Региональный Координационный Научно-Технический «Нефтяная долина» Гуторов Ю. А., А. Ю. Гуторов Управление реологическими свойствами углеводородов в пластовых условиях 2 014 г
|
Скачать 4.98 Mb.
|
|
Глава 5. Микробиологическое воздействие на продуктивный коллектор как универсальное средство управления реологическими свойствами углеводородов в пластовых условиях. Вступление месторождений Татарстана на позднюю стадию разработки ставит перед нефтяниками ряд вопросов, основными из которых является повышение нефтеотдачи сильнообводннных пластов (до 95 %). Немаловажными проблемами являются очистка добывающих скважин от АСПО, коррозия нефтяного оборудования, следствием которой является в основном загрязнение почвы и водных поверхностей нефтью. Для решения вышеуказанных проблем в НИИнефтепромхим разрабатываются технологии, основанные на жизнедеятельности микроорганизмов. Разрабатываемые технологии являются дешевыми, доступными, не требуют дорогостоящих реагентов и оборудования, но самое главное - они являются экологически чистыми. Разработки и ОПР проводятся по четырем направлениям: I направление – разработка биотехнологических методов повышения нефтеотдачи. Базовой основой технологии является активизация пластовой микрофлоры. Эта технология была разработана Институтом микробиологии РАН, ТатНИПИнефть и НИИнефтепромхим. Метод рекомендуется для сильнообводненных месторождений (90-95 %), вступивших в позднюю стадию разработки. Сущность метода заключается в повышении эффективности вытеснения остаточной нефти из заводненного пласта нефтевытесняющими агентами - продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, образующихся непосредственно в поровом пространстве нефтяного пласта за счет активизации микрофлоры. Нефтевытесняющими агентами являются жирные кислоты, спирты, альдегиды, кетоны, а также газы С02, СН4, Н2, способствующие разжижению нефти и увеличивающие ее подвижность. При отсутствии микрофлоры предусматривается введение соответствующих микроорганизмов (рисунок 5.1). Таблица 5.1 – Сводная таблица по дополнительной добыче нефти в результате применения микробиологических технологий повышения нефтеотдачи ОАО «НИИнефтепромхим» [9]
Технология циклическая, состоит из 4 циклов закачки, растворов солей азота, фосфора и биостимулятора. При первом-втором циклах предусматривается закачка аэрированных растворов солей и биостимулятора, активизирующих бактерий, которые приводят к деградации остаточных в призабойной зоне углеводородов и образованию из них низкомолекулярных жирных кислот, спиртов, альдегидов и биополимеров. При третьем-четвертом циклах предусматривается закачка раствора соли, активизирующей другую микрофлору, способствующую образованию газообразных нефтевытесняющих агентов. По мере продвижения по пласту промежуточные продукты жизнедеятельности микроорганизмов производят доотмыв остаточной нефти. Дополнительная добыча нефти по всем видоизменнным микробиологическим технологиям составила 24-37,7 % от общей добычи по участку (таблица 5.1, рисунок 5.2)  Рисунок 5.1 – Схема вытеснения нефти в пласт продуктами жизнедеятельности микроорганизмов [5]  Рисунок 5.2 – Оценка эффективности микробных обработок с учетом различных формул расчета (Ромашкинское месторождение I участок) [5] 1–Qв/QН=f(τ); 2 – QН= f(lnQm); 3 – QН= f(1/  ); 4 – QН= f(1/lQж); 5 –QНQЖ=[(Q); 6 – доп.добыча нефти, определенная прямыми расчетами; 7 –средняя доп.добыча нефти; 8 – общая добыча нефти по участку.Усовершенствование микробиологической технологии направлено, кроме доотмыва нефти продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, на вовлечение в активную разработку неохваченных водопроницаемых зон, выравнивание фронта вытеснения и ограничение притока воды к добывающим скважинам. С этой целью в пласт рекомендуется вводить дополнительно материал, который является не только питательной средой для микроорганизмов, но и обладает ограничивающим свойством. Исследование эффективности композиционной системы проводилось на моделях нефтяного пласта, составленных из двух разнопроницаемых гидродинамически несвязанных пропластков. Результаты проведенных испытаний на моделях пласта показали, что применение композиционной системы приводит к уменьшению проницаемости пласта в 9-10 раз. Это уменьшение сохраняется при прокачке двух объемов жидкости через пласт. Затем начинается постепенное восстановление фильтрационных характеристик (рисунок 5.3, 5.4). В одном из вариантов эксперимента введение композиционной системы привело к тому, что некоторое время фильтрация через низкопроницаемый пропласток больше, чем через высокопррницаемый. Последнее обусловило величину остаточной нефтенасыщенности по пласту 19,9 % и увеличение коэффициента нефтенасыщенности от 40,5 до 75,4 %, т.