Спосіб вилучення нафти із резервуара (варіанти)

1. Способ извлечения нефти из резервуа ра, имеющего популяцию эндогенных микроорганизмов, отличающийся тем, что включает добавление в указанный резервуар пита тельных ве ществ, содержащих неглюкозный источник углерода и, по меньшей мере, одно другое питательное вещество, не содержащее глюкозы, где указанные питательные вещества способствуют росту эндо генных микроорганизмов, поддержание укaзанного резервуара в течение времени и в условиях, достаточных для существенного истоще ния, по меньшей мере, одного из добавленных питательных веществ, и последующее воздействие на указанный резервуар средства ми извлечения нефти. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что питательное вещество, не содержащее глюкозы, включает, по крайней мере, один из следующи х элементов: C, H, O, P, N, S, Mg, Fe или Са. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что указанное питательное вещество, не содержащее глюкозы, является неорганической молекулой. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что неглюкозным источником углерода является пептон или протеин и/или их продукты переработки, или их экстракты, и/или и х источники. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанными эндогенными микроорганизмами являются местные микроорганизмы. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что у указанных микроорганизмов происходит уменьшение клеточного объема. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что указанное уменьшение объема составляет, по меньшей мере, 70%. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанные эндогенные микроорганизмы разви вают высокий уровень поверхностно-активных свойств, что измерено методами, принятыми в данной отрасли. 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что уве личение микробиальных поверхностно-активных свойств измеряется мето дом образования капли гексана. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанные методы добычи нефти вк лючают в се бя уве личение давления в резервуаре для извлечения из него нефти. 11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что увеличение резервуарного давления достигается введением воды или газа в резервуар или непосредственно рядом с ним. 12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает добавление экзогенных микроорганизмов в указанный резервуар. 13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную воду неоднократно подают в резервуар, где один цикл включает добавление к указанной воде необходимого эффективного количества питательных веществ и/или микроорганизмов и ее последующее вве дение в резервуар в течение времени и в условиях, доста точных для осуществления добычи нефти, извлечение указанной воды из указанной добытой нефти и необязательное определение там уровней указанных питательных веществ и/или микроорганизмов, пополнение при необхо димости этих уровней и повторное введение указанной воды, содержащей восстановленные уровни названных питательных веществ и/или микроорганизмов, в указанный резервуар. 14. Способ извлечения нефти из нефтяного резервуа ра, отличающийся тем, что включает следующие основные стадии: – обеспечение микроорганизмов из резервуа ра или друго го источника, который может быть адаптирован к условиям нефтяного резервуара, – помеще ние микроорганизмов в питательную среду, содержащую неглюкозный источник углерода и, по меньшей мере, одно другое питательное вещество, не содержащее глюкозы, – поддержание микроорганизмов в течение времени и в условиях, достаточных для существенно (19) (20) 93004080, 29.10.1993 (21) 4831940, SU (22) 05.04.1989 (24) 15.05.2001 (31) РI 7817 (32) 19.04.1988 (33) AU (86) РСТ/AU89/00149, 05.04.1989 (46) 15.05.2001, Бюл. № 4, 2001 р. (72) Шихi Алан (AU) (73) Б.В.Н. ЛIВ-ОЙЛ ПТI. ЛТД (AU) (56) DD-A-2344016 US-A-447590 US-A-2413278 US-A-2975835 US-A-4450908 US-A-4460043 US-A-4522261. C2 (54) СПОСIБ ВИЛУЧЕННЯ НАФТИ IЗ РЕЗЕРВУАРА (ВАРIАНТИ) 37253 го истоще ния, по меньшей мере, одного из питательных ве ществ, – вве дение микроорганизмов в резервуар, и – извлечение нефти из резервуара. 