Способ водоизоляционных работ в скважине Российский патент 2022 года по МПК E21B33/138 E21B43/22 C12R1/125 C09K8/582 

Изобретение относится к биотехнологии и нефтедобывающей промышленности, в частности к микробиологическим способам ограничения водопритока в добывающих нефтяных скважинах, и может быть использовано для проведения водоизоляционных работ в скважине в карбонатных коллекторах верейских и башкирских отложений.

Значительная часть скважин месторождений Юго-Востока Татарстана вскрывает 4-5 продуктивных эксплуатационных горизонтов с возможностью перехода на другие, при полной выработке предыдущих. Как правило, выработку месторождений углеводородного сырья начинают с нижнего карбона (турнейский ярус и тульско-бобриковские отложения). При достижении полной выработки запасов объектов нижнего карбона выполняют возврат на верхние горизонты - башкирский и верейский горизонты. Башкирский ярус характеризуется наличием подошвенных вод, которые приводят к полному или частичному обводнению продукции. Основные методы повышения нефтеотдачи в этом случае являются физико-химические методы регулирования фильтрационных потоков воды. Это осуществляют путем селективной изоляции, блокирования высокопроницаемых, хорошо дренируемых зон вязкоупругими составами, гелями на основе полимеров, силикатно-щелочным воздействием, осадкообразующими составами на основе, кремний органических соединений, микробиологическими способами и др.

Известен способ водоизоляционных работ в скважине (Microbial enhancement of oil recovery from carbonate reservoirs with complex formation characteristics/ Wagner M.//Microbial En- hanc-Oil Recovery Recent Adv. Proc. Int. Conf. Norman, Okla, 1990 Amsterdam, 1991), включающий закачку в пласт суспензии бактерий p. Clostridium. B пласт вводят смесь адаптированных микроорганизмов, затем 2,5% раствор мелассы с солями полифосфатов и содой, которые растворяют в смеси пресной и пластовых вод в соотношении 1:10.

При этом на керновых моделях наблюдают увеличение нефтеотдачи на 16,5 - 47,5%, а увеличение добычи нефти на скважине в 3 раза (от 50 до 150 т/сут) при снижении степени обводненности с 80 до 60%.

Известен способ водоизоляционных работ в скважине (Enhanced oil recovery at simulated reservoir conditions./ Donaldson E.C.Obeida Т.// lbid.pp. 227-245), включающий закачку в пласт суспензии бактерий Bacillus licheniformis LF-2 и Clostridium acetobutylicum. В керны из песчаника, в которых созданы пластовые условия, закачивают 3%-ный раствор мелассы в соленой воде и бактерии в количестве 108 кл/мл.

Известные способы эффективны лишь для перераспределения водопритока в терригенных коллекторах, что увеличивает приток нефти к скважине с меньшей обводненностью, однако для водоизоляции в карбонатных коллекторах малоэффективен.

Наиболее близким является способ разработки нефтяного пласта (патент SU №1713920, МПК C09K 7/02, опубл. 23.02.1992 в бюл. №7), включающий закачку в пласт раствора, содержащего бактерии вида Bacillus и воду. В качестве бактерии вида Bacillus в растворе используют штамм Bacillus Palymyxa 1459В. Дополнительно раствор содержит бентонит при следующем содержании компонентов мас. %: штамм Bacillus Palymyxa 1459В 0,2- 0,5; бентонит 2,0-10,0, вода остальное. Раствор получают путем смешения компонентов.

Недостатками известного способа являются низкая эффективность изоляции водопритока, связанная с низким качеством изоляции водопритока из-за недостаточной прочности изоляционного экрана и отсутствия возможности формирования качественного экрана без ограничения поступления пластовых вод, низкого срока поддержания жизнедеятельности бактерий в растворе, и как следствие снижение срока действия изоляционного экрана, снижение межремонтного периода работы скважины.