е. обеспечило прирост коэффициента нефтевытеснения на 34,9 %.  Рисунок 5.3 – Характеристики вытеснения нефти из двухслойной модели пласта (модель 2) [4] Рисунок 5.4 – Распределение фильтрационных потоков по пропласткам (модель 2) [4] II направление - микробиологический метод борьбы с парафино-отложениями. В результате жизнедеятельности УОБ на АСПО образуются вещества, обладающие комплексными разрушающими, отмывающими и ингибирующими свойствами. Положительный эффект при использовании технологии проявляется в увеличении межочистного периода (МОП) с 1-2 до 6-12 месяцев и в облегчении проведения подземного ремонта скважин. В среднем после обработки скважина не нуждается в дополнительных промывках до 4-6 месяцев, но в зависимости от условий этот период может варьировать от 4 до 12 месяцев (рисунок 5.5). ОПР по очистке скважин от АСПО с использованием микробиологической технологии НИИнефтепромхим проводит в ОАО «Татнефть» с 1992 г. (всего обработано 150 скважин). Успешность технологии составила 63-76 %. III направление - одной из причин загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами является сероводородная коррозия, вызываемая СВБ. Длительная закачка в пласт пресной воды для поддержания пластового давления способствовала размножению СВБ в пластовых условиях. Оборудование и трубы, срок эксплуатации которых обычно составляет 10-12 лет, по причине микробиологической коррозии выходят из строя через 2-3 года. Поэтому контроль за уровнем зараженности объектов СВБ является важным и необходимым мероприятием. В институте разработаны и выпускаются тесты для идентификации СВБ в пластовых жидкостях. Эти тесты позволяют определить не только наличие СВБ, но и их количество. При необходимости они позволяют подобрать дозу бактерицида. Эти тесты закупаются нефтяниками Пермской области и Сибири. В институте разработан бактерицид Сульфан, подавляющий СВБ в концентрации 50-100 мг/л. IV направление - очистка почвы и водной поверхности от нефти и нефтепродуктов. Разработаны технологии для решения этой проблемы на основе предварительного сбора их адсорбентом и далее при необходимости с применением микроорганизмов. В зависимости от степени загрязнения рекомендуются разные технологии, основанные на предварительном сборе нефти техникой или адсорбентом, далее с помощью УОБ предусматривается разрушение остаточной нефти.  Рисунок 5.5 – Диаграмма обработок добывающих скважин [4] 5.1 Влияние гипергенных и катагенных процессов на реологические свойства нефтей Известно, что нефти, приуроченные к различным нефтеносным комплексам и горизонтам, по своим физико-химическим свойствам отличаются друг от друга. Эти различия обусловлены как неодинаковыми условиями нефтегазообразования и нефтегазонакопления (миграции), так и влиянием процессов каталитического и гипергенного изменения. Исходный тип нефти, т. е. малоизмененная первичная нефть, обладает низким коэффициентом метаморфизма, имеет высокий удельный вес. В бензиновых фракциях таких нефтей преобладают циклические углеводороды. По Н. Б. Вассоевичу и Г. А. Амосову (1953), в природе существуют, по крайней мере, 3 пути дальнейших изменений исходной нефти: катагенный, гипергенный и миграционно-фильтрационный, каждый из которых отличается определенным набором признаков. При катагенном изменении наблюдается уменьшение удельного веса нефти, асфальтово-смолистых компонентов и увеличение содержания бензинов, а в последних — увеличение метановых углеводородов. Процессы фильтрационного фракционирования при миграции сопровождаются адсорбцией высокомолекулярных (асфальтово-смолистых) соединений в породе. Для таких нефтей характерно низкое содержание смол и асфальтенов. Показателем гипергенного изменения может служить высокое содержание метановых углеводородов в бензине, выкипающем при 150°С, при высоком удельном весе нефти и повышенном содержании в ней асфальтово-смолистых