15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что указанное другое питательное вещество, не содержащее глюкозы, содержит, по меньшей мере, один из следующи х эле ментов: C, H, O, P, N, S, Mg, Fe или Са. 16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что указанное другое питательное вещество, не содержащее глюкозы, представлено неорганической молекулой. 17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что указанный неглюкозный источник углерода представлен пептоном или протеином и/или их продуктами переработки или экстракта ми или их источниками. 18. Способ извлечения нефти из нефтяного резервуа ра, отличающийся тем, что включает следующие основные стадии: – вы деление эндогенных микроорганизмов из указанного резервуа ра, – установление ограничения питательного(-ых) веществ(-а) для роста указанных микроорганизмов, – рост указанных микроорганизмов в условиях, достаточных для уве личения уровня их популяции, и последующее ограничение указанных микроорганизмов в питательных веществах, приводящее к уменьшению клеточного объема до уровня, совместимого с вве дением в указанный резервуар, – обеспечение эффективного количества указанного(-ых) питательного(-ых) веществ(-а) вместе с указанными микроорга низмами в течение времени и в условиях, достаточных для уве личения популяции эндогенных микроорганизмов в указанном резервуаре, где указанные питательные вещества включают неглюкозный источник углерода и, по меньшей мере, одно другое питательное вещество, не содержащее глюкозы, – поддержание указанного резервуа ра в течение времени и в условиях, достаточных для существенного истоще ния, по меньшей мере, одного из питательных веществ, и – воздействие на указанный резервуар средствами извлечения нефти. 19. Способ извлечения нефти из резервуара, отличающийся тем, что включает в себя сначала уве личение популяции эндогенных микроорганизмов в указанном резервуаре путем добавления эффективного для роста количества одного или более питательных веществ, содержащи х неглюкозный источник углерода и, по меньшей мере, одну или более органических молекул и последующее поддержание указанного резервуара в течение времени и в условиях, достаточных для существенного истоще ния, по меньшей мере, одного из добавленных питательных веществ, что измеряют со временем и/или по увеличению популяции эндогенных микроорганизмов, обладающих поверхностно-активными свойствами, и последующее воздействие на названный резервуар средствами извлечения нефти. _______________________ Это изобретение относится к процессу извлечения нефти из нефтяных резервуаров с помощью микроорганизмов. При первичной добыче нефти давление в резервуаре понижается и соответственно уменьшается добыча нефти. Чтобы компенсировать этот процесс уменьше ния, в резервуар впрыскиваются вода или газ. Этот процесс относят к так называемой вторичной добыче нефти. Соотношение вода – нефть увеличивают до тех пор, пока вторичная добыча нефти является экономически оправдaнной. Остаточная нефть до 65% начального содержания нефти в пласте (ООIP) распределяется в значительно отличающи хся от ООIP структурах. Невозможность при вто ричной добыче нефти извлечения захваченной остаточной нефти, происходящего в результате наличия капиллярных сил в систе ме нефть– вода– порода и неспособностью вводимых жидкостей проникнуть в части резервуар ной формации. Для понижения межповерхностного натяжения между резервуарными жидкостями и остаточной нефтью используются поверхностно-активные вещества, так что нефть, кото рая не может быть удалена с помощью одной только впрыскиваемой жидкости, вытесняется. Поверхностно-активные вещества, используемые в химической расши ренной добыче нефти (EOR), показывают оптимальную активность в узком диапазоне температур, HLB величин гидро фобно-липофильного равновесия, минерализации и типов горных пород. Таким образом, процессы EOR (расширенной нефтепереработки с применением поверхностно-активных веществ) в общем разрабатывались для индивидуальных резервуа ров. Показано, что по верхностно-активные вещества на основе сырой нефти (например нефтяные сульфо наты) в полупромышленных испытаниях приводят к десорбции остаточной нефти, но по цене значительно выше, чем рыночная цена нефти, извлеченной таким образом. Поверхностно-активные вещества сами по себе дорогостоящи; они стремятся