Техническими задачами изобретения являются повышение эффективности изоляции водопритока в скважине с карбонатными пластами, за счет повышения качества изоляции водопритока повышением прочности изоляционного экрана и создания возможности формирования качественного экрана при ограничении поступления пластовых вод, повышения срока поддержания жизнедеятельности бактерий в растворе, и как следствие повышение срока действия изоляционного экрана, повышение межремонтного периода работы скважины. Также предложение обеспечивает расширение технологических возможностей способа.

Технические задачи решаются способом водоизоляционных работ в скважине, включающим закачку в пласт раствора, содержащего бактерии вида Bacillus и воду.

Новым является то, что предварительно определяют водопроявляющий интервал пласта и обводненность добываемой продукции скважины, выбирают добывающую скважину башкирского, или верейского, или верей-башкирского горизонта с обводненностью продукции от 70 % и выше, в качестве бактерий вида Bacillus используют бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д, перед закачкой активируют бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д перемешиванием с водой в течение 3,9 ч при 37°С, при массовом соотношении 0,1 т бактерий к 0,05 т воды, производят последовательную закачку в добывающую скважину цементного раствора, 55 %-ного водного раствора лактата кальция и активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д, причем цементный раствор закачивают при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент - 26, песок - 34, вода - остальное, при этом массовое соотношение цементного раствора, 55 %-ного водного раствора лактата кальция и активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д составляет соответственно 0,11-0,28 т : 0,18-0,25 т : 0,19-0,21 т на 1 м водопроявляющего интервала пласта, причем закачивание 55 %-ного водного раствора лактата кальция осуществляют после продавливания цементного раствора в водоносный пласт, а закачивание активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д после продавливания 55 %-ного водного раствора лактата кальция, затем осуществляют технологическую выдержку продолжительностью от 10 до 20 ч, после чего производят освоение добывающей скважины.

Компоненты, применяемые в способе:

- бактерии вида Bacillus subtilis В-2250Д - штамм Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д выделен из почвы. Штамм храниться в лиофилизированном состоянии в течение нескольких лет или на косяках с агаризованной средой на основе мясопептонного бульона с обязательным пересевом не реже 1 раза в 2 месяца на эту же среду. Величина клеток односуточной агаровой культуры 3-5 мкм. Клетки окрашиваются положительно по Грамму, образуют круглые споры, одиночные, центральные диаметры меньше диаметра клетки. Колонии на МПА белые, пигмент в среду не выделяют. Штамм не является патогенным для растений, животных, рыб и человека (патент RU № 2184774, МПК C12N 1/20, A61K 35/74, опубл. 10.07.2002 в бюл. №19);

- лактат кальция 2(C₃H₅O₃)⋅Ca - кальциевая соль молочной кислоты, гранулы (от 2 до 4 мм), от белого до кремового цвета, без запаха или со слабым специфическим, характерным для данного продукта, массовая доля основного вещества по высушенной основе не менее 98,0 %, массовая доля потерь при высушивании не более 30,0 %, рН водного раствора лактата кальция с массовой долей 5% от 6,0 до 8,0 включ., массовая доля магния и щелочных металлов в пересчете на сульфаты не более 1 %. Выпускается по ГОСТ Р 53943-2010;

- цемент, выпускаемый по ГОСТ 1581-96. Портландцемент тампонажный (ПЦТ II-50);

-песок, выпускаемый по ГОСТ 8736-2014. Песок для строительных работ;

- вода - пресная или минерализованная вода плотностью до 1089 кг/м³. Использование любой из приведенных приводит к одному и тому техническому результату.

Сущность изобретения заключается в следующем.

На добывающей скважине выполняют геофизические исследования. Определяют начальный дебит скважины по нефти и обводненность добываемой продукции, наличие водопроявляющих интервалов.

Выбирают добывающую скважину башкирского, или верейского, или верей-башкирского горизонта с обводненностью от 70 % и выше.

