способ разработки нефтяного пласта

Формула изобретения

Способ разработки нефтяного пласта, включающий чередование периодов повышения и снижения давления нагнетания воды, подачу в пласт в период повышения давления смеси питательных веществ и микрофлоры, отличающийся тем, что в качестве смеси питательных веществ и микрофлоры используют активный ил и дополнительно подают биостимуляторы.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к микробиологическим методам разработки неоднородных пластов.

Известен способ разработки неоднородных пластов путем циклического воздействия на пласт водой (М.Л.Сургучев. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. М.: Недра, 1985, с. 143 - 154).

Суть способа заключается в том, что в неоднородных пластах, изменяя объемы нагнетания воды в скважины в определенном порядке путем их периодического повышения и снижения, искусственно создается нестационарное давление в пласте.

В неоднородных коллекторах циклическое заводнение приводит к увеличению нефтеотдачи за счет повышения коэффициента охвата пласта вытеснением, к дополнительному вовлечению в разработку зон, в которых происходит вытеснение нефти из трещин и каверн в результате замещения нефти водой при капиллярной пропитке пористых блоков.

Недостатком способа является то, что в каждый полуцикл увеличения давления пласта основная часть закачиваемой воды "проскальзывает" к добывающим скважинам через более проницаемые пропластки и не участвует в процессе вытеснения нефти. Использование данного способа незначительно увеличивает охват пласта заводнением и нефтеотдачу.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является микробиологический способ разработки неоднородного нефтяного пласта [А.с. N 2060371, кл.E 21 В 43/22, 1996], в котором повышение эффективности разработки неоднородного пласта достигается путем чередования периодов повышения и снижения давления закачки воды. В период повышения давления в пласт закачивают водный раствор питательных веществ (солей азота и фосфора) для активизации пластовой микрофлоры таким образом, чтобы окончание закачки совпало с окончанием периода повышения давления. Таким образом, остановка нагнетательных скважин, необходимая для адаптации микрофлоры, совмещается с известным способом циклического заводнения. Видимо, дополнительное вытеснение нефти происходит за счет образования в пласте смеси органических кислот, спиртов, поверхностно-активных веществ, угольной кислоты и газов, включая метан. Но способ не позволяет увеличить охват пласта заводнением. Кроме того, при концентрациях микроорганизмов в пластовой воде ниже 10⁴ клеток/мл, в пласт вводят культуру специально выращенных углеводородоокисляющих микроорганизмов (эффективность применения монокультуры всегда ниже эффективности ассоциации смешанных культур); закачка аэрированного водного раствора питательных веществ может вызывать кислородную коррозию оборудования скважин и требует использования дорогостоящего оборудования, специальных приспособлений (компрессор высокого давления, аэратор) и специальной подготовки (дезаэрация) закачиваемой воды.

Все это существенно усложняет и удорожает технологию обработки пластов.

Для повышения охвата пласта заводнением чередуют периоды повышения и снижения давления нагнетания воды, подают в пласт в период повышения давления смесь питательных веществ и микрофлору, при этом в качестве смеси питательных веществ и микрофлоры используют активный ил и дополнительно подают биостимуляторы.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе используют т.н. "активный ил", представляющий собой готовую смесь промышленной ассоциации аэробно-анаэробных микроорганизмов (бактерии, дрожжи, грибы) в концентрации 10⁸-10¹³ кл/мл, относящихся к различным физиологическим группам, питательного раствора, состоящего из органических и минеральных веществ с добавкой биостимуляторов.

Микроорганизмы, используя питательные вещества активного ила и биостимуляторов, способны развиваться в аэробно-анаэробных (микроаэрофильных) условиях пласта без дополнительной подачи кислорода (в отличие от прототипа).

Видимо основными факторами увеличения нефтеотдачи является увеличение охвата пласта за счет селективной закупорки высокопроницаемых промытых пропластков желеобразной массой (биомассой микроорганизмов и выделяемыми ими биополимерами), в то время как прототип данным свойством не обладает, а также увеличение довытеснения нефти в результате генерирования нефтевытесняющих продуктов метаболизма (CH₄, CO₂, N₂, H₂, жирных кислот, спиртов и других соединений со свойствами ПАВ), проникшими в удаленные от призабойной зоны нагнетательных скважин участки пласта микроскопическими (споровые) и подвижными формами микроорганизмов (бактерий, дрожжей и грибов).

Способ осуществляют следующим образом.