отсорбироваться в породе, вследствие чего необхо димы в больших количествах. Полимеры также успешно применяются, но опять же по дорогой цене. Использован полиакриламид, полученный как из нефти-сырца, так и из микробных продуктов ксантгидрольных смол; первый является менее дорогим, но неэффективным при высоких температурах и уровнях минерализации, обычных для многих резервуа ров. Последний является более приемлемым, хотя существуют проблемы образования микрогелей, вызывающих блокирование на поверхности впрыскивания, в резервуа ре может происхо дить разруше ние, стоимость материала значительна. Предложено использовать образованные микроорганизмами поверхностно-активные ве 2 37253 щества для расширенной добычи нефти. Эта технология известна, как микробная расширенная добыча нефти (MEOR). Производство поверхностно-активных средств при помощи микроорганизмов было известно много лет. Эти биологические поверхностно-активные соединения почти всегда содержат липидный компонент и обычно являются гликолипидами. Другие классы биологических поверхностно-активных веществ включают липопептиды, фосфолипиды, жирные кислоты и нейтральные липиды. Существует ряд потенциальных преимуществ в использовании процессов MEOR, в том числе это обширный ряд соединений с полезными для расши ренной добычи нефти свойствами, которые могут быть получены микробным биосинтезом; стоимость и способность производить биометаболиты внутри резервуара с уменьше нием в результате количества химических поверхностно-активных веществ. Современная MEOR (микробная расширенная добыча нефти) включает вве дение и поддержание экзогенной микробной популяции в нефтяном резервуа ре. Эта популяция снабжается такими питательными веществами, как меласса (черная патока) или другими ферментируе мыми сахарами, источниками азота и минеральных солей в виде добавок к потоку воды, используемой для вто ричного вы теснения нефти. Были исследованы другие углеводородные субстраты, однако экономическое преимущество ферментируемых сахаров сделало их более предпочти тельными. Развитие методов с применением введения микроорганизмов в нефтяные резервуары было ограничено условиями, существующими в них. В особенности небольшие и изменяющиеся размеры пор, наряду с экстремально высокими температурами, минерализационно-ионными силами, давлением, жестко ограничивают штамм, микроареал и число микроорга низмов, которые могут быть вве дены. Кроме того, и одинаково значимым является то, что во многих резервуа рах среда сильно восстановленная. Отсутствие кислорода жестко лимитирует ряд биометаболитов, которые могут быть синте зированы микроорганизмами, вводимыми в резервуар. Недостатком использования микроорга низмов в современной технологии MEOR (микробной расши ренной добыче нефти) является то, что они могут быть склонны к окклюдированию (закупориванию) резервуарных пор вследствие большого объема клеток, вызванного богаты ми условиями питания, созданными в потоке воды. Кроме того, этим крупным микробным телам затруднено проникновение в маленькие поры породы. Мы неожиданно обнаружили, что по верхностно-активные свойства этих микроорганизмов, которые приспособились расти в условиях нефтяных скважин, могут возрасти, если микроорганизмы подвергнуть лимити рованию питательными веществами. Такие микроорганизмы особенно полезны в MEOR. Соответственно, настоящее изобретение содержит метод добычи нефти из резервуара, вклю чающего в себя увеличение популяции эндогенных микроорганизмов с поверхностно-активными свойствами в указанном резервуаре; до уровня, достаточного для осуществления расширенной добычи нефти. Расширенная добыча нефти проводится в одном из аспектов настояще го изобретения под воздействием уменьшения межповерхностного натяжения в нефтяном резервуаре. Более конкретно настоящее изобретение рассматривает способ извлечения нефти из резервуа ра, включающего следующие ступени: а) изоляция эндогенных микроорганизмов из упомянутого резервуара; b) установление лимита питательных(ого) веществ(а) для роста указанных микроорга низмов; с) снабжение эффективным количеством указанного пита тельного вещества данного резервуа ра на время и в условиях, достаточных для осуществления роста популяции эндогенных