Микробиологические МУН. Актуальность их применения на месторождениях Филиала «Муравленковскнефть»

1.

Микробиологические
М
б
МУН.
МУН Актуальность
А
их применения на месторождениях Филиала
«Муравленковскнефть»
М
ф
Автор:
р
Зайцева Мария
Руководитель проекта:
Талипов Ильшат

2.

Актуальность применения современных методов
увеличения нефтедобычи
• Извлекаемость нефти в России не
превышает 30%
• С 1965 г под землей оставлено около
14 млрд тонн потенциально
извлекаемых запасов (добыча за всю
историю нефтяной отрасли России).
Необходимы новые технологичные МУН!
2

3.

Биотехнологии во всем мире
Прирост добычи составляет от 10 до 30%
3

4.

Что такое микробиологические МУН?
Биотехнологии в МУН – это технологии, основанные на биологических
процессах, в которых используют микробные объекты
• Дополнительное вытеснение нефти
обусловлено
у
теми же механизмами,, что и
при физико-химических методах
• Факторы, способствующие
нефтевытеснению, создаются
непосредственно в пласте, что
увеличивает эффективность
микробиологических МУН в сравнении с
физико-химическими методами.
• Часто
Ч
при использовании одного
способа достигается одновременное
воздействие нескольких механизмов
4

5.

Механизмы увеличения нефтеотдачи с помощью
микробиологических МУН
Микробный продукт
Механизм увеличения нефтеотдачи
Эффект
Газ (Н2
Г
(Н2, N2,
N2 CH4
CH4,
CO2)
• Снижение вязкости нефти
ф
• Увеличение подвижности нефти
• Вытеснение нефти
• Увеличение
ф
за счет газа
нефтеотдачи
•Повышение давления на
забое
Кислоты
• Увеличение пористости, проницаемости
• СО2 , полученный в ходе хим. реакции
между кислотой и карбонатом,
уменьшает вязкость нефти
• Увеличение
нефтеотдачи
Растворители
(спирты, кетоны и др)
• Снижение вязкости нефти
• Очищение от АСПО
• Снижение межфазного натяжения
• Создание эмульсии
БиоПАВы
• Снижение межфазного натяжения
• Изменение характера смачиваемости
• Образование ПАВов
• Улучшение характера
заводнения
Биополимеры
• Закупорка высокопроницаемых
пропластков и промытых зон
• Избирательная
закупорка пласта
5

6.

Виды микробиологических МУН
Технологии, использующие
продукты жизнедеятельности
микроорганизмов, полученные
на поверхности земли
• Методы близки к химическим
• Создание на поверхности
биоПАВов, биополимеров,
эмульгаторов
•Дорого, экологически
небезопасно!
Развитие
микробиологических
процессов в пласте
Введенный с
поверхности
биоценоз
Пластовый
биоценоз
• С поверхности
• Активизируется
вводятся культуры
микроорганизмов с
питательными
веществами
естественная
микрофлора путем
подачи в пласт
питательных веществ с
поверхности
•Комплексный воздействие на пласт
Дешево
•Дешево
•Экологически безопасно
6

7.

Виды микробиологических МУН
В современных биотехнологиях используются:
1. бактерии, утилизирующие углеводороды
Развитие
микробиологических
процессов в пласте
2. неорганические питательные вещества (азот,
калий, фосфор, микроэлементы)
Наиболее перспективное направление
3. биокатализатор (ноу-хау) – жидкий
ферментный препарат
«Полезные» бактерии:
Микробный агент
Газ
Кислоты
Растворители
БиоПАВы
Микробы
Продукт
Clostridium
Метан, водород
Clostridium
Cl
t idi
Enterobacter
Mixed acidogens
Пропионовая кислота
П
Масляная кислота
Clostridium, Zymomonas и
Clostridium
Klebsiella
Ацетон
Бутанол
Пропан-2-диол
Аcinetobacter
p
Bacillus sp
Pseudomonas
Rhodococcus sp., etc
Emulsan and alasan
Surfactin,, rhamnolipid,
p , lichenysin
y
Rhamnolipid, glycolipids
Viscosin and trehaloselipids
и т.д.
7

8.

Виды микробиологических МУН
• Проекты для одиночных скважин
• Улучшение процесса заводнения
• Избирательная закупорка пласта
• Обработка скважины с целью
удаления парафинов, АСПО
8

9.