веществ. Из сказанного следует, что высокий удельный вес может характеризовать не только недостаточную превращенность (зрелость) нефти, но и степень ее вторичных изменений (Т. А. Ботнева, 1970). Для геохимически зрелого месторождения свойственна полная восстановленность всех соединений (газовые месторождения, почти целиком состоящие из метана). Месторождение «стареет» под влиянием окислительных условий. Для этой стадии наряду с углеводородами характерно присутствие различных гетеросоединений, в значительной своей части новообразованных. Следовательно, геохимическая зрелость и старость месторождения нефти и газа при прочих равных условиях не зависят от геологического времени формирования скопления углеводородов, а отражает сдвиг восстановительных и окислительных условий пластовой системы в ту или инуюсторону. В силу особенностей своего состава нефть может сохраняться длительное геологическое время только в условиях строго восстановительной обстановки в пласте. Естественной и наиболее благоприятной для существования нефтяной залежи является среда с высоким восстановительным потенциалом. По В.М.Сенюкову (1959), стадия формирования и первоначального существования нефтяной залежи характеризуется отрицательными значениями Eh* порядка 500—800 мв. Подавляющее большинство промышленно-нефтеносных горизонтов находится вне сферы влияния различных окислителей (кислород, кислородные соединения металлов и т. п.). Однако разработка нефтяных месторождений с широким применением заводнения путем закачки пресных и сточных вод, как правило, сопровождается искусственным внедрением в залежи растворенного кислорода, содержание которого достигает величины 10 мг/л. Основной причиной насыщения кислородом промысловых сточных вод является добавление пресной воды при подготовке нефти или смешение пресных и сточных вод при закачке в пласт. Кислород является наиболее энергичным окислителем, принадлежащим к самым распространенным элементам земной коры. Значение его для геохимических процессов, особенно для гипергенных и биогенных условий, очень велико. Кроме кислорода окислителями могут быть соединения Fe+3, Mn+4, N+5, F2, Cl2, S0. Отсюда окисление нефтей может происходить либо за счет свободного молекулярного кислорода (аэробное окисление), либо за счет связанного кислорода сульфатов, нитратов, окислов и др. (анаэробное окисление) и представляет собой отклонение от основного пути эволюции нефтей в природе, ведущего к метанизации. Естественно, если аэробное окисление нефтей ограничено зоной, где имеется молекулярный кислород, то анаэробное окисление зависит от наличия способных к восстановлению кислородосодержащих веществ и существования специфических бактерий на соответствующих глубинах. Процессы окисления в статическом состоянии залежей, по-видимому, имеют ограниченное влияние на изменение нефтей и затрагивают только зону водонефтяного контакта. Искусственно создаваемый водо- или массообмен (добыча — закачка) при разработке и эксплуатации месторождения приводит к большой подвижности системы, и масштабы поступления окислителя становятся огромными. Изменение типа нефти при интенсивной разработке залежи оказывается вполне вероятным, если скорость окисления нефти превышает скорости процессов естественного метаморфизма. Глубины и масштабы изменений будут зависеть от количества и агрессивности окислителя, от степени превращенности и запасов нефти, темпов разработки месторождения и т. д. Роль минеральных катализаторов при абиогенном окислении и различных ферментов при биологическом окислении сводится к активированию молекулярного кислорода. Известно, что двухатомная молекула кислорода сама по себе инертна: практически не идет прямая реакция молекулы кислорода даже с молекулой водорода. Под действием катализаторов или ферментов происходит разрыв одной связи, соединяющей два атома кислорода, в результате которого образуется активный свободный радикал —О—О—. Характер изменения нефтей различной степени превращенности под действием кислорода различается как по составу углеводородной части, так и содержанию асфальтово-смолистых веществ. Малопревращенные нефти приобретают все более смолистый характер при метановом типе углеводородной части, в то время как окисление глубокопревращенной нефти не приводит к значительному осмолению, хотя углеводородная