микроорганизмов; d) поддержание указанного резервуа ра на время в условиях ограниченного пита ния, достаточных для уве личения поверхностно-активных свойств названных микроорганизмов; е) действие на указанный резервуар средствами извлечения нефти. Другой аспект настояще го изобрете ния рассматривает способ извлечения нефти из резервуа ра и включает сле дующие ступени: а) изоляция эндогенных микроорганизмов из указанного резервуа ра; b) установление ограничения питательных веществ для роста указанных микроорганизмов; с) рост указанных микроорганизмов при условиях, доста точных для уве личения уровня их популяции; d) снабжение эффективным количеством указанных(ого) питательных(ого) веществ(а) вместе с указанными микроорганизмами в течение времени и в условиях, достаточных для роста популяции эндогенных микроорганизмов в указанном резервуаре; е) поддержание указанного резервуа ра в течение времени и в условиях, достаточных для увеличения поверхностно-активных свойств микроорганизмов в указанном резервуа ре; f) воздействие на указанный резервуар средств извлечения нефти. В соответствии с дальнейшим аспектом настоящего изобрете ния реализуется метод уве личения поверхностно-активных свойств микроорганизмов, который включает действие на микроорганизмы, приспособленные к росту в условиях нефтяной скважины, одного или более циклов роста в питательной среде, следующим после цикла ограничения в пита тельных ве ществах. В еще одном аспекте настоящего изобретения представляем способ расширенной добычи нефти, который рассматривает: а) обеспечение микроорганизмов из резервуара или из другого источника, которые могут адаптироваться к условиям нефтяного резервуара; b) помеще ние микроорганизмов в питательную среду для обеспечения их роста; с) воздействие на микроорганизмы одного или нескольких циклов ограничения в питательных ве ществах; 3 37253 d) ввод микроорганизмов в резервуар; е) извлечение нефти из резервуа ра. Фиг. 1 является графи ческим изображением добычи нефти в баррелях в день (BRD(+)) на скважине Alton 3 после впрыскивания технологической воды без питательных ве ществ. Фиг. 2 является графи ческим изображением добычи нефти в баррелях в день (BRD(+)) на скважине Alton 3 после впрыскивания технологической воды с питательными веществами. Изобретение может быть осуществлено путем извлечения образца микроорганизмов вместе с образцами жидкости из резервуа ра, в котором обитают микроорганизмы и анализом жидкости предопределить вероятность роста в связи с истоще нием пита тельных ве ществ. Понятие "питательные вещества" используется в самом широком смысле и включает неорганические и органические соединения, необхо димые микроорганизму для роста или которые способствуют росту. Неорганические соединения, рассмотренные здесь, включают те, которые содержат, по меньшей мере, один из перечисленных элементов: C, H, P, N, S, Mg, Fe или Са. Только для примера такие неорганические соединения включают: PO4 2– , NH4+, NO 2– , NO3 – и SO42– среди других. Определенные однажды питательные(ое) вещества(о), которые должны быть ограничивающими, затем добавляются в резервуар в те чение времени и при условиях, способствующи х росту эндогенных микроорганизмов. При отборе проб также определяется количество усвоенного органического углерода. Более конкретно, пробу из резервуа ра, после введения в него ограничивающе го пита тельного вещества, отбирают с целью определения возможности роста эндогенного организма и получения им углерода и энергии из эндогенных органических соединений. Стандартные методики, такие как спектрофо тометрия, N.M.P инфракрасная, ВЗЖХ, га зовая хроматография, химические тесты и т.п. используют для определения углерода, содержаще гося в соединениях. Если необхо димо, источник углерода поставляется с ограничивающим питательным веществом. В рекомендуемом воплощении используется неглюкозное углеродное соединение, т.к. глюкоза и соединения, включающие глюкозные единицы (например меласса), не обнаруживали уве личения поверхностно-активных свойств эндогенных микроорганизмов после их роста на таких соединениях. Примером представленного неглюкозного источника углерода является пептон и т.