Способ разработки нефтяного месторождения

Способ разработки нефтяного месторождения

Реферат

 

Использование: нефтяная промышленность, разработка нефтяных месторождений закачкой вытесняющих агентов. Сущность: перед аэрированным водным раствором смеси солей азота и фосфора в пласт последовательно закачивают оторочку водной суспензии смеси метаногенных бактерий и спор анаэробных бактерий, приготовленной на пресной воде с добавкой антиоксиданта в количестве 0,0025-0,0035 мас.% при соотношении метаногенных бактерий и спор анаэробных бактерий в смеси (0,8-1,2):(1,6-2,4), общем содержании смеси микроорганизмов в суспензии 10⁷-10⁹ кл/мл и размере оторочкки 8-12% объема пор, затем в пласт вводят оторочку раствора смеси солей азота и фосфора в пресной воде при содержании смеси солей 0,0002-0,002 мас. % и размере оторочки 8-12% объема пор, потом закачивают оторочку суспензии смеси микроаэрофильных бактерий 10⁴-10⁸ кл/мл и размере оторочки 8-12% объема пор, затем вводят оторочку раствора смеси солей азота и фосфора в пресной воде при содержании смеси солей 0,002-0,02 мас.% и размере оторочки 16-24% объема пор и потом закачивают оторочку водной суспензии смеси метанокисляющих бактерий и бактерий рода Pseudomonas, приготовленной на пресной воде, при соотношении метанокисляющих бактерий и бактерий рода Pseudomonas в смеси (1-2):(1-2), общем содержании микроорганизмов в суспензии 10⁶-10⁸ кл/мл и размере оторочки 8-12% объема пор. 2 табл.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к способам разработки нефтяных месторождений закачкой вытесняющих агентов.

Известен способ использования микроорганизмов для разработки нефтяного пласта путем введения в пласты культур аэробных бактерий, окисляющих углеводороды, вместе с питательной средой, обогащенной солями и воздухом. Образующиеся в пласте продукты окисления нефти способствуют ее довытеснению. На поверхности залежи в специальных сепараторах от добываемой нефти отделяются бактерии, эмульсия и продукты окисления, причем бактерии используются вторично для нагнетания в нефтяной пласт.

Недостаток этого способа затраты на подбор и выращивание культур и возможность вытеснения их естественной пластовой микрофлорой.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ разработки нефтяного месторождения, включающий вытеснение остаточной нефти микроорганизмами.

Недостатками известного способа являются недостаточно полное доизвлечение нефти; большие объемы питательной среды, обогащенной солями азота и фосфора; возможность конкуренции автохтонной и аллктонной микрофлоры с вытеснением последней; относительно значительное изменение состава доизвлекаемой нефти; большая длительность и, как следствие, малая эффективность процесса, изменение метаболизма бактерий и их конкурирующее развитие в результате неполного окисления нефти после заводнения.

Целью изобретения является увеличение нефтеотдачи за счет снижения потерь пластовой нефти и конкурирующего развития микроорганизмов в пласте.

Для этого перед аэрированием водным раствором смеси солей азота и фосфора последовательно закачивают оторочку водной суспензии смеси метаногенных бактерий и спор анаэробных бактерий, приготовленной на пресной воде с добавкой антиоксиданта в количестве 0,0025-0,0035 мас. при соотношении метаногенных бактерий и спор анаэробных бактерий в смеси (0,8-1,2):(1,6-2,4), общем содержании смеси микроорганизмов в суспензии 10⁷-10⁹ кл/мл и размере оторочки 8-12% объема пор; затем в пласт вводят оторочку раствора смеси солей азота и фосфора в пресной воде при содержании смеси солей 0,0002-0,002 мас. и размере оторочки 8-12% объема пор; потом закачивают оторочку суспензии смеси микроаэрофильных бактерий в пресной воде при содержании смеси микроаэрофильных бактерий 10⁴-10⁸ кл/мл и размере оторочки 8-12% объема пор; затем вводят оторочку раствора смеси солей азота и фосфора в пресной воде при содержании смеси солей 0,002-0,02 мас. и размере оторочки 16-24% объема пор и потом закачивают оторочку водной суспензии смеси метанокисляющих бактерий и бактерий рода Pseudomonas, приготовленной на пресной воде при соотношении метанокисляющих бактерий и бактерий рода Pseudomonas в смеси (1-2):(1-2), общем содержании микроорганизмов в суспензии 10⁶-10⁸ кл/мл и размере оторочки 8-12% объема пор.