Перед закачкой в карбонатный коллектор активируют бактерии Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д в цехе по подготовке химических продуктов следующим образом. В емкость с перемешивающим устройством вносят бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д и воду, при массовом соотношении 0,1 т бактерий к 0,05 т воде, перемешивают в течение 3,9 ч при 37°С. Готовый активированный раствор бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д доставляют на скважину автоцистернами.

Производят последовательную закачку в добывающую скважину цементного раствора, 55 %-ного водного раствора лактата кальция и активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д. Закачку указанных оторочек в карбонатный коллектор производят стандартными установками типа КУДР, ЦА-320 и т.д., не превышая максимально допустимое давление на обрабатываемые пласты и эксплуатационную колонну.

Последовательная закачка растворов способствует равномерному распределению цементирующего материала в карбонатном коллекторе, полному заполнению им порового пространства водопроявляющего интервала при изоляции подошвенных вод башкирского и верейского яруса и оказывает более высокое фильтрационное сопротивление потоку жидкости.

Цементный раствор закачивают при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент - 26, песок - 34, вода - остальное. Цементный раствор проникает в наиболее гидропроводные зоны и закупоривает обводненные трещины карбонатного коллектора и создает условия качественного формирования изоляционного экрана.

Закачивание 55%-ного водного раствора лактата кальция осуществляют после продавливания цементного раствора в водоносный пласт, а закачивание активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д осуществляют после продавливания 55%-ного водного раствора лактата кальция, что обеспечивает создание условия и приводит к своевременному потреблению органических веществ (лактата кальция) микроорганизмами в подходящей среде и препятствует преждевременному разрастанию микроорганизмов в процессе смешивания, так как 55 %-ный водный раствор лактата кальция является субстратом для роста активированных микроорганизмов Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д раздельное введение в пласт субстрата и микроорганизмов При этом массовое соотношение цементного раствора, 55 %-ного водного раствора лактата кальция и активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д составляет соответственно 0,11-0,28 т : 0,18-0,25 т : 0,19-0,21 т на 1 м водопроявляющего интервала пласта.

Причем закачивание 55 %-ного водного раствора лактата кальция осуществляют после продавливания цементного раствора в водоносный пласт, а закачивание активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д после продавливания 55 %-ного водного раствора лактата кальция.

Затем осуществляют технологическую выдержку продолжительностью от 10 до 20 ч, после чего производят освоение добывающей скважины.

Во время технологической выдержки закаченных в пласт растворов происходит процесс метаболизма микроорганизмов на подходящей среде в большом количестве в определенное время, в результате образуется клей леваны, формируются нитчатые клетки и осаждается карбанат кальция, который затвердевает на поверхности трещин, образованных в породе карбонатного коллектора.

В результате происходящих процессов происходит блокирование насыщенных пластовой водой пропластков залежи, приток продукции скважины осуществляют из необводненных участков коллектора, тем самым обеспечивая добычу жидкости с низким процентом обводненности.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Пример 1 выполнения способа.

На добывающих скважинах выполнили геофизические исследования.

Выбрали добывающую скважину с начальным дебитом по нефти 0,2 т/сут и обводненность добываемой продукции 79 %, интервалом перфорации водоносной части пласта башкирского яруса на глубине 758,4-761 м (2,6 м).

Перед закачкой активировали бактерии Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д. Для этого перемешали бактерии Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д в количестве 0,39 т с водой в количестве 0,195 т в течение 3,9 ч при 37°С. Готовый активированный раствор бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д доставили на скважину автоцистернами.

Произвели последовательную закачку в добывающую скважину цементного раствора 0,4 т, 55 %-ного водного раствора лактата кальция 0,6 т и активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д 0,42 т.

Далее осуществили на скважине технологическую выдержку продолжительностью 20 ч, затем произвели освоение скважины в желобную емкость с определением обводненности. Спустили глубинно-насосное оборудование, запустили скважину в работу. Через 15 дней провели исследования по определению дебита нефти и обводненности добываемой продукции.

