу пластов.

Технологический процесс заключается в закачке в призабойную зону через нагнетательную скважину последовательно суспензии сухого активного ила 6-15%-ной концентрации (возможно 0,5-15%-ной концентрации) из расчета 1-2,5 м³ на 1 м эффективной толщины пласта между пресноводными оторочками. После технологической паузы на 2-5 суток скважина пускается в работу. По истечении 6-12 месяцев в скважину закачивается 0,1-1% раствор бактерицида из расчета 0,5-2 м³ на 1 м эффективной толщины пласта и также пускается в работу. Возможно закачивание биореагента - суспензии САИ и бактерицида через блок-гребенку или КНС.

Эффективность предлагаемого способа оценивалась по результатам лабораторных и промысловых опытов.

Пример 1. Провели опыты по оценке биохимической активности: Приготовили суспензию САИ по предлагаемому способу и по прототипу и внесли в градуированные цилиндры, тщательно перемешали. Опыты проводились при различных температурных условиях - 32 и 60°С.

Затем через определенные промежутки времени отмечали объем вытесненной жидкости. Результаты проведенных лабораторных исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1
№ опыта	Температура проведения опыта, °С	Объем, мл	Количество вытесненной жидкости за 30 суток
САИ	в %	в мл
1	32	600,0	45,0	270,0
2	30	600,0	44,0	260,0
3	30	600,0	42,5	255,0
4	60	600,0	56,0	336,0
5	60	600,0	48,0	288,0
Ср. зн.		600,0	47,1	282,6
(по прототипу)		ИАИ
1	32	600,0	29,6	177,6
2	32	600,0	30,0	200,0
3	60	600,0	32,0	192,0
Ср. зн.		600	30,5	189,9

В опытах была использована пластовая вода плотностью 1010 кг/м³, рН 7,5. В пластовой воде присутствовало большое количество углеводородокисляющих бактерий. Опыты проводились при температуре 32°С - обычная для пластовых условий Башкирии и 60°С - пластовая температура Западной Сибири. Результаты опытов свидетельствуют о том, что при использовании предлагаемого способа объем вытесненной жидкости составляет 42,5-56%, а при применении способа по прототипу 29,6-32%, то есть биохимическая активность по заявляемому способу выше в 1,6 раза, причем при повышенных температурах (62°С), характерных для пластовых условий Сибири, суспензия сухого активного ила обладает биохимической активностью в большей степени по сравнению с избыточным активным илом (выше в 2,1 раза) и расширяет область применения технологии при повышенных температурных пластовых условиях.

Пример 2. Эксперимент по довытеснению нефти микроорганизмами активного ила был проведен на нефтенасыщенной кварцевопесчаной насыпной модели диаметром 3,1 см и длиной 26,7 см. Насыщение модели проводили изовязкостной моделью нефти Шкаповского месторождения (плотность 875 кг/м, вязкость 22 мПа·с, содержание очищенного керосина - 17,6%). Начальная нефтенасыщенность составила 89,9%. Затем нефть вытесняли из модели пласта минерализованной (плотность 1105 кг/м³) водой Шкаловского месторождения до полной обводненности продукции на выходе из модели и стабилизации перепада давления. Модель имеет проницаемость по нефти с остаточной водой 2,10 мкм². После этого в модель закачивали 6%-ную суспензию сухого активного ила в количестве 0,5 перового объема между оторочками из пресной воды (по 0,2 перового объема). Возобновили закачку сточной воды (3 п.о.) со скоростью фильтрации 3,9 м/сут. Определили степень снижения проницаемости для воды в результате закачки суспензии САИ. Степень снижения проницаемости составила 88%. Модель термостатировалась при 25°С в течение 30 сут. и затем в нее опять закачивалась минерализованная вода и после 0,2%-ный раствор бактерицида СОНЦИД в количестве 0,1 порового объема.

После закачивания бактерицида СОНЦИД в количестве 0,1 порового объема (0,2%-ный раствор) проницаемость модели постепенно восстанавливается.

Определили остаточную нефтенасыщенность и прирост коэффициента вытеснения, который составил в опытах №№1, 2 соответственно 5,0% и 5,3%.