часть также будет относительно обогащена углеводородами нормального строения среднего и низкого молекулярного веса. * Положительное значение Eh означает, что данная система является более окисленной по сравнению со стандартной водородной системой, а отрицательное значение ОВП свидетельствует, что данная система является восстановленной по сравнению со стандартной водородной системой. Если Eh=0, то это значит, что имеет место стабилизация окислительно-восстановительных процессов. Большое значение для окислительных превращений нефти имеют также количество и темпы поступления кислорода, и его окислительный потенциал. Увеличивается удельный вес, глубоко меняется состав исходной нефти за счет образования смолистых веществ и продуктов кислого характера, если в залежь поступает значительное количество кислорода. При широком контакте нефти с избытком кислорода будут наблюдаться и наибольшие скорости окисления. Тяжелые, высокосмолистые, и высокосернистые нефти, содержащие максимальное количество активных высокомолекулярных соединений, отличаются исключительной чувствительностью к малейшим изменениям геохимической обстановки среды. Они подвержены наибольшему изменению своих свойств под влиянием окислителей. А нефть с положительными значениями Eh, способная сама воздействовать на высоковосстановленные элементы, значительно меньше подвержена влиянию кислорода. Обычно эти нефти малосмолистые, обладающие низким удельным весом. По данным Л. А. Гуляевой активное повышение Eh на 45—60 мв вызывает девонская нефть, турнейская, башкирская и верейская нефти. Для них среда с потенциалом до +250 мв не является окислительной. Все они характеризуются малым содержанием серы и большим выходом светлых продуктов. Неограниченный доступ кислорода и других окислителей в результате длительной закачки вод в процессе разработки и эксплуатации месторождения ведет к асфальтизации и осмолению нефтей и, рано или поздно, может привести к потере подвижности, омертвению нефтей и полному превращению их в асфальтоподобные вещества. Примеры воздействия поверхностных вод и воздуха (кислорода) на нефть достаточно широко описаны в литературе: месторождения мальты и асфальтов; запечатанный асфальтом нефтеносный горизонт, выходящий на дневную поверхность; утяжеление нефти в зоне контакта с водой, наблюдаемое в нефтяных залежах (B.C.Мелик-Пашаев, И.О.Брод и Н. А. Еременко, 1957; А. Р. Тимергазин, 1960; А. А. Карцев, 1969; И. М. Старобинец, 1956, 1966). Проведенная нами систематизация результатов около 3000 анализов нефтей месторождений Башкирии показала, что с ростом обводненности добываемой жидкости растет оптическая плотность, удельный вес и вязкость нефтей, увеличивается содержание асфальтово-смолистых веществ (рисунок 5.6, 5.7, 5.8). Наибольшие изменения наблюдаются на месторождениях нижнекаменноугольного возраста (Арланского, Манчаровского и др.) с повышенной плотностью и вязкостью нефтей. Практика нефтедобывающей промышленности Башкирии свидетельствует о том, что наибольший эффект от заводнения был получен при разработке девонских месторождений с малосмолистыми и легкими нефтями. Действительно, активных компонентов в девонской (туймазинской) нефти намного меньше, чем в нефтях терригенных толщи нижнего карбона. Причем основное воздействие растворенного кислорода принимают на себя ионы закисного железа, содержание которого в пластовых водах достигает 200 мг/л. Двухвалентное железо, связывая молекулярный кислород, переходит в окисную форму с образованием гидроокисного железа Fe(OH)3, выпадающего в осадок.  Рисунок 5.6 – Зависимость оптической плотности нефтей от обводненности скважин некоторых месторождений Башкортостана [8]  Рисунок 5.7 – Зависимость вязкости нефтей от обводненности скважин некоторых месторождений Башкортостана [8]  Рисунок 5.8 – Зависимость удельного веса нефтей Башкортостана от содержания общей серы [3] Наблюдения, проведенные Л.А. Павловой (1965) на Туймазинском, В.В.Девликамовым и И.Л. Мархасиным (1969, 1970) на Манчаровском и других месторождениях Башкирии, В.П. Лиходедовым с соавт. (1970) на Ромашкино, А.Г. Ковалевым и И.А. Поваровым (1970) на месторождениях Оренбургской области, Л. А. Соколовым и Н.