п. Далее, может быть проведена корректи ровка в зависимости от числа присутствующих микроорганизмов. Если представлено большое число микроорганизмов, то можно просто ввести недостающие питательные вещества непосредственно в резервуар для стимуляции роста на период времени. С другой стороны, там, где имеется небольшое количество микроорганизмов, они могут быть выраще ны также там, где позволяют условия, в лаборатории или в подходящей среде, куда поставляются недостающие питательные вещества для уве личения их количества. Это особенно предпочтительно, если микроорганизмы подвергаются более, чем одному циклу, в котором добавляются питательные вещества для осуществления роста, с последующим действием на микроорганизмы условий, в которых снова питательные вещества нахо дятся в недостатке. После этой процедуры микроорганизмы вводятся в резервуар. В ходе каждого вышеупомянутого цикла промотирования роста и подавления роста может быть проведен анализ для определения, являются ли микроорганизмы в состоянии роста. Анализ конфи гурации жирных кислот при помощи ВЗЖХ или ГЖХ особенно удобен для определения степени насыщения и цис-трансконфи гурации мембранных липидов имеют изменения, т.к. рост замедляется в ответ на ограничение питательных ве ществ. Предшествующие методы расширенной добычи нефти с использованием микроорганизмов выведены из предположения, что определенные черты микроорганизмов в своей основе являются более подхо дящи ми для производства поверхностно-активных веществ, чем другие, и единственно необходимым требованием является изоляция их, эффективно продуцирующи х поверхностно-активные вещества, от все х известных микроорганизмов. С другой стороны, настоящее изобретение базируется на осознании, что свойства ПАВ являются присущи ми или наведенными (вызванными) характе ристиками микроорганизмов внутри нефтяного резервуа ра, и что поверхностно-активные свойства зависят от фи зического состояния самих микроорганизмов. Поэтому, под понятием "поверхностно-активное свойство" подразумевается свойство микроорганизма, который уменьшает межповерхностное натяжение и это указанное свойство может быть эндогенным или экзогенным по отноше нию к клетке и может включать производство поверхностно-активных веществ. Микроорганизмы могут не только обладать поверхностными свойствами, но могут вызывать газообразование, которое может способствовать добыче нефти. Тем не менее, перспективы для успешного распространения микроорганизмов в резервуа ре недостаточно хо рошие. В рассмотренном аспекте настояще го изобрете ния, в котором полезными являются микроорганизмы, уже обитающие в ре зервуа ре, изначально известно, что они способны выжить в среде резервуа ра и при интродукции можно ожидать, что они выживут и производить это без серьезного риска вредных экзогенных последствий, возникающи х как следствие введения экзогенных микроорганизмов. Также, как правило, это будет доказательством того, что микроорганизмы внутри нефтяного резервуара нахо дятся в состоянии нехватки питательных ве ществ, так как условия в нефтяных резервуа рах обычно неблагоприятны для разрастания популяций микроорганизмов. Микроорганизмы нахо дятся на разделе двух фаз – вода–нефть внутри резервуа ра и физически олокализованы вокруг этой границы соответственно тому, нуждаются ли они в питательных ве ществах или нет. 4 37253 Как только регистрирова лась утрата питательных ве ществ, мы обнаружили, что микроорганизмы становятся более гидрофобными. С другой стороны возможно, что микроорганизм будет при этом условии производить и выделять поверхностно-активные вещества, либо клетки смогут сами принимать гидрофобный характер или качества, подобные поверхностно-активным свойствам. Таким образом, непосредственно жизнеспособные клетки микроорганизмов, нахо дящиеся в состоянии покоя или, возможно после смерти микроорганизмов, проявляют свойства поверхностно-активных ве ществ. В случае, если в проанализированном после отбора из нефтяного резервуа ра образце обнаружены многочисленные микроорганизмы (например, более чем 103 клеток на 1мл), принимается, что в резервуаре имеется достаточное количество микроорганизмов для обеспечения соответствующе го получения поверхностно-активных веществ. В том примере, те питательные вещества, которые ограничивают рост