Аналогично провели опыты по фильтрации по известному способу (наиболее близкому аналогу), используя в качестве биореагента - ИАИ, а в качестве бактерицида - ВРСД. Снижение проницаемости после закачки ИАИ составило 45%, а прирост К_выт после закачки бактерицида составил 2,5%.

Таким образом, результаты экспериментов (№1, 2) по фильтрации свидетельствуют о том, что прирост К_выт на 3% больше, чем по известному способу.

Таблица 2
№ опытов	Содержание компонентов в композиции биореагента, мас.%	Степень снижения проницаемости по воде, %	Раствор бактерицида, мас.%	Прирост коэффициента вытеснения, %
Биореагент	УМД	вода	67,0	СОНЦИД	вода
1.	1,0 (САИ)		99,9	69,0	0,2	99,8	5,0
2.	15 (САИ)		85	72,0	0,5	99,5	5,3
3.	1,0 (САИ)	2,0	97	88,0	1,0	99	5,8
4.	6,0 (САИ)	9,0	85	90,0	2,0	98	6,9
5.	15,0 (САИ)	14	71	92,0	2,0	98	7,5
По прототипу	2 (ИАИ)		98	55,0	1 (ВРСД)	99	3,0

В опытах 3-5 (табл.2), проведенных аналогично опытам 1, 2, в суспензию САИ добавляли углеродно-минеральную добавку (УМД). Компонентный состав и результаты экспериментов приведены в таблице 2. Результаты свидетельствуют, что добавка в суспензию САИ биостимулятора способствует улучшению ее нефтевытесняющих свойств. Прирост коэффициента вытеснения в опытах 3-5 составил 5,8-7,5%, тогда как без добавки УМД прирост К_выт на 2-2,5% ниже, что свидетельствует о высокой эффективности предлагаемого способа с добавкой биостимуляторов.

Пример 3. В промысловых условиях способ осуществляют следующим образом. Опытный участок на Знаменском месторождении с карбонатными коллекторами турнейского яруса мощностью в 5 м представлен одной нагнетательной и 4 добывающими скважинами. Приемистость нагнетательной скважины 85 м³/сут. Дебит реагирующих добывающих скважин по очагу от 0,5 до 3,4 т/сут. Закачка осуществлялась после проведения необходимых подготовительных и исследовательских работ и состояла из следующих операций: закачивается разделительная оторочка пресной воды в объеме 7 м³; закачивается приготовленная в мернике цементировочного агрегата ЦА-320 суспензия САИ объемом 7 м³ (0,7 т САИ в тов. форме) и продавливают в пласт пресной водой в объеме 7 м³. Скважину останавливают на реагирование на 36 часов. После реагирования скважину вновь подключают к водоводу. В течение 4 месяцев наблюдают за изменением технологических показателей. Через 4 месяца закачивают 1 м³ 0,1%-ного раствора бактерицида СОНЦИД, приготовленного в мернике цементировочного агрегата ЦА-320.

До и после закачивания реагентов проводят комплекс геолого-физических и гидродинамических исследований.

Анализ показателей эксплуатации скважин по очагу воздействия свидетельствует о том, что после осуществления обеих стадий биокомплексной технологии дебиты скважин по нефти увеличились в 2 раза, т.е. дебит нефти по очагу составил 1-6,8 т/сут. Приемистость снизилась через 3 месяца после первой стадии до 50 т/сут или на 41%. Проведенные гидродинамические исследования КПД после закачки суспензии САИ свидетельствуют о снижении гидропроводности от 22 до 12 Д·см/сП в ближней зоне (до 16 м), т.е. в 1,8 раза, что связано с селективной закупоркой водопроводящих каналов растущей биомассой, а в отдаленной зоне (более 16 м) гидропроводность практически остается без изменения. После второй стадии (закачки бактерицида) гидропроводность в ближней зоне практически остается без изменения вследствие восстановления проницаемости ПЗП за счет диспергирования образовавшейся биомассы, но при этом значительно в 1,4 раза уменьшается гидропроводность в дальней зоне, что свидетельствует об увеличении охвата и глубины микробиологического воздействия из-за продвижения в глубь пласта диспергированной биомассы. Приемистость после закачки бактерицида восстанавливается до первоначального состояния. Дополнительная добыча нефти за год по заявляемому способу 1935 т на 1 очаг, а по прототипу - 456 т. Снижение обводненности по очагу при этом составляет 6,1%. По прототипу, когда в качестве биореагента взят ИАИ и в качестве бактерицида ВРСД дополнительно добыто 456 т на очаг воздействия, обводненность снижена на 3,6%, что свидетельствует об эффективности способа. Данные исследований КПД также свидетельствуют об эффективности заявляемого способа.