Результаты исследований скважины показали, что дебит нефти увеличился на 1,1 т/сут, обводненность добываемой продукции снизилась на 36% (пример 1, табл.).

Пример 2 выполнения способа.

На добывающих скважинах выполнили геофизические исследования.

Выбрали добывающую скважину с начальным дебитом по нефти 1,1 т/сут и обводненность добываемой продукции 84 %, интервалом перфорации водоносной части пласта бакширского яруса на глубине 933,6-936,0 м (2,4 м).

Перед закачкой активировали бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д. Для этого перемешали бактерии Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д в количестве 0,38 т с водой в количестве 0,19 т в течение 3,9 ч при 37°С. Готовый активированный раствор бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д доставили на скважину автоцистернами.

Произвели последовательную закачку в добывающую скважину цементного раствора 0,4 т, 55 %-ного водного раствора лактата кальция 0,55 т и активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д 0,398 т.

Далее осуществили на скважине технологическую выдержку продолжительностью 18 ч, затем произвели освоение скважины в желобную емкость с определением обводненности. Спустили глубинно-насосное оборудование, запустили скважину в работу. Через 15 дней провели исследования по определению дебита нефти и обводненности добываемой продукции.

Результаты исследований скважины показали, что дебит нефти увеличился на 0,8 т/сут, обводненность добываемой продукции снизилась на 36% (пример 2, табл.).

Остальные примеры осуществления способа выполняют аналогично, их результаты приведены в табл. (примеры 3-10).

Результаты исследования способа водоизоляционных работ в скважине указаны в таблице.

Результаты исследований показали, что изменение массовых соотношений растворов при последовательной закачке нецелесообразно, наблюдается ухудшение физико-химических свойств взаимодействия растворов (составы №№7,8).

Если количество лактата кальция в водном растворе составляет менее 55%, то происходит нехватка питательных веществ и замедляется развитие микроорганизмов Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д. При повышенном количестве лактата кальция в водном растворе (более 55 %) снижается доступность прямого воздействия микроорганизмов на карбонатный коллектор.

При количестве в активированном растворе бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д менее 0,1 т к 0,05 т воды недостаточно стартовой нормы микроорганизмов для усвоения питательных веществ, в связи с этим снижается микробиологическая активизация. С другой стороны, при введении штамма более 0,1 т к 0,05 т воды происходит излишнее накопление количества органической биомассы микроорганизмов.

Таблица. Результаты исследования способа водоизоляционных работ в скважине

№ добывающей скважины Водопроявляющий интервал, м Показатели работы до обработки Цементный раствор, т 55 %-ный водный раствор лактата кальция, т Активированный раствор бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д, т Показатели работы после обработки Дебит нефти, т/сут Обводненность, % Дебит нефти, т/сут Обводненность, % 1 758,4-761 м
(2,6 м) 0,2 79 0,4 0,6 0,42 1,3 43 2 933,6-936,0 м (2,4 м) 1,1 84 0,4 0,55 0,398 1,9 48 3 761,1-764,4 м
(3,3 м) 3,6 75 0,55 0,6 0,44 4,9 39 4 805,2-807,4 м
(2,2 м) 0,9 77 0,4 0,55 0,42 1,5 54 5 792,8-796,5 м
(3,7) 1,3 81 0,55 0,68 0,44 2,0 61 6 811,4-813,5
(2,1 м) 0,5 86 0,4 0,5 0,42 1,4 52 7 789,1-790,4
(1,3 м) 0,6 79 0,8 0,6 0,45 0,3 85 8 813,8-814,9
(1,1 м) 0,9 73 0,8 0,7 0,58 0,1 76 9 845,6-848,3 (2,7) 1,1 78 0,297 0,675 0,567 2,2 43 10 902,4-904,7 (2,3) 0,8 81 0,64 0,41 0,44 2,1 42

