СОСТАВ ДЛЯ БИОПОЛИМЕРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН Российский патент 2001 года по МПК E21B43/22 C12P19/04 

Изобретение относится к биотехнологии в нефтяной промышленности и может найти применение при разработке неоднородных по проницаемости и нефтенасыщенности нефтяных коллекторов.

Большинство нефтяных месторождений характеризуются низкими значениями конечной нефтеотдачи, что обусловлено различием коллекторских свойств нефтесодержащих пластов, неоднородностью по проницаемости и нефтенасыщенности различных пропластков, особенностями реологических характеристик нефти.

Одним из способов увеличения нефтеотдачи в этих случаях является использование составов (нефтевытесняющих агентов) для изоляции пластовых вод в нефтяных скважинах за счет заполнения пор пласта различными химическими реагентами, тампонирующими веществами и в т.ч. волокнисто-дисперсными наполнителями.

Оптимальными могут считаться нефтевытесняющие агенты, вязкость которых в обычных условиях (на поверхности и в процессе закачки) имеет низкие значения, они хорошо фильтруются в пористой среде. В пластовых условиях их реологические свойства должны изменяться, вязкость должна увеличиваться многократно. Для достижения значительных результатов по изменению профилей приемистости необходимо обеспечить проникновение композиции преимущественно в высокопроницаемые, высокообводненные пропластки.

Важно, чтобы закачиваемый в пласт нефтевытесняющий агент не ухудшал фильтрационных характеристик низкопроницаемой нефтенасыщенной зоны пласта.

Для обеспечения указанных требований возможно использование различных составов на основе биополимеров.

Известны составы для изоляции пластовых вод в нефтяных скважинах на основе водных растворов полимеров и волокнисто-дисперсных наполнителей. В качестве волокнисто-дисперсных наполнителей используют древесную муку (пат. РФ 2057914), резиновую крошку (пат. РФ 2085714), др. компоненты. В качестве полимеров используют полиакриламид, полиоксиэтилен, карбоксиметилцеллюлозу (пат. РФ 2071555) и полисахариды, продуцируемые микроорганизмами (ав. свид. СССР 1617133).

Основным недостатком известных составов является использование достаточно большого количества ингредиентов, их невысокая эффективность при использовании в неоднородных по проницаемости пластах. Обычные изолирующие составы на основе древесной муки и полимеров снижают проницаемость трещиноватых и высокопроницаемых зон пласта, но при этом уменьшается проницаемость как для воды, так и для нефти, т.е. составы не обладают селективностью.

Известны полисахариды микробного происхождения, пригодные для закачивания в нагнетательные скважины при добыче нефти (пат. РФ 2140530).

Известен состав для выравнивания профиля приемистости в нагнетательных скважинах на основе водного раствора экзополисахарида, продуцируемого штаммом бактерий Azotobacter vinelandii (Lipman)ФЧ-1 ВКПМ В-5933 в виде культуральной жидкости, и крахмала (пат. РФ 2073789). Использование указанного состава не позволяет комплексно воздействовать на призабойную зону нагнетательных скважин при наличии в зоне трещиноватых структур.

Наиболее близким к предлагаемому составу является состав для повышения фильтрационного сопротивления и изменения профиля приемистости, содержащий экзополисахарид, продуцируемый штаммом бактерий Azotobacter vinelandii (Lipman) ФЧ-1 ВКПМ В-5933 в виде культуральной жидкости, наполнитель на основе бумаги, пропитанной аминоформальдегидной и фенолформальдегидной смолами и воду (пат. РФ 2128284).

В качестве наполнителя на основе бумаги, пропитанной аминоформальдегидной и фенолформальдегидной смолами, используют пластиковый наполнитель, выпускаемый на ОАО "Мосстройпластмасс" по ТУ 6-19-181-150-88 под товарной маркой "Сломель". Основным недостатком данного наполнителя является его дефицитность из-за ограниченных объемов производства. Кроме того, данный состав недостаточно эффективен при низких концентрациях полимера и не обладает гидрофобными свойствами, что не позволяет добиться прямого контакта состава с породой пласта, что могло бы привести к увеличению проницаемости породы и селективности воздействия.

В основу настоящего изобретения положена задача создать состав для биополимерного воздействия на призабойную зону нефтяной скважины, селективно повышающий фильтрационное сопротивление движению воды в высокопроницаемых промытых зонах.

