СПОСОБ ОБРАБОТКИ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА С ПОМОЩЬЮ МИКРООРГАНИЗМОВ Российский патент 1998 года по МПК E21B43/22 C12N1/26 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к способам обработки нефтяного пласта с помощью микроорганизмов и волнового воздействия с целью увеличения нефтеотдачи.

Известен способ вытеснения нефти с помощью микроорганизмов, который характеризуется тем, что в пласт закачивают смесь биологически активного субстрата, смешанного с полиакриламидом и водой. В качестве биологически активного субстрата используют активный ил или продукт производства биохимического комбината, содержащие микроорганизмы. Перед смешиванием с полиакриламидом и водой биологически активный субстрат обрабатывают ультразвуком в течение 15-120 с. Достигаемый при этом эффект заключается в повышении охвата пласта воздействием за счет улучшения фильтруемости закачиваемого агента (RU 2068950 C1, E 21 B 43/22, 1996).

Недостатками известного способа являются его многостадийность, трудоемкость и недостаточно высокая эффективность.

Задачей изобретения является повышение эффективности обработки нефтяного пласта, а именно увеличение нефтеотдачи пласта за счет обработки его микроорганизмами.

Новым в способе является то, что культуру углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) подвергают волновому воздействию с частотой 16-30000 Гц.

Другим отличием способа является то, что для интенсификации жизнедеятельности микроорганизмов их подвергают волновому воздействию с частотой 16-20000 Гц, причем сначала их подвергают воздействию волнами с частотой более 1000 Гц, а затем менее 1000 Гц, а в качестве химреагента закачивают неионогенное поверхностно-активное вещество или соли щелочных металлов жирных кислот с числом атомов C до 6.

Еще одним отличием способа является то, что для разрушения микроорганизмов в пласте их подвергают волновому воздействию с частотой от 20000 до 30000 Гц.

В результате деятельности УОМ в пласте происходит целый ряд процессов, увеличивающих нефтеотдачу.

Как показали проведенные лабораторные исследования, обработка микроорганизмов, нанесенных на твердую (минеральную) фазу, волнами частотой от 16 до 20000 Гц способствует интенсификации их жизнедеятельности. В частности, для УОМ, используемых для повышения нефтеотдачи, обработка волновым воздействием с указанными выше характеристиками приводит к увеличению их биомассы в 2,5 раза.

Кроме того, волновая обработка микроорганизмов в указанном интервале частот вызывает дезинтеграцию их агрегатов, а следовательно, способствует более полному проникновению их в пласт, при этом также интенсифицируется приток питательных веществ к клеткам, в результате растет активность микробных сообществ.

Этому же способствует еще одно последствие обработки микроорганизмов волновым воздействием - микроорганизмы более полно десорбируются с поверхности минеральных частиц породы и проникают в поры пласта.

Режим волновой обработки микроорганизмов в пласте, а именно сначала волнами частотой более 1000 Гц, а затем менее 1000 Гц, вытекает из следующего. Поскольку, как известно, коэффициент затухания волновых процессов в пористых средах возрастает с увеличением частоты возбуждаемых колебаний, то логично применение высокочастотных колебаний (более 1000 Гц) для интенсификации аэробных микробиологических процессов, которые реализуются в приствольной части пласта около нагнетательной скважины, в которой происходит микробиологическое аэробное окисление нефти с образованием конечных и промежуточных продуктов этого биоокисления, полезных для повышения нефтеотдачи (спирты, жирные кислоты, CO₂, экзополисахариды); применение низкочастотного волнового воздействия (менее 1000 Гц) интенсифицирует МБВ на более удаленных от ствола нагнетательной скважины участках пласта, где реализуется анаэробное МБВ (анаэробное окисление, метаногенез, бродильные процессы) с образованием метана, водорода, а также спиртов, жирных кислот, экзополисахаридов, способствующих повышению нефтеотдачи.

Таким образом, меняя частоту волнового воздействия, можно избирательно интенсифицировать аэробные или анаэробные процессы в пласте.

Закачка ПАВ также приводит к усилению общего эффекта, т.к. способствует лучшему отмыванию нефти из пласта и более эффективной очистке призабойной зоны. За счет активизации капиллярных сил как под воздействием ПАВ, так и в результате волнового воздействия микроорганизмы могут проникать в неохваченные зоны пласта.

При использовании в качестве химреагента солей щелочных металлов жирных кислот происходят постоянная генерация и нейтрализация длинноцепочечных органических кислот, обладающих поверхностно-активными свойствами.

Воздействие на микроорганизмы волнами с частотой свыше 20000 Гц приводит к их уничтожению, что позволяет избирательно "стерилизовать" нефтяной пласт, например призабойную зону добывающей скважины.

Испытания предлагаемого способа в лабораторных условиях показали следующее.

Использовались следующие материалы и средства:
- в качестве аэробных УОМ - Rhodococcus erythropolis;
- колбы с минеральной средой и бутиратом в качестве органического субстрата;
- в качестве источника излучения с частотой от 16 до 20000 Гц - FM тюнер с усилителем мощностью 0,1 кВт;
- продолжительность воздействия - 48 часов.

