СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОЦИДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗАРАЖЕННЫЙ МИКРОФЛОРОЙ НЕФТЯНОЙ ПЛАСТ Российский патент 1997 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к способам оценки биоцидных свойств реагентов, в частности биоцидного воздействия на зараженный микрофлорой нефтяной пласт.

Известен способ количественного учета микроорганизмов почвы и, соответственно, их подавления биоцидами, методом предельных разведений на жидких питательных средах [1] Недостатком способа является исследование процессов в идеальной среде.

Известен способ контроля микробиологической зараженности нефтепромысловых вод и оценки защитного и бактерицидного действия реагентов на нефтяной пласт, предусматривающий наблюдение процессов в пробе изливаемой жидкости [2
прототип] Недостатком прототипа является отсутствие учета непосредственного влияния пористой среды на процесс подавления микроорганизмов. В то же время необходимость этого учета очевидна, так как именно на поверхности пористой среды, подверженной процессам диффузии, формируется биопленка, представляющая собой колонии адсорбированных микроорганизмов с продуктами их жизнедеятельности. Соответственно по прототипу способ определения биоцидного воздействия на нефтяной пласт недостаточно надежен.

Решаемая предлагаемым изобретением задача повышение надежности способа определения эффективности биоцидного воздействия на нефтяной пласт. Техническим результатом явится получение надежных параметров для определения биоцидной эффективности кинетических констант процесса подавления микроорганизмов биоцидами в пористой среде.

Поставленная задача достигается тем, что образец пористой среды предварительно загрязняют микрофлорой путем фильтрации культуральной жидкости до стабилизации процесса закупорки пор образца, после чего фильтруют биоцид в определенном режиме, фиксируют переменную характеристику его фильтрации и осуществляют контроль процесса подавления микроорганизмов в пористой среде по кинетическим константам процесса, определяемым из зависимости:

где Y фиксируемая переменная характеристика фильтрации биоцида;
Y_o то же для фильтрации через образец пористой среды с максимальной степенью закупорки пор;
K, n кинетические константы процесса подавления микроорганизмов в пористой среде, K в мин^-n,
τ время биоцидного воздействия, мин.

причем исследованные в разных пористых средах биоциды располагают по эффективности в соответствии с величинами найденных кинетических констант.

В качестве фиксируемой переменной характеристики фильтрации биоцида используют перепад давления при постоянном расходе фильтруемого биоцида; или расход фильтруемого биоцида при постоянном перепаде давления.

Знак при экспоненте в зависимости (1) определяется типом фиксируемой переменной. По мере очистки образца от микрофлоры объем фильтруемого биоцида увеличивается (знак "+" при объеме), а давление снижается (знак "-" при давлении).

Процесс фильтрации биоцида через образец пористой среды, зараженный микрофлорой, по мнению авторов, может быть описан с точки зрения представлений топохимии, зависимостью (1), подобной уравнениям типа Аврами-Ерофеева.

Способ осуществляется следующей последовательностью операций:
1. Отбор образца пористой среды и его загрязнение микрофлорой путем фильтрации культуральной жидкости до стабилизации процесса закупорки под образца.

2. Фильтрация биоцида через подготовленный по п. 1 образец в определенном режиме и фиксирование переменной характеристики фильтрации.

3. Нахождение кинетических констант процесса подавления микроорганизмов в пористой среде КиП из зависимости (1).

4. Сравнение исследованных биоцидов по величинам найденных кинетических констант.

Примеры конкретного осуществления способа.

Пример 1. Исследование эффективности биоцида ЛПЭ-11.

Лабораторный эксперимент по фильтрации выполнен на установке постоянных перепадов давления, контролируемым параметром служит расход жидкости.

В качестве пористой среды используют пористую среду Усть-Балыкского месторождения, которую загрязняют культуральной жидкостью, содержащей модельное сообщество углеводородоокисляющих, сульфатовосстанавливающих и гетеротрофных бактерий в равном соотношении накопительных культур. Культуральную жидкость фильтруют до максимального снижения проницаемости и достижения максимального перепада давления DP 2,4 атм. Определяют соответствующий расход V_o 5 мл.

Динамика изменения расхода фильтруемого биоцида с течением времени представлена в табл. 1.

Определяют константы скорости, характеризующие влияние биоцида на процесс фильтрации, из зависимости (1) методом наименьших квадратов: K 0,1218 мин^-n; n 0,3694.

Из результатов, приведенных в табл. 1, следует, что максимальная ошибка в определении объема фильтрации по кинетическим константам составляет 6,1 мл.

Таким образом, определенные константы адекватно и достоверно описывают биоцидную активность ЛПЭ-11.

Пример 2. Исследование эффективности этанола.

Пористая среда Усть-Балыкского месторождения приготовлена как в примере 1. Лабораторный эксперимент выполняется на установке постоянных перепадов давления, контролируемый параметр расход жидкости ΔP 7,0 атм.

Определяют объем продавливаемой культуральной жидкости, соответствующий фильтрации до ввода биоцида в пористую среду: V_o 10 мл.

Динамика изменения расхода фильтруемого биоцида с течением времени представлена в табл. 2.

Результаты сопоставления объемов, рассчитанных по уравнению на основе констант и экспериментально определенных, приведены в табл. 2.