Преимущества
1 Дешево,
1.
Дешево доступно
доступно, не зависит от цены на нефть
2. Нетрудоемкий метод, не требует кап. затрат
3 Легко
3.
Л
вписывается в существующую технологию заводнения
4. Экологически чистая технология (безопаснее хим. методов)
5. 81% биотехнологий показал положительный результат и не показал падение по
добычи в результате применения вообще
6. Эффект микробиологической активности внутри пласта усиливается в
результате их роста, в то время как эффект от других МУН затухает со
временем и расстоянием
7. Комплексное воздействие на пласт
8. Повышение качества добываемой нефти
9 Увеличение КИН на 5
9.
5…7
7%
%.
9

10.

Недостатки
1. Отсутствие математических моделей
2 Не
2.
Н в совершенстве изученная технология
3. Немногочисленность специалистов в этой области
4. Возможность закупорки бактериями пласта, но условия пласта
(высокая температура и давления) Западной Сибири ограничат
возможный слишком большой рост бактерий. Современные методы
развития микробной популяции направлены на выработку
нефтевытесняющих метаболитов, а не на рост биомассы клеток.
5. Невозможно спрогнозировать результат
10

11.

Инновационные технологии, разработанные в России
Институт микробиологии РАН
им. Виноградского:
Закачка раствора Н2О2 +
минеральные соли азота и
фосфора+биомасса
• В Татарстане за 5 лет с 1 участка на Бондюжском м-нии добыто 47 тыс. тонн нефти (30% от
общей добычи нефти)
• Дополнительная добыча нефти составляет до 35% от общей добычи
• Увеличение среднесуточных дебитов в 1,5-4 раза при снижении обводненности на 5-40%.
• Активно и успешно применяется в Китае
• Быстринское, Солкинское м-ния за 1 этап ОПР – дополнительно 10,5 и 5,8 тыс. тонн нефти
11

12.

Эксперимент на Вынгапуре в 93-м году
Закачка питательных веществ,
содержащих азот, фосфор, и отходов
щ
промышленности
р
пищевой
(молочная сыворотка,
лактобактерии)
• Дополнительная добыча нефти (за 8
месяцев): 2268.6 т
• Уменьшение
У
обводненности
б
продукции добывающих скважин на 3%
12

13.

Пилотный проект
Сугмутское месторождение, пласт 2БС9, нагн. скв 1206, реагирующие доб. скв
1192, 1193, 1205Г
Фрагмент карты разработки пласта БС92 в Распределение остаточных запасов нефти
районе скважин куста № 3
Добыча нефти 76,3 т/сут
Закачка – 814 м3/сут
Текущая обводненность 93%
Минерализация
закачиваемой воды 25,8 г/л
Начальная пластовая
температура 88°С
Рекомендуется сотрудничество с Институтом микробиологии РАН им.
Виноградского, г-ном С.С. Беляевым
П
Предварительно
: Закачка
З
аэрированных растворов солей
й азота и фосфора
ф ф
с
добавлением (или без) дополнительного микробного материала
(углеводородоокисляющие
(у
д р д
щ бактерии)
р ) + (если
(
необходимо)
д
) отходы
д пищевой
щ
промышленности (молочная сыворотка, лактобактерии)
13

14.

Экономика проекта
Накопленная добыча нефти, тыс. тонн
Стоимость работ на 1 нагн.
нагн
скв. (вкл. реагенты и лаб.
исследования, не вкл. налоги)
~ 380 тыс.
тыс руб
руб.
Продолжительность работ
3 месяца (не менее 2-х
закачек на скв.)
Продолжительность эффекта
2-3 года
Д
Дополнительная
добыча
д
нефти за 2 года
3,23
, тыс. тонн
Снижение обводненности
продукции
На 3-5%
тыс. тонн
Отсутствуют.
у
у
Закачка
производится агрегатом
типа ЦА
940
930
920
910
900
890
880
870
860
850
Обработка
22.01.2010 10.08.2010 26.02.2011 14.09.2011 01.04.2012 18.10.2012 06.05.2013
Вариант базовый
Вариант с микробиол. обработкой
А
Анализ
чувствительности
18,0
16,0
14,0
Себестоимость 1
~ 300 руб/тонн (в то время
дополнительно добытой тонны как ВПП по Сугмуту > 1000
нефти
руб/тонн)
NPV
11,5 млн. руб.
Возврат инвестиций
11:1
Период окупаемости
1 месяц
NPV,
V, млн. руб.
Капитальные затраты
р
Цена на
нефть
12,0
Налоги
10,0
OPEX
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
-30%
-20%
-10%
0%
10%
20%
30%
14

15.