Перечисленные признаки предлагаемого технического решения являются отличительными при сопоставлении с прототипом и известными техническими решениями и обеспечивают в совокупности достижение положительного эффекта увеличение нефтеотдачи.

Отличительные признаки не обнаружены в патентной и научно-технической литературе, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критериям охраноспособности "новизна" и "существенные отличия".

Характеристики микроорганизмов и используемых веществ приведены в табл. 1.

Способ осуществляется следующим образом.

Первым этапом закачивают в коллектор суспензию (смеси) спор анаэробных бактерий (р. Clostridium) и метаногенных бактерий в пресной воде. Введение данных микроорганизмов проводится на начальном этапе при минимальном содержании О₂ в пластовой жидкости коллектора для наиболее полного выживания анаэробных бактерий и спор. Для ингибирования кислорода в воде, вводимой вместе с бактериями, в среду добавляется антиоксидант в количестве 0,0025-0,0035 мас. при размере оторочки 8-12% порового объема и концентрации микроорганизмов 10⁷-10⁹ кл/мл такой объем вводимой суспензии оптимален. Массовое соотношение метаногенных бактерий и спор анаэробных бактерий в их смеси соответственно составляет (0,8-1,2):(1,6-2,4).

Лабораторными экспериментами показано существование предлагаемых процессов при закачках от 8 до 15% порового объема.

На втором этапе закачивается водная оторочка из расчета 8-12% порового объема с раствором в пресной воде минеральных солей азота и фосфора в общей концентрации 0,0002-0,002 мас. Поскольку введенные споры анаэробных клостридий и метаногенные бактерии находятся в состоянии анабиоза по причине отсутствия пригодных для их питания веществ и не потребляют солей азота и фосфора, данная концентрация названных солей достаточна для создания благоприятных условий при введении последующих культур микроорганизмов. Дозировка солей идентична тем, что на четвертом этапе. Более высокие концентрации солей отрицательно влияют на бактерии, вводимые на первом этапе. После этого на третьем этапе вводят в пласт микроаэрофильные бактерии, которые могут расти при низких (следовых) количествах растворенного кислорода. В основном это представители родов Rhodococcus, Mycobacterium, Nocardia, Corynebacterium, Acinetobactes. Все эти бактерии используют достаточно широкий спектр углеводородов нефти с образованием большого количества веществ, которые в дальнейшем используются как аэробными, так и анаэробными бактериями. Кроме того, вводимые на данном этапе микроорганизмы непосредственно влияют на процесс нефтевытеснения путем образования ПАВ, СО₂ и некоторых других продуктов метаболизма.

На данном этапе происходит активация и процесс нефтевытеснения микроорганизмов, закачиваемых на первом этапе. Смесь микроаэрофильных бактерий закачивается в концентрации 10⁴-10⁸ кл/мл в виде оторочки размером 8-12% порового объема в форме суспензии на пресной воде.

Четвертым этапом закачивается оторочка пресной воды с растворенными солями азота и фосфора в концентрации 0,002-0,02 мас. и количестве 16-24% порового объема. Выбранные количества солей являются оптимальными в дозировке 0,06-1,0 г/л хлористого аммония и 0,01-0,6 г/л смеси фосфатов (Na₂HPO₄ и K₂HPO₄, рН= 7,0), что благоприятствует приросту микроорганизмов в пласте, вырабатывающих продукты, и способствует наибольшему вытеснению нефти. Меньшие количества солей аммония и фосфатов снижают прирост микроорганизмов и нефтеотдачу, большие количества не увеличивают нефтеотдачу, ведут к удорожанию процесса и могут вызвать осаждение фосфатов на породе, ведущее к снижению проницаемости коллектора.

