СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки нефтяных месторождений, и может быть использовано при разработке обводненной неоднородной залежи нефти в условиях высоких температур.

Известен способ снижения проницаемости высокопроницаемых зон и трещин пласта закачкой состава на основе лузги гречки (см. патент РФ N2110668, МКИ E 21 В 33/13, публ. 1998 г.). Однако данный способ направлен лишь на изоляцию высокопроницаемых зон или трещин пласта.

Известен способ микробиологического отделения нефти от горной породы, включающий закачку в нефтесодержащие пласты водного экстракта льносоломы (см.авт.свид. СССР N1640378, МКИ E 21 В 43/22, публ. 1991 г.).

Известный способ недостаточно эффективен при разработке обводненных неоднородных по проницаемости нефтяных пластов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ разработки нефтяного месторождения, включающий закачку в пласт состава, содержащего углеводородокисляющие бактерии, органическое удобрение, диаммоний фосфат и воду (см. патент РФ N 2078916, МКИ E 21 В 43/22, публ. 1997 г.).

Данному способу присущи следующие недостатки: невысокий прирост коэффициента нефтеотдачи и невозможность использования в условиях высокотемпературного пласта.

В основу настоящего изобретения положена задача создать высокоэффективный способ разработки нефтяного месторождения, позволяющий за счет комплексного воздействия на обводненный неоднородный по проницаемости пласт увеличить охват пласта воздействием и степень вытеснения нефти и который также может быть применим в условиях высоких температур.

Поставленная задача решается тем, что в способе разработки нефтяного месторождения, включающего закачку водных растворов диаммоний фосфата, питательной среды и биореагента через нагнетательные скважины и отбор нефти через добывающие скважины, в качестве питательной среды используют целлюлозосодержащий материал и в качестве биореагента - целлюлозоразрушающие бактерии и дополнительно закачивают мел.

В преимущественном варианте осуществления способа водные растворы целлюлозосодержащего материала, диаммоний фосфата, целлюлозоразрушающих бактерий и мела закачивают вместе или раздельно.

Возможно использование питательной среды с дополнительным введением в нее пептона.

В качестве целлюлозосодержащего материала (ЦСМ) используют, например:
- измельченную гречишную лузгу по ТУ 8-2210-77;
- измельченную овсяную лузгу по ТУ 8-22-384
(см. "Правила ведения технологического процесса на крупных предприятиях, " ч. 1, Москва, 1990, ВСПО "Зернопродукт" ВНИИ "Зерна и продуктов его переработки");
- измельченный отход мукомольного производства (см. по ТУ 8-11-95-91 РФ);
- или их смесь.

Диаммоний фосфат (ДАФ) берут по ГОСТ 19651-74.

В качестве целлюлозоразрушающих бактерий (ЦРБ) используют например:
- Вас. cellulosae hydrogenicus (см.М.В. Федоров. Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, Москва, 1961, с. 127). Анаэробы, выделенные из почвы и воды, представляющие собой палочковидные клетки, расположенные единично или соединенные в нити, споры на конце клетки;
- Clostridium thermocellum - анаэробы, представляющие собой прямые или слегка изогнутые палочки с округлой спорой на конце клетки (см. В.В.Аникеев, К. А. Лукомская. Руководство к практическим занятиям по микробиологии. М.: Просвещение, 1977, с. 110).

- Spirochaeta cytophaga - аэробы, представляющие собой длинные палочковидные клетки с заостренными концами (см. М.В. Федоров. Руководство к практическим занятиям по микробиологии М.: Просвещение, 1951, с.128);
- отход сельского хозяйства (см. "Переработка и использование сельскохозяйственных отходов". М.: Колос, 1979).

Мел берут по ГОСТ 4530-76. Его добавляют для нейтрализации образующихся в процессе жизнедеятельности ЦРБ кислот.

Для стимуляции жизнедеятельности ЦРБ используют пептон - продукт неполного переваривания белков. Пептон состоит примерно на 30% (по весу) из свободных аминокислот, а остальное составляют ди- и трипептиды, а также водорастворимые полипептиды.

При одновременной закачке компонентов состав берут при следующем соотношении компонентов, мас.%:
диаммоний фосфат - 0,05-0,15
целлюлозосодержащий материал - 3,0-5,0
целлюлозоразрушающие бактерии - 0,01-0,2
мел - 0,01-0,2
вода - остальное
Возможно введение в состав пептона в количестве 0,02- 0,12%.