Экспериментально в лабораторных условиях провели фильтрацию смеси по предлагаемому составу на двухслойной модели пласта с различной проницаемостью при повышении перепада давления, которая показала, что прокачка 1 порового объема смеси в 14 раз снижает фильтрационную способность высокопроницаемой части модели пласта по сравнению с низкопроницаемой частью (первоначально высокопроницаемая часть принимала в 7 раз больше, чем низкопроницаемая). При увеличении градиента давления (p) в 1,5 раза и выше соотношение расходов () высокопроницаемой и низкопроницаемой частях модели пласта сохранилось на уровне 5-7, т.е. наблюдается существенное перераспределение потоков в неоднородном пласте независимо от повышения перепада давления главным образом за счет снижения пропускной способности высокопроницаемой части, увеличивая охват пласта в целом. По промысловым данным степень временной закупорки высокопроницаемой части однопластовой залежи и высокопроницаемого пласта в двухпластовой залежи составляет 15-100% от вскрытой толщины пластов. Степень довытеснения нефти на моделях заводненного пласта биореагентами различного состава с биостимулятором (БВК, ферментолизат, пектофоэтидин, меласса, УМД) составила 45-60%.

На модельных опытах наиболее интенсивно микробиологические процессы протекают в течение 10-14 суток.

Можно утверждать, что предлагаемый способ разработки особенно эффективен на месторождениях с неоднородными пластами, поскольку ведущим фактором увеличения нефтеотдачи является повышение охвата заводнением.

Предварительные промышленные испытания технологии площадного микробиологического воздействия провели на одном из месторождений республики Башкортостан с карбонатным типом коллектора, находящегося на стадии падающей добычи. Разработка осуществлялась с применением заводнения. Текущая обводненность составила 70%. Смесь микроорганизмов, питательных веществ и биостимулятора закачали одновременно в 10 нагнетательных скважин о блочной кустовой насосной станции (БКНС).

Необходимое количество биореагента рассчитали по формуле, учитывающей толщину и пористость пласта (поровый объем), удельный расход биореагента, количество скважин:

= R²mhn

- объем смеси активного ила с биостимулятором, м³;

R - радиус воздействия биореагента, м;

m - пористость пласта, доля;

h - толщина пласта, м;

- удельный расход реагента, т/м;

n - количество нагнетательных скважин.

Учитывая, что селективная закупорка высокопроницаемых пропластков биомассой бактерий, носит временный характер (по истечении 2-4 месяцев профиль приемистости начинает принимать прежний характер из-за размывания и рассеивания тел и агрегатов микроорганизмов вглубь пласта), расчетное количество активного ила с биостимулятором закачали в несколько циклов. Применяемые технические средства и схема их обвязки обычная для промыслов: имеющийся на БКНС резервуар для хранения и разбавления стимулятора пресной водой, емкость для приготовления раствора сухого активного ила, дозировочный насос для подачи его на прием БКНС (плунжерный насос агрегата ЦА-320), запорно-регулировочная арматура быстросъемного соединения в обычном исполнении для некоррозионных сред. Раствор стимулятора из резервуара поступает самотеком, расход регулируют задвижкой.

За 3 цикла закачки смеси активного ила с биостимулятором по месторождению в среднем снижение обводненности добываемой жидкости составило 8%: из 29 скважин действующего фонда наблюдается существенное снижение обводненности в 15 добывающих скважинах первого ряда, в т.ч. по одной скважине - на 30%, в четырех - на 20%, а в остальных -от 3 до 10%.

По оценкам, проведенным различными методами (по характеристикам вытеснения и по методике линейного прогнозирования), прирост дополнительной добычи нефти составил 18 т/сутки, добыча воды сокращена на 117,8 т/сутки.

На том же месторождении для оценки эффективности циклического заводнения без закачки активного ила с биостимулятором выбрали группу из 6 нагнетательных скважин. Каждый полуцикл чередовался закачкой в 2 и остановкой 4 скважин, в последующий полуцикл роли их менялись. В результате проведенных исследований прирост текущей добычи по месторождению составил 7,8 т/сутки. Продолжительность полуцикла увеличения плахтового давления составила 15 суток, пластовое давление в зоне закачки меняется на 40 атм, при этом давление на устье нагнетательных скважин меняется в пределах от 65 до 92 атм, суммарный объем закачки на месторождении сохраняется без изменения.

На основе предварительных исследований получили важный практический вывод о полной технологической совместимости микробиологического способа с циклическим заводнением, в частности о том, что полуцикл повышения давления (15 суток) совпадает с периодом максимальной активности микробиологических процессов (10-14 суток), после которого начинается спад интенсивности жизнедеятельности бактерий и наступает период снижения пластового давления.

По предварительной оценке величина прироста добычи нефти по месторождению составляет 35,6 т/сутки, что значительно превышает (на 9,8 т/сут) суммарную эффективность (25,8 т/сут), полученную в отдельности от циклического заводнения без биовоздействия (7,8 т/сут) и микробиологической обработки на фоне стационарного заводнения (18 т/сут). Это, по-видимому, связано с ведущей ролью в повышении эффективности микробиологического фактора увеличения охвата пласта заводнением, подключением слабововлеченных в разработку участков пласта.

Предлагаемый способ имеет надежную сырьевую базу для широкомасштабного внедрения в нефтяной промышленности, отличается экологической чистотой - является природоохранным мероприятием, т.к. использует отходы крупных промышленных предприятий, его применение согласовано с органами санитарного и горно-технического надзора, он не ограничен климатическими условиями и местом своего осуществления.