микробов, подаются в резервуар, после чего микроорганизмы подвергаются, по крайней мере, одному циклу ограничения в питательных веществах (позволяя исчерпать запас питательных ве ществ), в результате чего возрастает поверхностно-активная деятельность микроорга низмов и увеличивается добыча нефти. В использовании метода изобрете ния, в котором микроорганизмы отбираются из нефтяного резервуара и последовательно возвращаются для облегчения добычи нефти, отбор нефти может осуществляться любым удобным способом. Обычно образец берется и возвращается в резервуар непосредственно через обшивку скважины. Образец включает в себя формацию воды и нефти в резервуаре вместе с микроорганизмами. Извлеченный образец анализируется методами, известными специалистам в этой области, например, атомной абсорбционной спектрофо тометрией, для того, что бы определить питательные(ое) вещества(о), которые, очевидно, ограничивают рост микробных клеток. Типично, такой анализ покажет отсутствие азота в виде нитратов и отсутствие фосфа тов. Затем микроорганизмы выращи вают, поставляя в питательную среду предварительно определенные недостающие ингредиенты. Можно определить рост микроорганизмов в ряде сред и выбрать для культуры простейши х ту среду, которая обеспечивает максимальный бактериальный рост. В ходе выращи вания микроорганизмов отбирают образцы и проверяют на поверхностно-активные свойства. Например, может быть проведен тест для определения способности уменьше ния межповерхностного натяжения, путем воздействия на культуру и двойного установленного сравнительного режима, указывающе го на отношение между исчерпыванием питательных веществ и конечными поверхностно-активными свойствами микробного тела. Естественно, может происходить истощение питательных веществ, так как они уничтожаются вследствие микробного метаболизма или в результате захвата простейшими и помеще ния их в другую сре ду, или среду, первоначально изолированную от ре зервуара. Как правило, микроорганизмы подвергаются нескольким циклам добавления и истоще ния питательных ве ществ до те х пор, пока поверхностноактивные свойства, которые могут быть установлены путем измерения уменьшения межповерхностного натяжения, вызванного микроорганизмами, не увеличиваются до предела. Как только производится требуемое количество микробов, уничто жение кото рых достаточно для того, что бы дать оптимальный эффект с точки зрения уменьшения поверхностного натяжения, микроорга низмы вводятся в нефтяной резервуар. Микроорганизмы могут быть введены непосредственно через кожух скважины, после чего они распространяются по всему резервуа ру. Микроорганизмы проникают через поры породы, действуя как поверхностно-активные вещества, чтобы дать возможность уловленной нефти в породном материале быть вымытой выходящей из скважины водой. Важно заметить, что микроорганизмы, подвергшиеся циклам пита тельного снабжения и питательного исто щения по размерам клеток значительно меньше, чем микроорганизмы, которые подвергались только условии снабжения питательными веществами. Часто происходит уменьшение объема клетки на 70%. Более того, такие микроорганизмы могут иметь меньший объем клетки, чем те микроорганизмы, которые не были вытеснены из скважины во время обработки. Микроорганизмы, имеющие маленькие размеры, способны проникать через поры, которые будучи связанными с поверхностно-активными свойствами микроорганизмов облегчают добычу нефти. Микробы, которые имеют поверхностно-активные свойства и способны выжить в условиях нефтяного резервуара, но кото рые не адаптированы к условиям специфи ческого резервуа ра, куда они вводятся, могут быть подвергнуты циклам добавления питательных веществ и последующего уничтожения, чтобы увеличить их поверхностноактивные свойства в описанном способе. Такие микроорганизмы могут быть затем помещены в нефтяную скважину для расширения добычи нефти. В соответствии с настоящим изобретением было неожиданно установлено, технологическая вода, обеспеченная адекватной водной базой, в которой могли быть растворены требуемые питательные вещества и/или микроорганизмы, нахо дящиеся там прежде до введения в резервуар. Под определением "технологическая вода" подразумевается водная фаза смеси вода/нефть, выделенная из резервуара. Технологическая вода может быть отнесена к совместно полученной воде. Технологическая вода содержит буфер, соответствующий экологии резервуа ра; для создания буферных условий часто используются карбонаты и бикарбонаты. Выбор буфер ного соединения зависит от экологической рН резервуа ра, которая может фактически находиться в пределах рН 2– 10. 