На пятом этапе в коллектор закачивают суспензию в пресной воде метанокисляющих бактерий и бактерий рода Pseudomonas в общей концентрации 10⁶-10⁸ кл/мл в виде оторочки размером 8-12% порового объема. Эти микроорганизмы обладают более интенсивным уровнем метаболизма и активно влияют на нефтевытеснение, потребляя вещества, входящие в состав нефти, а также продукты метаболизма бактерий, закачиваемых на первом и третьем этапах. Причем при постепенном увеличении концентрации кислорода в пластовых жидкостях по мере проведения опыта в породе коллектора образуются микрозоны, защищенные от проникновения молекулярного кислорода, подобные зоны образуются в пахотном слое. Благодаря такому распределению в коллекторе (почве) одновременно представлены микроорганизмы, требующие взаимоисключающих условий. В данном случае это аэробные, микроаэрофильные и анаэробные микроорганизмы.

На шестом этапе закачивают аэрированный водный раствор смеси солей азота и фосфора состава по прототипу.

Такое зональное распределение разнокачественных микроорганизмов, которым соответствуют разнокачественные питательные среды и продукты метаболизма, с учетом наличия дополнительной питательной среды ненефтяного происхождения, закачиваемой в пласт с поверхности, обеспечивает сохранение пластовой нефти и адаптацию микроорганизмов к пластовым условиям и приводит к увеличению нефтеотдачи.

Предлагаемый порядок заселения коллектора микроорганизмами позволяет с наименьшими потерями использовать природные способности микроорганизмов в отношении нефтевытеснения.

После создания в коллекторе определенного биоценоза предлагается доизвлекать нефть с помощью активации созданного микробного сообщества аэрированной водой с солями азота и фосфора.

Работоспособность и положительный эффект предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом были проверены в лабораторных условиях на модели пласта, которая была изготовлена из стальной трубы, набитой кварцевым песком, и характеризовалась следующими параметрами: проницаемость 0,317 Д, поровый объем 98 см³.

Вариант по прототипу контрольный. Температура инкубации модели 30^оС. Модель насыщена нефтью и углеводородокисляющими бактериями. Давление насыщения минеральной среды воздухом 85 атм. На входе модели поддерживали давление 85 атм, на выходе для создания потока водной фазы на 3-5 атм меньше. Общее количество раствора солей азота и фосфора, прошедшее через модель за 474 ч, составило 3420 мл. Коэффициент нефтеотдачи составил 59% (см. табл. 2).

В рабочих вариантах температура инкубации модели 30^оС. Получали модель, полностью насыщенную нефтью, на входе и выходе поддерживали давление контрольного варианта. В модель поэтапно вводились следующие виды микроорганизмов: 1 этап p. Clostridium и метаногенные бактерии; 3 этап бактерии родов Rhodococcus, Nocardia, Mycobacterium, Corynebacterium, Acinetobacter; 5 этап p. Pseudomonos и метилотрофные бактерии.

При этом варьировали размерами законченных оторочек водных систем, содержанием смесей солей, микроорганизмов и антиоксиданта. Определяли значения степени извлечения нефти. Данные приведены в табл. 2.

Из данных табл. 2 видно (см. табл. 2 пп 1 и 6), что на этапе 1 закачка оторочки водной суспензии смеси микроорганизмов размером менее 8% порового объема с общим содержанием смеси микроорганизмов менее 10⁷кл/мл при массовом отношении бактерий и спор менее 0,8;2,4 и содержании антиоксиданта в суспензии менее 0,0025 мас. на этапе 2 закачка оторочки раствора смеси солей азота и фосфора размером менее 8% порового объема с общим содержанием солей азота и фосфора менее 0,0002 мас. на этапе 3 закачка оторочки суспензии смеси микроаэрофильных бактерий в пресной воде при содержании смеси менее 10⁴ кл/мл и размере оторочки менее 8% объема пор; на этапе 4 закачка оторочки раствора смеси солей азота и фосфора в пресной воде при содержании смеси солей менее 0,002 мас. и размере оторочки менее 16% объема пор; на этапе 5 закачка оторочки водной суспензии смеси метанокисляющих бактерий и бактерий p. Pseudomonos, приготовленной на пресной воде при содержании микроорганизмов менее 10⁶ кл/мл, их массовом соотношении менее 1:2 и размере оторочки менее 8% объема пор последующей закачкой аэрированного водного раствора смеси солей азота и фосфора не обеспечивают существенного увеличения степени извлечения нефти по сравнению с прототипом (61% против 59%).