После закачки в пласт водных растворов ЦСМ, диаммоний фосфата, ЦРБ, мела и пептона, которые проникают в обводненную высокопроницаемую часть пласта и приводят к снижению ее проницаемости, ЦРБ начинают свою жизнедеятельность, используя в качестве минерального питания диаммоний фосфат, в качестве органического питания - ЦСМ, в качестве неглюкозного питания - пептон. Рост микробных клеток сопровождается выделением газов - H₂, CO₂, CH₄ и образованием полисахаридов, кислот. Эффективность процесса вытеснения нефти двуокисью углерода определяется высокой растворимостью CO₂ в нефти, вызывающей снижение вязкости нефти. Кроме того, растворение CO₂ в воде и нефти приводит к снижению межфазного натяжения на границе указанных фаз. Образующиеся в пласте кислоты - масляная и уксусная приводят к понижению вязкости нефти и улучшению нефтевытеснения, а полисахариды способствуют лучшему охвату пласта воздействием.

Способ в промысловых условиях осуществляют следующим образом.

Перед проведением опытно-промысловых работ предварительно определяют наличие пластовой микрофлоры. В случае ее обнаружения 1-2 циклами закачивают диаммоний фосфат для активизации пластовой микрофлоры. Диаммоний фосфат закачивают с концентрацией 0,05-0,15%. После закачки диаммоний фосфата активизированная пластовая микрофлора способствует усилению процесса нефтевытеснения.

В обводненный нефтяной пласт с помощью насосного агрегата типа ЦА-320 закачивают в 1-4 цикла диаммоний фосфат, ЦСМ, ЦРБ, мел и пептон.

Закачку данных реагентов производят вместе или раздельно. При одновременной закачке в непосредственной близости от скважины устанавливают желобную емкость V=20 м³, к которой подведена вода с компрессорно-насосной станции. В указанный объем воды добавляют 10-30 кг диаммоний фосфата, 600-1000 кг ЦСМ, 2-40 кг ЦРБ, 2-40 кг мела и при необходимости 4-24 кг пептона. Проводят перемешивание и закачку в пласт. Состав для следующего цикла закачки готовят аналогичным образом. Общий объем закачиваемого раствора составляет 200 м³.

При раздельной закачке реагентов в желобной емкости V=20 м³ готовят по отдельности концентрированные водные растворы реагентов. Для этого в данную емкость поочередно добавляют ДАФ) 34-100 кг, ЦРБ - 7-133 кг, мел - 7-133 кг. Закачку каждого реагента проводят в 3 этапа, при закачке растворов реагентов одновременно проводят закачку ЦСМ в количестве 6000-10000 кг (при необходимости вместе с пептоном) путем ссыпания в водовод через загрузочную камеру эжекционного насоса. Последнюю порцию жидкости - 20 м³ закачивают без реагентов. Общий объем раствора составляет 200 м³.

Новая совокупность заявленных существенных признаков позволяет получить новый технический результат, а именно создать экологически чистый способ разработки нефтяного месторождения за счет микробиологического воздействия на пласт в условиях высоких температур.

Анализ известных решений, отобранных в процессе поиска, показал, что в науке и технике нет объекта, обладающего заявленной совокупностью признаков и наличием вышеуказанных свойств и преимуществ, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного объекта критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Для доказательства соответствия заявленного изобретения критерию "промышленная применимость" приводим конкретные примеры осуществления способа.

Эффективность предлагаемого и известного способов определяют по количеству образовавшегося газа, кислоты, полисахаридов и по приросту коэффициента нефтеотдачи и дополнительной добыче нефти.

Пример 1 (табл. 1).

В колбу емкостью 1 л добавляют 0,5 г ДАФ, 0,2 г пептона, 0,1 г мела, 0,1 г биомассы Bac.cellulosae hydrogenicus, 30,0 г измельченного отхода мукомольного производства, затем доливают пресную воду до 1 л, все перемешивают. Колбу закрывают резиновой пробкой с отводом для газа. Трубку, отводящую газы, направляют в газосборник. По мере наполнения газосборника его заменяют новой емкостью с жидкостью и фиксируют количество образовавшегося газа - водорода, углекислого и метана.

Анаэробный распад клетчатки сопровождается образованием масляной и уксусной кислот, которые определяют по методике, описанной в М.В. Федоров. "Руководство к практическим занятиям по микробиологии". Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1951, стр. 118, 126, 134.

Количество выделившегося газа составляет 1840 мл, кислоты - 52,1 мг/л, полисахаридов - 1,1 мм²/с. Прирост коэффициента нефтеотдачи составил - 13,6%.

Пример 2 осуществляем аналогично примеру 1, без добавления пептона.