В результате волнового воздействия на УОМ по предлагаемому способу их численность за время эксперимента увеличилась с 10⁷ кл/мл до 2,5•10⁸ кл/мл, т.е. в 25 раз. Степень агрегированности была 1/12.

В другом эксперименте использовалась пористая среда - трубки, набитые кварцевым песком. Источник излучения - тот же, что и в предыдущем опыте, общая продолжительность воздействия - 10 часов.

Трубки с пористой средой заполняли минеральной средой, содержащей бутират в качестве органического субстрата и микроорганизмы Rhodococcus erythropolis, численностью - 10⁷ кл/мл и оставляли закрытыми в течение 1 суток. Затем одна из трубок подвергалась воздействию в течение 1 часа, и содержимое трубок переносили в колбы. В жидкости анализировали содержание микроорганизмов. Конечная численность УОМ достигла 4•10⁷ кл/мл и после обработки отмечалась десорбция микроорганизмов с поверхности твердой фазы, в то время как при отсутствии воздействия на УОМ основная масса микроорганизмов осталась на твердой фазе.

В промысловых условиях способ осуществляют следующим образом.

На участке нефтяного пласта, разбуренного как минимум одной нагнетательной и одной добывающей скважинами, на поверхности в специальных емкостях готовят водный раствор питательных веществ, например диаммофоса, концентрацией 0,05-0,1%, туда же добавляют расчетное количество одного из двух реагентов - ПАВ типа АФ-12 либо соль щелочного металла жирной кислоты, например ацетат натрия. В этот раствор вводят культуру УОМ.

С помощью насосного агрегата типа ЦА-320 готовую суспензию закачивают в скважину, причем при закачке суспензию аэрируют путем монтажа в линию нагнетания трубчатого аэратора жидкости или путем обвязки линии нагнетания с передвижным компрессором типа СД9/101.

Далее в зависимости от вида скважины способ осуществляют в двух вариантах. В нагнетательную скважину, работающую в режиме циклической закачки воды, через установленную колонну НКТ на кабеле спускают источник волнового воздействия, например магнитострикционный излучатель акустических волн, возбуждают поле упругих колебаний в диапазоне частот от 1000 Гц до 20000 Гц и закачивают аэрированную суспензию УОМ в растворе питательных веществ в призабойную зону продуктивного пласта. Излучатель акустических волн перемещают вдоль обрабатываемого интервала, интенсифицируя тем самым те или иные процессы в различных пропластках продуктивного пласта. Перед вводом скважины в режим закачки воды волновое воздействие ведут с частотой от 1000 Гц до 16 Гц для активации анаэробных микробиологических процессов на удаленных участках призабойной зоны продуктивного пласта.

В добывающую скважину источник волнового воздействия спускают на технологических трубах (при использовании, например, гидродинамического излучателя) или на кабеле через колонну НКТ (например, магнитострикционный излучатель) и устанавливают против продуктивного пласта. Во время закачки суспензии УОМ в призабойную зону продуктивного пласта источник волнового воздействия (частота от 1000 Гц до 20000 Гц) перемещают вдоль обрабатываемого интервала, регулируя тем самым охват и глубину аэробного микробиологического воздействия на продуктивный пласт и направленно интенсифицируя микробиологические процессы в призабойной зоне. Затем переходят на воздействие волнами в диапазоне частот от 1000 Гц до 16 Гц для более глубокой микробиологической обработки продуктивного пласта за счет интенсификации анаэробных микробиологических процессов. Обработку призабойной зоны добывающей скважины завершают воздействием полем упругих колебаний с частотой от 20000 Гц до 30000 Гц для разрушения живых клеток анаэробных микроорганизмов с целью предотвращения нерегулируемых микробиологических процессов в системе сбора, подготовки и транспорта нефти.

Способ позволяет усилить микробиологическое воздействие на пласт без существенного увеличения затрат.

Способ характеризуется волновым воздействием на микроорганизмы в пласте. Их подвергают волновому воздействию с частотой 16 - 30000 Гц. Для интенсификации микроорганизмов используется частота предпочтительно 16 - 20000 Гц. Сначала воздействуют волнами с частотой более 1000 Гц, а затем менее 1000 Гц. В суспензию микроорганизмов добавляют неионогенное ПАВ или соли щелочных металлов жирных кислот с числом атомов С до 6. Для разрушения микроорганизмов в пласте используют волновое воздействие с частотой 20000 - 30000 Гц. Технический результат способа заключается в повышении нефтеотдачи. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ обработки нефтяного пласта с помощью микроорганизмов, отличающийся тем, что микроорганизмы в пласте подвергают волновому воздействию с частотой 16 - 30000 Гц. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для интенсификации жизнедеятельности микроорганизмов их подвергают волновому воздействию с частотой 16 - 20000 Гц, причем сначала воздействуют волнами с частотой более 1000 Гц, а затем менее 1000 Гц. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в суспензию микроорганизмов добавляют неионогенное поверхностно-активное вещество или соли щелочных металлов жирных кислот с числом атомов углерода до 6. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем что для разрушения микроорганизмов в пласте их подвергают волновому воздействию с частотой 20000 - 30000 Гц.