Существенное увеличение степени нефтеизвлечения (см. табл. 2 пп 2-4, 6) обеспечивается закачкой на этапе 1 оторочки водной суспензии смеси микроорганизмов размером 8-12% порового объема с общим содержанием смеси микроорганизмов 10⁷-10⁹ кл/мл при массовом отношении бактерий и спор (0,8-1,2): (1,6-2,4) и содержании антиоксиданта в суспензии 0,0025-0,0035 мас. закачкой на этапе 2 оторочки раствора смеси солей азота и фосфора размером 8-12% объема пор с общим содержанием солей азота и фосфора 0,0002-0,002 мас. закачкой на этапе 3 оторочки суспензии смеси микроаэрофильных бактерий в пресной воде при содержании смеси 10⁴-10⁸ кл/мл и размере оторочки 8-12% объема пор; закачкой на этапе 4 оторочки раствора смеси солей азота и фосфора в пресной воде при содержании смеси солей 0,002-0,02 мас. и размере оторочки 16-24% объема пор; закачкой на этапе 5 оторочки водной суспензии смеси метанокисляющих бактерий и бактерий рода Pseudomonas, приготовленной из пресной воды, при содержании микроорганизмов 10⁶-10⁸ кл/мл, их массовом соотношении (1-2): (1-2) и размере оторочки 8-12% объема пор с последующей закачкой аэрированного водного раствора смеси солей азота и фосфора (65-71% против 59% по прототипу).

На этапе 1 (см. табл. 2 пп 4-6) закачка оторочки водной суспензии смеси микроорганизмов размером более 12% порогового объема с общим содержанием смеси микроорганизмов более 10⁹ кл/мл при массовом соотношении бактерий и спор более 1,2:1,6 и содержании антиоксиданта в суспензии более 0,0035 мас. на этапе 2 закачка оторочки раствора смеси солей азота и фосфора размером свыше 12% объема пор с общим содержанием солей азота и фосфора свыше 0,002 мас. закачка на этапе 3 оторочки суспензии смеси микроаэрофильных бактерий в пресной воде при содержании смеси более 10⁸ кл/мл и размере оторочки более 12% порового объема; закачка на этапе 4 оторочки раствора смеси солей азота и фосфора в пресной воде при содержании смеси солей свыше 0,02 мас. и размере оторочки более 24% объема пор; закачка на этапе 5 оторочки водной суспензии смеси метанокисляющих бактерий и бактерий рода Pseudomonas, приготовленной на пресной воде, при содержании микроорганизмов более 10⁸кл/мл, их массовом соотношении свыше 2: 1 и размере оторочки более 12% объема пор с последующей закачкой аэрированного водного раствора смеси солей азота и фосфора не обеспечивает дальнейшего существенного увеличения степени нефтеизвлечения (72% против 71% по п.4 таблицы) и, наоборот, приводят к снижению значения этого параметра.

П р и м е р 1. Разрабатывается участок продуктивного пласта квадратной формы со стороной квадрата 500 м, толщиной 10 м, пористостью 0,4, нефтенасыщенностью 0,6 при поровом объеме 2,510⁷ м³ и извлекаемом объеме нефти 1,510⁷ м³. Готовят суспензию смеси метаногенных бактерий и спор анаэробных бактерий в пресной воде при общем объеме суспензии 210⁶м³, что составляет 8% объема пор, общем содержании клеток микроорганизмов в суспензии 1 10⁷ кл. /л, содержании клеток метаногенных бактерий 0,2510⁷ кл./л, содержании клеток спор анаэробных бактерий 0,7510⁷ кл./л при соотношении этих видов микроорганизмов 0,8:2,4. В приготовленную суспензию добавляют антиоксидант в количестве 510⁴ кг, что составляет 0,0025 мас. от массы суспензии. Приготовленную суспензию с добавкой антиоксиданта закачивают в пласт. Процесс закачки соответствует этапу 1 способа.