Выводы
1. Добывается ранее неподвижная и неизвлекаемая нефть
2. Одновременно с повышением добычи нефти существенно облегчается
решение распространенных на производстве проблем, связанных с
отложениями парафинов, АСПО и коррозией оборудования.
3. Доступно для большинства нефтяных месторождений и не требует
дополнительного оборудования.
4. Дает быстрые результаты. Показатель возврата инвестиций ROI может
составлять до 6:1, период окупаемости ~ 1-3 месяцев.
5. Технологически и экономически оправдано, особенно на поздней стадии
разработки месторождения и при высоком % обводненности
6. Технология MEOR является доступной : ~ 300 руб/тонн, при химических МУН
>1500 руб/тонн, в то время как технология эффективнее хим. МУН.
7. Дополнительная добыча нефти составляет до 30%
Дешевле, эффективнее и безопаснее физико-химических методов!
15

16.

Рекомендации по подготовке к проведению
микробилогических МУН
1. Выбор опытного участка или скважины для необходимой обработки
(экономически выгоднее высокий % обводненности, высокая парафинизация,
поздняя стадия разработки, высоковязкая нефть)
2. Предоставление Институту микробиологии полной характеристики
месторождения и опытного участка для составления тех. регламента
3. Лабораторный анализ закачиваемой воды и добываемой жидкости с целью
определения наилучшего состава питательных веществ и микроорганизмов,
лабораторные опыты (проводится Институтом микробиологии)
4. На выбранном опытном участке необходимо остановить закачку полимеров,
сделать предварительную промывку перед закачкой микробиологического
состава.
16

17.

Микробиологические
М
б
МУН.
МУН Актуальность
А
их применения на месторождениях
«Муравленковскнефть»
М
ф
Автор:
р
Зайцева Мария
Руководитель проекта:
Талипов Ильшат

18.

Бэкап
18

19.

Быстринское
р
м-ние - 1 нагн. скв+ 8 д
добывающих
щ - 10,, 5 тыс тонн
Солкинское м-ние – 1 нагн скв +7 добывающих – 5,8 тыс тонн
Результаты приведены за 1 год
ОПР были проведены в 1991 году
19

20.

N.B.:Направления применения биотехнологий,
которые заслуживают особого внимания
Ограничение
р
обводненности
д
в горизонтальных
р
скважинах
Традиционный метод: поставить пакер, зацементировать - дорого
ВПП: недолговременный эффект
Ликвидация нефтяных разливов
Дешево
Экологически безопасно
Переработка нефтяных отходов
Сжигать – энергетически неэффективно, загрязняет окружающую среду
И
Использовать
углеводородоутилизирующие бактерии
б
20

21.

Борьба с СВБ
Проблемы:
•Коррозия трубопроводов и нагнетательных скважин, за счет выделяемого СВБ
коррозионно-активного сероводорода
•Снижение
С
приемистости нагнетательных скважин за счет роста б
биомассы в ПЗП
нагнетательных скважин
Но полное влияние СВБ еще не доказано.
доказано Необходимо проводить бактрицидные обработки
от СВБ, и посмотреть результат
! Соли азотной кислоты (нитраты) + раствор Н2О2 подавляют образование
сероводорода. А также при необходимости закачки дополнительных микробов,
рекомендуется закачивать толерантные к сероводороду штаммы Thiobacillus
denitrificans.
! Активирование газообразных и углеводородутилизирующих бактерий (например, с
помощью мелассы) ограничивает развитие СВБ, метаболические продукты которых,
могут служить субстратом для полисахаридобразующих, ферментативных и
газообразующих
б
бактерий.
б
й
21

22.

Борьба с СВБ. Бактерициды
Б
Бактерициды,
как показали опыты, также имеют комплексный
й характер воздействия,
й
и
помимо удаления бактерий со скважинного оборудования, предотвращения его коррозии,
увеличивают нефтеотдачу пласта за счет мертвой биомассы, закачиваемой вместе с водой,
которая действует как биополимеры.
Например:
Технология бактерицидного воздействия препаратом ЛПЭ-11 с добавкой реагента
Полиглицерина заключается в периодическом воздействии ударными дозировками
дозировками, так
чтобы на 6-8 месяцев подавить жизнедеятельность СВБ и гетеротрофных организмов. Этот
препарат был ууспешно применен в уусловиях Западной Сибири на месторождении
Юганскнефтегаза Южно-Балыкское. В условиях гидрофильной породы эта смесь способна с
одной стороны, гидрофобизировать поверхность породы, повышая фазовую проницаемость
по нефти, с другой стороны, стабилизировать в водной среде взвешенные дисперсные
частицы глины, мертвой биомассы микроорганизмов и др механических примесей
определенных размеров
размеров.
22

23.