Полученные результаты показывают (табл.), что после проведения способа в добывающих скважинах происходит увеличение дебита нефти в среднем на 1,1 т/сут и снижение обводненности добываемой продукции в среднем на 35-40%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность изоляции водопритока в скважине с карбонатными пластами, за счет повышения качества изоляции водопритока повышением прочности изоляционного экрана и создания возможности формирования качественного экрана при ограничении поступления пластовых вод, снижения обводненности продукции скважины на 35-40 %, повышения срока поддержания жизнедеятельности бактерий в растворе, и как следствие повышение срока действия изоляционного экрана, повышение межремонтного периода работы скважины более 4-5 лет. Также предложение обеспечивает расширение технологических возможностей способа.

Изобретение относится к микробиологическим способам ограничения водопритока в добывающих нефтяных скважинах и может быть использовано для проведения водоизоляционных работ в скважине в карбонатных коллекторах верейских и башкирских отложений. Техническим результатом являются повышение эффективности изоляции водопритока в скважине с карбонатными пластами, повышение срока действия изоляционного экрана, повышение межремонтного периода работы скважины, расширение технологических возможностей способа. Способ водоизоляционных работ в скважине включает закачку в пласт раствора, содержащего бактерии вида Bacillus и воду. Предварительно определяют водопроявляющий интервал пласта и обводненность добываемой продукции скважины. Выбирают добывающую скважину башкирского, или верейского, или верей-башкирского горизонта с обводненностью продукции от 70 % и выше. В качестве бактерий вида Bacillus используют бактерии Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д. Перед закачкой активируют бактерии Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д перемешиванием с водой в течение 3,9 ч при 37 °С, при массовом соотношении 0,1 т бактерий к 0,05 т воды. Производят последовательную закачку в добывающую скважину цементного раствора, 55 %-ного водного раствора лактата кальция и активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д. Цементный раствор закачивают при соотношении компонентов, мас. %: цемент - 26, песок - 34, вода – остальное. Массовое соотношение цементного раствора, 55 %-ного водного раствора лактата кальция и активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д составляет соответственно 0,11-0,28 т : 0,18-0,25 т : 0,19-0,21 т на 1 м водопроявляющего интервала пласта. Закачивание 55 %-ного водного раствора лактата кальция осуществляют после продавливания цементного раствора в водоносный пласт, а закачивание активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д после продавливания 55 %-ного водного раствора лактата кальция. Затем осуществляют технологическую выдержку продолжительностью от 10 до 20 ч, после чего производят освоение добывающей скважины. 1 табл.

Способ водоизоляционных работ в скважине, включающий закачку в пласт раствора, содержащего бактерии вида Bacillus и воду, отличающийся тем, что предварительно определяют водопроявляющий интервал пласта и обводненность добываемой продукции скважины, выбирают добывающую скважину башкирского, или верейского, или верей-башкирского горизонта с обводненностью продукции от 70 % и выше, в качестве бактерий вида Bacillus используют бактерии Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д, перед закачкой активируют бактерии Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д перемешиванием с водой в течение 3,9 ч при 37 °С, при массовом соотношении 0,1 т бактерий к 0,05 т воды, производят последовательную закачку в добывающую скважину цементного раствора, 55 %-ного водного раствора лактата кальция и активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д, причем цементный раствор закачивают при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент - 26, песок - 34, вода - остальное, при этом массовое соотношение цементного раствора, 55 %-ного водного раствора лактата кальция и активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д составляет соответственно 0,11-0,28 т : 0,18-0,25 т : 0,19-0,21 т на 1 м водопроявляющего интервала пласта, причем закачивание 55 %-ного водного раствора лактата кальция осуществляют после продавливания цементного раствора в водоносный пласт, а закачивание активированного раствора бактерий Bacillus subtilis ВКМ В-2250Д после продавливания 55 %-ного водного раствора лактата кальция, затем осуществляют технологическую выдержку продолжительностью от 10 до 20 ч, после чего производят освоение добывающей скважины.