Готовят раствор смеси солей азота и фосфора на пресной воде в количестве раствора 210⁶ м³, что составляет 8% объема пор, общем содержании смеси солей 0,0002 мас. и массовом соотношении солей азота и фосфора в смеси 1:1. Для этого в упомянутом количестве водной фазы растворяют 2 x x10³ кг хлорида аммония и 210³ кг солей фосфатов (например гидрофосфат натрия и дигидрофосфат калия). Приготовленный раствор смеси солей закачивают на этапе 2 по окончании этапа 1. Приготовление раствора, как и других водных систем на всех этапах закачки, ведут путем дозирования концентратов веществ в нагнетательную линию до получения требуемых концентраций.

На этапе 3 в пласт закачивают суспензию микроаэрофильных бактерий в пресной воде при объеме суспензии 210⁶ м³, что составляет 8% объема пор, и содержании микроаэрофильных бактерий в суспензии 10⁴ кл/мл. Закачку ведут путем дозирования концентрата бактерий в нагнетательную линию до получения заданных концентраций.

На этапе 4 в пласт закачивают 410⁶ м³ раствора смеси солей азота и фосфора в пресной воде при общем содержании смеси солей 0,0025 мас. и их массовом соотношении в смеси 1:1. При этом количество раствора составляет 16% объема пор. Для этого в общей сложности в пресной воде растворяют 810⁴ кг смеси солей азота и фосфата, из них 410⁴ кг солей азота и 410⁴ кг солей фосфора, тех же, что и на этапе 2. Закачку водной фазы ведут в режиме дозирования концентрата смеси солей в нагнетательную линию до требуемых массовых соотношений.

На этапе 5 в пласт закачивают суспензию смеси метанокисляющих бактерий и бактерий рода Pseudomonas в пресной воде при объеме суспензии 210⁶ м³, что составляет 8% порового объема. Общее содержание смеси микроорганизмов в суспензии составляет 10⁶ кл. /л при содержании метанокисляющих бактерий 0,3310⁶ кл./л и бактерий рода Pseudomonas 0,6710⁶ кл./л, что соответствует соотношению бактерий 1: 2. Закачку ведут при дозировке концентрата смеси бактерий в нагнетательную линию до требуемых соотношений.

На этапе 6 в пласт закачивают аэрированный водный раствор смеси солей азота и фосфора в количестве 1,310⁷ м³, что соответствует 52% объема пор. Содержание смеси солей азота и фосфора составляет 0,01 мас. при их общем количестве 1,310⁵ кг. Для приготовления раствора при массовом солевом соотношении используют 0,6510⁵ кг солей азота и 0,6510⁵ кг солей фосфора, упомянутых выше. При закачке раствор аэрируют.

При реализации способа обеспечена степень нефтеизвлечения 0,455, что выразилось в добыче 6825 тыс.м³ нефти, в том числе 1497 тыс.м³дополнительной нефти против 5328 тыс.м³ нефти по прототипу.

П р и м е р 2. Разрабатывается участок продуктивного пласта прямоугольной формы длиной 1000 м и шириной 200 м, пористостью 0,4, нефтенасыщенностью 0,7 при поровом объеме 0,810⁵ м³ и извлекаемом объеме нефти 0,5610⁵ м³. Готовят суспензию смеси метаногенных бактерий и спор анаэробных бактерий в пресной воде при общем содержании клеток микроорганизмов в суспензии 110⁸ кл./мл, общем объеме суспензии 810³м³, что составляет 10% объема пор, содержании клеток метаногенных бактерий 0,3310⁸ кл./мл, содержании спор анаэробных бактерий 0,6810⁸кл./мл при соотношении этих видов микроорганизмов 1:2. В приготовленную суспензию добавляют антиоксидант в количестве 24 кг, что составляет 0,003 мас. от массы суспензии. Приготовленную суспензию с добавкой антиоксиданта закачивают в пласт. Закачку осуществляют путем дозирования концентрата смеси микроорганизмов в нагнетательную линию на всей последовательности этапа 1 до получения требуемой концентрации суспензии.

На этапе 2 готовят и закачивают раствор смеси солей азота и фосфора на пресной воде в количестве раствора 810³ м³, что составляет 10% объема пор, общем содержании смеси солей 0,001 мас. и массовом соотношении солей азота и фосфора в смеси 1:1. Для этого в упомянутом количестве водной фазы растворяют 400 кг хлорида аммония и 400 кг солей фосфатов (например, гидрофосфат натрия и дигидрофосфат калия). Приготовленный раствор смеси солей закачивают путем дозирования концентрата смеси солей в нагнетательную линию до получения требуемой концентрации раствора.