Пример 4. Очаг скважины Шкаповского месторождения представлен тремя добывающими скважинами. Пласт - терригенный девон ДI. Дебит скважин по очагу - 1,2-4,4 т/сут. Обводненность 88,5-95,6%. приемистость 410 м³/сут. Закачка реагентов осуществлялась в следующей последовательности: закачивают оторочку пресной воды 7 м³, последовательно закачиваются приготовленные в мернике цементировочного агрегата ЦА-320 суспензия САИ с концентрацией не более 10% по сухому веществу объемом 24 м³ (5 т САИ) и приготовленный раствор УМД (2 т УМД + 1 т воды) и реагенты продавливают в пласт пресной водой объемом 16 м³. Скважину остановили на реагирование на 48 часов. После реагирования скважину вновь подключают к водоводу. В течение 12 месяцев наблюдали за изменением технологических показателей. Через 12 месяцев закачивают 1%-ный раствор бактерицида ЛПЭ-11, приготовленный на сточной воде.

До и после проведения закачивания биореагента и бактерицида проводят комплекс геолого-физических и гидродинамических исследований.

Анализ эксплуатационных параметров и результатов гидродинамических исследований свидетельствует об эффективности предлагаемого способа. После осуществления обеих стадий биокомплексной технологии дебиты скважин по нефти составили в среднем 1-6,8 т/сут, то есть увеличились в 2,5 раза. Обводненность по очагу воздействия снизилась на 8%. Приемистость снизилась через 3 месяца после первой стадии до 293 т/сут или на 40%. После второй стадии (закачки бактерицида) гидропроводность в ближней зоне практически остается без изменения вследствие восстановления проницаемости ПЗП за счет диспергирования образовавшейся биомассы, но при этом значительно в 1,5 раза уменьшается гидропроводность в отдаленной зоне, что свидетельствует об увеличении охвата микробиологическим воздействием из-за продвижения в глубь пласта диспергированной биомассы. Приемистость после закачки бактерицида восстанавливается до первоначального состояния. Дополнительная добыча нефти за год по заявляемому способу 2240 т на 1 очаг, тогда как по прототипу - 456 т. Снижение обводненности по очагу при этом составляет 6,1%, а по прототипу - 3,6%.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет существенно повысить эффективность воздействия на пласт за счет повышенной биохимической активности применяемого биореагента суспензии САИ на первой стадии; более эффективного разрушения и диспергирования биообразований в призабойной зоне пласта при применении бактерицидов различных марок с повышенной биоцидной способностью на второй стадии, что в итоге способствует увеличению дополнительной добычи нефти и снижению обводненности добываемой продукции. Заявляемый способ экологически безвреден, экономичен. Преимуществом способа является транспортабельность САИ и возможность применения технологии в широком спектре термобарических и геологических условий, что значительно расширяет область его применения.

Способ разработки нефтяного месторождения, включающий закачку водной композиции биореагента после вторичных отстойников биологических очистных сооружений - активного ила - через нагнетательную скважину, затем по истечении 4-12 месяцев закачку водного раствора бактерицида и добычу нефти через добывающую скважину, отличающийся тем, что используют в качестве указанной водной композиции суспензию сухого активного ила 6-15%-ной концентрации, дополнительно содержащую 2-14 мас.% питательной среды - углеводно-минеральной добавки, а водный раствор бактерицида - 0,1-1%-ной концентрации.