Поставленная цель достигается за счет использования состава на основе экзополисахарида, продуцируемого штаммом Azotobacter vinelandii (Lipman) ФЧ-1, ВКПМ В-5933 в виде культуральной жидкости и наполнителя, содержащего культуральную жидкость указанного штамма и в ней помимо экзополисахарида смесь лауриновой и пальмитиновой кислот, а в качестве наполнителя - древесную муку при следующем содержании компонентов, мас.%:
Экзополисахарид - 2-5
Смесь лауриновой и пальмитиновой кислот - 10-15
Древесная мука - 2-5
Вода - Остальное
Повышенное содержание смеси лауриновой и пальмитиновой кислот в составе культуральной жидкости экзополисахарида, продуцируемого штаммом Azotobacter vinelandii (Lipman) ФЧ, обеспечивает гидрофобизацию поверхности древесной муки, что в свою очередь приводит к селективному ограничению гидропроводности высокопроницаемых, промытых водой зон пласта.

Требуемое количество смеси лауриновой и пальмитиновой кислот в составе получали за счет изменения соотношений компонентов питательной среды и условий культивирования. Содержание смеси лауриновой и пальмитиновой кислот определяли методом жидкостной хроматографии.

При закачке в неоднородный по проницаемости пласт предлагаемого состава происходит селективная изоляция. Во-первых, заявляемый состав проникает не только в высокопроницаемые, промытые зоны пласта, делая их непроницаемыми для воды. Во-вторых, гидрофобизированный смесью лауриновой и пальмитиновой кислот состав становится непроницаемым для воды, сохраняя при этом достаточно рыхлую структуру.

При закачивании заявляемого состава в пласт он внедряется в основном в высокопроницаемые обводненные зоны, поступая в пласты кроме горизонтального направления и в вертикальное направление, т.е. поперек пластования, что способствует повышению охвата пластов.

Раствор экзополисахарида, продуцируемого штаммом Azotobacter vinelandii (Lipman) ФЧ-1, ВКПМ В-5933 в виде культуральной жидкости, в сочетании со смесью лауриновой и пальмитиновой кислот и древесной мукой образуют пространственно-сшитую сетку из макромолекул экзополисахарида и наполнителя с образованием как водородных, так и гидрофобных связей, что приводит к повышению структурно-механических свойств и приобретению упругих свойств состава, образованного в призабойной зоне пласта за счет межмолекулярного физико-химического взаимодействия полимера и наполнителя. Экзополисахарид, продуцируемый указанным штаммом, защемляется в трещинах, образуя с наполнителем пространственную структуру и обеспечивая надежную изоляцию пропластков.

За счет наличия в составе биополимера смеси лауриновой и пальмитиновой кислот с древесной мукой происходит гидрофобизация гелеобразного состава, что обеспечивает закупорку наиболее проводящих каналов.

Пример 1.

Приготовление экзополисахарида в виде культуральной жидкости, содержащей смесь лауриновой и пальмитиновой кислот.

Бактерия Azotobacter vinelandii (Lipman) при росте на богатой органической среде (жидком сусле) в условиях аэрации при 28-30^oC в течение 48 часов продуцирует 25 г экзополисахарида. Культивирование штамма осуществляют на жидкой минеральной среде следующего состава, мас.%:
K₂HPO₄ - 1,0
MgSO₄ • 7H₂O - 0,5
FeO₄ • 7H₂O - 0,0005
Na₂MoO₄ • 2H₂O - 0,005
Вода - остальное
В качестве источника углеродного питания использовали глюкозу в концентрации 1,5% или этанол в количестве 1,5 об.%. При культивировании на жидкой минеральной среде заявляемый штамм для получения достаточного количества смеси лауриновой и пальмитиновой кислот требует дополнительный фактор роста - ферментолизат БВК в количестве 0,2%. Выращивание осуществляют при 28-30^oC в условиях аэрации и перемешивании в колбах объемом 750 мл со 10 мл среды указанного состава в течение 48 часов на качалках (220 об/мин). При этом происходит подкисление среды до pH 4,7 за счет выделения органических кислот и CO₂ в культуральную жидкость. Количество получаемой смеси лауриновой и пальмитиновой кислот в экзополисахариде 10-15%.

Пример 2.

Приготовление рабочего состава.

Узел приготовления состава состоит из вертикальной цилиндрической емкости, в нижней части которой тангенциально вмонтированы два патрубка для подачи воды. Из резервной емкости подается экзополисахарид, продуцируемый штаммом Azotobacter vinelandii (Lipman) ФЧ-1, ВКПМ В-5933 в виде культуральной жидкости, содержащей смесь лауриновой и пальмитиновой кислот. Затем добавляют расчетное количество древесной муки. Перемешивание в емкости осуществляется за счет гидравлического вращения воды внутри емкости. Отбор приготовленного состава и подача его в скважину осуществляется с помощью цементировочного агрегата ЦА-320. Получаемые по примеру составы содержат компоненты, приведенные в табл. 1А.