На этапе 3 в пласт закачивают суспензию микроаэрофильных бактерий в пресной воде при объеме суспензии 810³ м³, что составляет 10% объема пор, и содержании микроаэрофильных бактерий в суспензии 10⁶ кл./мл. Закачку ведут путем дозирования концентрата бактерий в нагнетательную линию до получения заданных концентраций.

На этапе 4 в пласт закачивают 1,610⁴ м³ раствора смеси солей азота и фосфора в пресной воде при общем содержании смеси солей 0,01 мас. и их массовом соотношении в смеси 1:1. При этом количество раствора составляет 20% объема пор. Для этого в общей сложности в пресной воде растворяют 1,610³ кг смеси солей азота и фосфора, тех же, что и на этапе 2. Закачку водной фазы ведут в режиме дозирования концентрата смеси солей в нагнетательную линию до требуемых массовых соотношений.

На этапе 5 в пласт закачивают суспензию смеси метанокисляющих бактерий и бактерий рода Pseudomonas в пресной воде при объеме суспензии 8,010³ м³, что составляет 10% порового объема. Общее содержание смеси микроорганизмов в суспензии составляет 110⁷ кл./мл при содержании метаноокисляющих бактерий 0,510⁷ кл./л и бактерий рода Pseudomo- nas 0,510⁷ кл/мл, что соответствует соотношению бактерий 1: 1. Закачку ведут при дозировке концентрата смеси бактерий в нагнетательную линию до требуемых концентраций.

На шестом этапе в пласт закачивают аэрированный водный раствор смеси солей азота и фосфора в количестве 3,210⁴ м³, что соответствует 40% объема пор.

Содержание смеси солей азота и фосфора составляет 0,01 мас. при их общем количестве 3200 кг. Для приготовления раствора при массовом солевом соотношении 1:1 используют 1600 кг соли азота и 1600 кг солей фосфора, упомянутых выше. При закачке в пласт раствор аэрируют.

При реализации способа обеспечена степень нефтеизвлечения 0,483, что выразилось в добыче 27,05 тыс.м³ нефти, в том числе 5,6 тыс.м³ нефти дополнительно против 21,45 тыс.м³ нефти по прототипу.

Реализация изобретения при увеличении степени нефтеизвлечения на 12% обеспечивает дополнительную добычу 100 т нефти с каждой 1000 т.

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ, предусматривающий закачку аэрированного водного раствора смеси солей азота и фосфора и микроорганизмы, отличающийся тем, что перед аэрированием водным раствором смеси солей азота и фосфора последовательно закачивают оторочку водной суспензии смеси метаногенных бактерий и спор анаэробных бактерий, приготовленной на пресной воде, с добавкой антиоксиданта в количестве 0,0025 0,0035 мас. при соотношении масс метаногенных бактерий и спор анаэробных бактерий в смеси (0,8 1,2) (1,6 2,4), общем содержании смеси микроорганизмов в суспензии 10⁷ 10⁹ кл/мл и размере оторочки, равном 8 12% объема пор всего пласта, затем оторочку раствора смеси солей азота и фосфора в пресной воде при содержании смеси солей 0,0002 0,002 мас. и размере оторочки, равном 8 12% объема пор всего пласта, далее оторочку суспензии смеси микроаэрофильных бактерий в пресной воде при содержании смеси микроаэрофильных бактерий 10⁴ 10⁸ кл/мл и размере оторочки, равном 8 12% объема пор всего пласта, после чего закачивают оторочку раствора смеси солей азота и фосфора в пресной воде при содержании смеси солей 0,002 0,02 мас. и размере оторочки, равном 16 24% объема пор всего пласта, и оторочку водной суспензии смеси метанокисляющих бактерий и бактерий рода Pseudomonas, приготовленной на пресной воде, при массовом соотношении метанокисляющих бактерий и бактерий рода Pseudomonas в смеси (1 2) (1 2), общем содержании микроорганизмов в суспензии 10⁶ 10⁸ кл/мл и размере оторочки, равном 8 12% объема пор всего пласта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3