П. Лебединцем (1970) на Грозненских и Ставропольских месторождениях, подтверждают, что, при разработке и эксплуатации месторождений с применением различных методов воздействия на пласты, нефти значительно изменяют свои физико-химические свойства. Изучение литературного материала показывает, что наиболее распространенными критериями диагностики окисленных нефтей являются повышенное содержание смолисто-асфальтовых компонентов, высокий удельный вес, большая кислотность и малое содержание бензиновых фракций и их преимущественно метановый характер. Спектральные методы исследования, получившие широкое распространение в последние годы, позволяют достаточно четко разделять нефти окисленные от нефтей, не подвергавшихсявторичным изменениям. С.Р. Сергиенко E.А. Глебовская и др. отмечают, что при окислении нефтей на ИК-спектре появляется максимум при 1720 см-1, соответствующий колебаниям СО-группы. В спектрах нефтей и нефтепродуктов, не подвергшихся окислению, СО-группа, как правило, отсутствует. Т.А. Ботневой и Н.С. Шуловой на примере нефтей месторождений Западного Предкавказья показано, что, чем больше окислена нефть, тем выше процент в ней соединений с карбонильной группой. При значительных масштабах окисления (когда соединений с СО-группой больше 1 %) наблюдаются существенные изменения в химическом составе нефтей, и, в частности, смолисто-асфальтовой части. Авторы указывают на явное преобладание спиртобензольных смол над бензольными и повышенное содержание асфальтенов. В смолах сильно окисленных нефтей снижается отношение CH/О+N+S. При малых масштабах окисления ощутимых изменений в составе нефтей не наблюдается, единственным критерием их окисленности служит наличие полосы поглощения СО-группы в ИК-спектрах. Согласно Г.П. Курбскому, критерием окисленности может служить также отношение С/Н в асфальтенах. Для типично окисленной нефти, по мнению С.П. Максимова (1964), характерным является преобладание асфальтенов над смолами, отсутствие углеводородов изостроения и др. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Федеральный закон технический регламент О безопасности трубопроводов промысловых и магистральных для транспортировки жидких и газообразных углеводородов |
 |
Сергей Матвеев cto, Технический директор Местоположение Управление проектами, Управление продуктами, Управление людьми, Построение команды, Управление разработкой, Проектное планирование,... |
|
Нефтяная компания Дополнительные мероприятия по обеспечению безопасности дорожного движения в зимних условиях 17 |
|
Нефть определение углеводородов с 1 с 6 методом газовой хроматографии гост 13379-82 Настоящий стандарт устанавливает метод определения углеводородов с 1 С6 с массовой долей более 0,01 в нефти, подготовленной по гост... |
|
Отчет ООО дук «Медвежья Долина» ... |
|
Российской федерации федеральное агентство по образованию Первая редакция. – М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, Координационный совет учебно-методических... |
|
Открытое акционерное общество «Научно-технологическая компания «Российский... |
|
На оказание научно-технических услуг по добровольной сертификации Акционерное общество «Научно-технический центр Единой энергетической системы» (ао «нтц еэс») |
|
Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (Россия), далее именуемое «Продавец», в лице Директора Департамента трейдинга... |
|
«национальный медицинский исследовательский центр «межотраслевой... Национальный медицинский исследовательский центр межотраслевой научно-технический комплекс |
|
Управление образования администрации г. Белгорода Белгородский региональный институт повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов |
|
Акционерное общество научно-технологическая компания «Российский... |
|
Открытое акционерное общество «Научно-технологическая компания «Российский... |
|
Положение о 2-й Всероссийской практической конференции «Управление... Настоящее положение устанавливает порядок организации и проведения Всероссийской практической конференции «Управление образованием... |
|
Руководство по эксплуатации ацпр. 407154. 014 Рэ Руководство по эксплуатации предназначено для изучения принципа действия и устройства расходомера ультразвукового с накладными излучателями... |
|
Руководство по эксплуатации ацпр. 407154. 014 Рэ Руководство по эксплуатации предназначено для изучения принципа действия и устройства расходомера ультразвукового с накладными излучателями... |