Количество выделившегося газа - 1980 мл, кислоты - 56,4 мг/л, полисахаридов - 1,12 мм²/с, коэффициент нефтеотдачи -14,5%.

Примеры 3-81 проводят аналогично примеру 1, варьируя компоненты, их содержание и при различных температурах (см. примеры 1-81, табл. 1).

Пример 82 (прототип). В колбу емкостью 1 л добавляют 20 г органического удобрения, 6 г - бактериального препарата "Деворойл", 1,5 г ДАФ. Прирост коэффициента нефтеотдачи составляет 7,6% (см. табл. 1, пример 82).

Эффективность заявленного способа и способа-прототипа определяют на моделях неоднородного пласта. Неоднородный пласт моделируют параллельным соединением двух гидродинамически несвязанных разнопроницаемых пропластов, представляющих собой металлические колонки длиной 1 м и диаметром 0,033 м, заполненные молотым кварцевым песком. Одна колонка с проницаемостью - 0,25 мкм, другая - 3,46 мкм. Для создания остаточной водонасыщенности и начальной нефтенасыщенности модель насыщают пластовой водой и нефтью. Эксперименты проводят в режиме постоянного расхода жидкости, равном 20 см в час, и достигают при первичном заводнении до 100% обводненности продукции, извлекаемой из высокопроницаемой колонки. Прирост коэффициента нефтеотдачи определяют по разнице между фактическим (Δη_факт) и прогнозным (Δη_прогн) приростом нефтеотдачи: Δη = Δη_факт-Δη_прогн.

Эффективность заявленного способа по сравнению со способом-прототипом доказывают опытно-промысловые испытания. Данные по ним представлены в табл. 2.

Пример 1 (заявленный способ, табл. 2).

В пласт закачивают водный раствор ДАФ, измельченной овсяной лузги, биомассы Spirochaeta cytophaga, мела и пептона. Закачку производят в 1 цикл при температуре 30^oC. Проводят доотмыв до стабилизации фильтрационных характеристик. Дополнительная добыча по участку составляет 4200 т.

Пример 2.

В пласт закачивают водный раствор ДАФ, смеси отхода мукомольного производства и измельченной гречишной лузги, биомассы Clostridium thermocellum и мела. Закачку проводят в 4 цикла при температуре 65^oC. Дополнительная добыча нефти по участку составляет 5900 т.

Пример 3. В пласт последовательно закачивают водные растворы ДАФ, отхода мукомольного производства, мела, биомассу Вас. cellulosae hydrogenicus и пептон. Закачку реагентов проводят в 2 цикла при температуре 80^oC. Дополнительная добыча нефти составляет 2800 т.

Пример 4 (прототип).

В пласт закачивают состав, включающий водный раствор бактериального препарата "Путидойл", органического удобрения и диаммоний фосфата. Дополнительная добыча нефти составляет 800 т (см. примеры 1-4, табл. 2).

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
- прирост коэффициента нефтеотдачи возрастает с 7,6% до 10,4%-19,1%;
- дополнительная добыча нефти с одного участка возрастает на 2000 - 5100 т;
- позволяет разрабатывать высокотемпературные пласты;
- используется на сильнообводненных пластах, где применение физико-химических технологий экономически невыгодно;
- применение микробиологического способа экологически безвредно.

Способ включает закачку водных растворов диаммоний фосфата, питательной среды и биореагента через нагнетательную скважину и отбор нефти через добывающие скважины. В качестве питательной среды используют целлюлозосодержащий материал, в качестве биореагента - целлюлозоразрушающие бактерии и дополнительно закачивают мел. Водные растворы диаммоний фосфата, целлюлозосодержащего материала, целлюлозоразрушающих бактерий и мела закачивают вместе или раздельно, причем в питательную среду можно дополнительно вводить пептон. Способ разработки нефтяного месторождения является высокоэффективным, позволяет за счет комплексного воздействия на обводненный неоднородный по проницаемости пласт увеличить охват пласта воздействием и степень вытеснения нефти. Может быть применим в условиях высоких температур. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ разработки нефтяного месторождения, включающий закачку водных растворов диаммоний фосфата, питательной среды и биореагента через нагнетательные скважины, отбор нефти через добывающие скважины, отличающийся тем, что в качестве питательной среды используют целлюлозосодержащий материал, в качестве биореагента - целлюлозоразрушающие бактерии и дополнительно закачивают мел. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водный раствор диаммоний фосфата, целлюлозосодержащего материала, целлюлозоразрушающих бактерий и мела закачивают вместе или раздельно. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в питательную среду дополнительно вводят пептон.