Борьба с СВБ. Бактерициды
После первой же обработки наблюдается стабилизация обводненности
добываемой жидкости и существенный прирост добычи нефти
23

24.

Популяция
Количество углеводородутилизирующих бактерий должно быть увеличено в
10…100
раз
для
получения
положительных
результатов
в
повышении
коэффициента нефтеотдачи.
Н выходе при обычно
На
б
кол-во бактерий
б
й сост не более
б
10^2 клеток/см3
/ 3 , поэтому
не представляют угрозы ни для оборудования, ни для человека и окружающей
среды
сре
На выходе свойства нефти не меняются.
Термофильные организмы живут до 105 °С
С
Развиваются и работают обычные органотрофные бактерии, безопасные для
человека
24

25.

Преимущества
Происходит повышение качества добываемой нефти:
• Увеличение легких алканов < С 20
• Уменьшение средних алканов С 20 - С 40
• Разрушение высокомолекулярных тяжелых углеводородов
щ
структурных
ру ур
ароматических
р
колец
ц
• Расщепление
• Расщепление структурных фенольных колец
• Преобразование серных органических соединений
• Уменьшение концентрации металлических микроэлементов
Фактор
Пояснение
1 Восстановление фильтрационноБиологические ПАВ и растворители удаляют тяжелую
емкостных свойств месторождения
нефть и парафин из коллектора.
Увеличиваются значения пористости и проницаемости.
Нефть физически замещается новыми клетками роста
бактерий.
2 Изменения в сырой нефти
Растворители и газы, поступающие в раствор, делают
нефть более легкой по весу и менее густой по
консистенции. Вязкость нефти и ее плотность
уменьшаются.
3 Изменение межфазного натяжения
Биологические ПАВ, растворители и кислоты изменяют
поверхностное натяжение на границах нефть – порода,
нефть
ф – вода и вода – порода.
Капиллярные силы ослабевают, что освобождает
пластовую нефть.
4 Чистые эффекты
Увеличивается давление на забое скважины.
П
Повышается
смачиваемость породы. Увеличивается
У
подвижность нефти по отношению к воде.
Как результат, увеличивается добыча нефти.
25

26.

Недостатки
Недостатки биополимеров:
•Сравнительная высокая стоимость
•Склонность к биологической и окислительной деградации, однако биополимерное
заводнение на месторождениях с выскокоминерализованными водами представляется
наиболее перспективным.
Недостатки мелассной технологии:
•Дефицитность
•Дороговизна
Мелассная технология, меласса в концентрации 2-4%. Наиболее эффективными для
внутрипластового брожения мелассы оказываются микроорганизмы рода Clostridium. В
процессе брожения
б
генерируются органические кислоты, спирты, ПАВ
ПАВ, СО2 и Н2
Н2. Н
Но
экономика процесса достаточно неблагоприятна.
26

27.

27

28.

Опыт проведения в Зап. Сибири
Месторождения:
Мыхпайское
Таллинское
Быстринское
Солкинское
Эффект: до 20% от общедобытой нефти
28

29.

Состав реагента
Диаммоний фосфат, перекись водорода (источник кислорода), нитраты
(аммиачная или др селитра), микробный препарат. Рекомендуется закачка
углеводородоокисляющих бактерий,
б
й которые повышают эффективность
фф
МУН
(культивируются в лаборатории)
29

30.

Критерии выбора участка
Критерии
Тип коллектора
Допустимый
Д
у
Оптимальное
интервал
значение
Теригенные отложения, песчаники
Глубина
б
залегания, м
До 4000
-
Мощность нефтенасыщенного горизонта, м
не менее 1
3-10
Пористость, %
12-25
12
25
17-25
17
25
Абсолютная проницаемость, мдарси
больше 40
больше 150
Пластовое давление, Мпа
до 40,0
-
Температура пласта, С0
20-80
30-50
Общая минерализация пластовых вод, г/л
до 300
до 100
Общая соленость закачиваемых в пласт вод, г
г/л до 60
до 30
Содержание сульфатов в пластовых и закачиваемых водах
до 100
до 5
Содержание воды, %
40-99
60-80
Вязкость, мПас
10-500
30-150
Дебит скважин по жидкости,
жидкости м3 / сутки
более 5
-
Содержание сероводорода в пластовых водах
до 30
0 30