По результатам измерения объемов аналогично примеру 1 методом наименьших квадратов рассчитывают константы:
K 0,04215 мин^-n; n 0,63388
Из результатов, приведенных в табл. 2, следует, что максимальная ошибка в определении объема фильтрации эталона по кинетическим константам составляет 6,02 мл и лежит в естественных пределах ошибки эксперимента. Таким образом, определенные константы адекватно и достоверно описывают биоцидную активность этанола.

Сравнение биоцидной эффективности исследованных ЛПЭ-11 и этанола наглядно можно провести сравнением вычисленных объемов по формуле:

Например, при V_o 100 мл, τ = 120 мин, K, n найденных для каждого из биоцидов получим:
V_ЛПЭ-11 204,2; V_{этанола} 240,1,
что указывает на более высокую биоцидную эффективность этанола по сравнению с ЛПЭ-11.

Пример 3. Исследование эффективности этанола.

Пористая среда извлечена из нефтяного пласта БС₁₀ Южно-Сургутского месторождения, загрязнена фильтрацией активного ила до максимального перепада давления: ΔP_o 292 мм рт. ст.

В качестве переменной фильтрации измеряют перепад давления при постоянном расходе биоцида V 100 мл.

Динамика изменения перепада давления в процессе фильтрации представлена в табл. 3.

Определяют константы скорости, характеризующие влияние биоцида на процесс фильтрации, аналогично примерам 1 2 из зависимости:

методом наименьших квадратов: K 0,00646 мин^-n; n 1,0942. Из результатов, приведенных в табл. 2, следует, что максимальная ошибка в определении давления фильтрации этанола по кинетическим константам составляет 5,0 мм рт. ст. что находится в пределах ошибки эксперимента. Таким образом, определенные константы адекватно и достоверно описывают биоцидную активность биоцида.

Предлагаемый способ определения эффективности биоцидного воздействия на нефтяной пласт надежен и промышленно применим, так как используется доступное лабораторное оборудование. Расчеты могут быть выполнены без применения ЭВМ.

Источники информации
1. Аникеев В. В. Лукомская К.А. Руководство к практическим занятиям по микробиологии. М. Просвещение, 1983, с. 69.

2. РД 39-3-973-83. "Методика контроля микробиологической зараженности нефтепромысловых вод и оценка защитного бактерицидного действия реагентов" Уфа, ВНИИСПТнефть, 1984.

Способ определения эффективности биоцидного воздействия на зараженный микрофлорой нефтяной пласт относится к способам оценки биоцидных свойств реагентов, в частности биоцидного воздействия на зараженный микрофлорой нефтяной пласт. Решаемая изобретением задача - повышение надежности способа определения эффективности биоцидного воздействия на нефтяной пласт. Техническим результатом явится получение надежных параметров для определения биоцидной эффективности - кинетических констант процесса подавления микроорганизмов биоцидами в пористой среде. Поставленная задача достигается тем, что образец пористой среды предварительно загрязняют микрофлорой путем фильтрации культуральной жидкости до стабилизации процесса закупорки пор образца, после чего фильтруют биоцид в определенном режиме, фиксируют переменную характеристику его фильтрации и осуществляют контроль процесса подавления микроорганизмов в пористой среде по кинетическим константам процесса, определяемым из зависимости: (1), где Y - фиксируемая переменная характеристика фильтрации биоцида; Y_o - то же для фильтрации через образец пористой среды с максимальной степенью закупорки пор; K, n - кинетические константы процесса подавления микроорганизмов в пористой среде, K в мин^-n, τ - время биоцидного воздействия, мин, причем исследованные в разных пористых средах биоциды располагают по эффективности в соответствии с величинами найденных кинетических констант. В качестве фиксируемой переменной характеристики фильтрации биоцида используют перепад давления при постоянном расходе фильтруемого биоцида; или расход фильтруемого биоцида при постоянном перепаде давления. Предлагаемый способ определения эффективности боцидного воздействия на нефтяной пласт надежен и промышленно применим, так как используется доступное лабораторное оборудование. Расчеты могут быть выполнены без применения ЭВМ. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ определения эффективности биоцидного воздействия на зараженный микрофлорой нефтяной пласт путем контроля процесса подавления микроорганизмов, отличающийся тем, что образец пористой среды предварительно загрязняют микрофлорой путем фильтрации культуральной жидкости до стабилизации процесса закупорки пор образца, после чего фильтруют биоцид в определенном режиме, фиксируют переменную характеристику его фильтрации и контроль процесса подавления микроорганизмов в пористой среде осуществляют по кинетическим константам процесса, определяемым из зависимости
,
где Y фиксируемая переменная характеристика фильтрации биоцида;
Y₀ то же для фильтрации через образец пористой среды с максимальной степенью закупорки пор;
К, n кинетические константы процесса подавления микроорганизмов в пористой среде; К в мин^- n,
τ - время биоцидного воздействия, мин,
причем исследованные в разных пористых средах биоциды располагают по эффективности в соответствии с величинами найденных кинетических констант. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фиксируемой переменной характеристики фильтрации биоцида используют перепад давления при постоянном расходе фильтруемого биоцида.