Такой способ биополимерного воздействия на нефтяные залежи возможен исключительно из-за высокой устойчивости экзополисахарида, продуцируемого штаммом Azotobacter vinelandii (Lipman) ФЧ-1, ВКПМ В-5933 к сдвиговой деградации.

Раствор экзополисахарида термоустойчив до 150^oC, характеризуется биологической стабильностью, устойчив к воздействию микроорганизмов. За счет наличия в составе смеси лауриновой и пальмитиновой кислот он проявляет ярко выраженные гидрофобные свойства и имеет повышенную способность к гелеобразованию. Сильно разбавленные растворы экзополисахарида (0,05%-ный раствор) обладают большой вязкостью при малых скоростях сдвига. Растворы других полимеров (полиакриламид, полиоксиэтилен, карбоксиметилцеллюлоза) теряют из-за деградации необходимые реологические характеристики и не способны проявлять гидрофобные свойства. Данный вывод подтвержден экспериментальными исследованиями, результаты которых сведены в табл. 1.

Существенным признаком состава для осуществления биологического воздействия на неоднородные по проницаемости и нефтенасыщенности нефтяные скважины является наличие в составе смеси лауриновой и пальмитиновой кислот, которые придают древесной муке гидрофобные свойства.

При использовании заявляемого состава наблюдалось взаимодействие экзополисахарида, продуцируемого штаммом Azotobacter vinelandii (Lipman) ФЧ-1, ВКПМ В-5933 в виде культуральной жидкости, содержащего смесь лауриновой и пальмитиновой кислот, со скелетом породы и пластовыми флюидами. Захваченный необратимо пористой средой биополимер перекрывает часть фильтрационных каналов и создает повышенное сопротивление. При нагнетании в неоднородный пласт большая часть такой полимерной оторочки поступает в наиболее проницаемые участки пласта. За счет использования в качестве наполнителя древесной муки удалось повысить прочность гелеобразного состава, что позволило увеличить охват пласта по мощности и площади разрабатываемого объекта и снизить стоимость состава биополимера.

Из-за повышенной вязкости раствора, содержащего древесную муку, невозможно было приготовить однородную по составу устойчивую эмульсию, используя существующее на промыслах оборудование, а за счет экзополисахарида, продуцируемого штаммом Azotobacter vinelandii (Lipman) ФЧ-1, ВКПМ В-5933 в виде культуральной жидкости и смеси лауриновой и пальмитиновой кислот удалось ввести в раствор древесную муку.

Способ биополимерного воздействия на неоднородные по проницаемости и нефтенасыщенности нефтяные залежи с использованием заявляемого состава был внедрен на опытном участке пласта БВ₁₀ Самотлорского месторождения и на Ершовском месторождении. Результаты исследования сведены в табл. 2.

Изобретение относится к применению биотехнологии в нефтяной промышленности. Предложен состав для биополимерного воздействия на призабойную зону нефтяных скважин, состоящий из раствора экзополисахарида, продуцируемого штаммом Azotobacter vinelandii (Lipman) ФЧ-1, ВКПМ В-5933 в виде культуральной жидкости, и наполнителя. При этом в качестве наполнителя используют древесную муку, а экзополисахарид используют в сочетании со смесью лауриновой и пальмитиновой кислот. При этом состав содержит следующие компоненты, мас. %: указанный экзополисахарид 2-5; смесь лауриновой и пальмитиновой кислот 10-15; древесная мука 2-5; вода остальное до 100. Предложенный состав селективно повышает фильтрационное сопротивление движению воды в высокопроницаемых обводненных пропластках, что повышает эффективность нефтедобычи. 3 табл.

Состав для биополимерного воздействия на призабойную зону нефтяных скважин, состоящий из раствора экзополисахарида, продуцируемого штаммом Azotobacter vinelandii (Lipman) ФЧ-1 ВКПМ В-5933, в виде культуральной жидкости, и наполнителя, отличающийся тем, что он содержит культуральную жидкость указанного штамма, содержащую помимо экзополисахарида смесь лауриновой и пальмитиновой кислот, а в качестве наполнителя - древесную муку при следующем содержании компонентов в составе, мас.%:
Указанный экзополисахарид - 2 - 5
Смесь лауриновой и пальмитиновой кислот - 10 - 15
Древесная мука - 2 - 5
Вода - Остальное