5 37253 В рассмотренном методе требуемые(ое) питательные(ое) вещества(о), не обязательно включающие источник углерода и (или) экзогенные микроорганизмы, добавляют к водному продукту и вводят в резервуар при условиях и на время, достаточных в соответствии с этим изобрете нием. Выделенная водно-нефтяная смесь собирается, определяются фазы. Водная фаза собирается и анализируется на наличие концентрации питательного(ых) вещества(в), углеродного источника и (или) микроорганизмов, первоначально содержащи хся там. Если необхо димо, концентрация(и) этих компонентов соответственно регулируется, также регулируется буфер ная производительность, прежде чем продукт будет вве ден в резервуар, где цикл повторяется. В соответствии с настоящим изобретением в дальнейшем было обнаружено, что порядок, в котором компоненты вводятся в водный продукт, значительно влиял на конечный результат. Поэтому целесообразно проверять резервуары индивидуально, используя песчаник и водный продукт, составные компоненты которых перечислены в Примере 3 ("Сastenholtz" сре да). Под понятием "резервуар", упоминаемом здесь, подразумевается любое место залегания. В дополненные понятия "способ добычи нефти" сюда относится практика стандартной добычи нефти, Контроль 24 часа 48 часов 96 часов не ограниченной использованием воды или газа для нагнетания давления. Дальнейшие детали метода для активации поверхностно-активных свойств микроорганизмов и добыча нефти с использованием культур микроорганизмов приведены в следующи х неограниченных примерах. Пример 1. Этот пример демонстрирует резкое уменьшение межповерхностного натяжения (IТ), которое может быть достигнуто применением циклов роста питательного обогаще ния и ограничения питательной среды. Межповерхностное натяжение измеряется в миллиньютонах на метр. Культура Acineto bacter cocloaceticus с неопределяемыми поверхностно-активным продуктом была привита питательным бульоном (NB) в 1/2 силы с парафи ном и без него. Питательный бульон (NB), как было показано в предыдущи х опытах, в 1/2 си лы является оптимальным для истоще ния питательных ве ществ и производства поверхностно-активных соединений. Все культуры были инкубированы при температуре 32о накануне вечера в течение ночи. Затем было измерено межповерхностное натяжение среды по сравнению с гексадеканом, используя метод образования капли, в течение 24, 48 и 96часовой инкубации. Среда 1/2 NB 1/2 NB + парафин 1/2 NB + культура 1/2 NB + парафин + культура 1/2 NB + культура 1/2 NB + парафин + культура 1/2 NB + культура 1/2 NB + парафин + культура Межповерхностное натяжение 29,56 27,32 30,16 29,54 26,94 29,56 29,71 29,97 Культура 1/2 NB была затем пересажена в свежую среду и тест повторили: Контроль Среда 24 часа 1/2 NB + культура 1/2 NB + культура + парафин 1/2 NB + культура 1/2 NB + парафин + культура 1/2 NB + культура 1/2 NB + парафин + культура 48 часов 96 часов Этот фе номен был воспроизведен с использованием ряда мезофи лических и термофи лических штаммов бактерий, включающи х Psedomonas aeruginosa, Pseudomonas flurescens, Basillus acilooalda rius, Thermus thermophilus и Thermus aquaticus. Пример 2. Этот пример демонстрирует влияние углеводорода, в дан ном случае парафи на, на умень Межповерхностное натяжение 23,25 20,91 12,25 9,45 10,12 6,42 шение межповерхностного натяжения. Культура Thermus aquaticus была инокулирована в среду Gastenholz R.W. (1969) Bacteriol Rev. 33.476). Одна пробирка из каждой пары культур бы ла покрыта парафином. Затем культуры были инкубированы при То 70оС и измерено поверхностное натяжение по отношению к гексану с использованием метода образования капли. 6 37253 Культура Инкубационный период T.aq. 2 5 7 20 2 5 7 20 T.aq. + парафин Культуры с наименьшим поверхностным натяжением были пересеяны на свежую среду и подвергнуты трем дальнейшим циклам ограничения и Культура Межповерхностное натяжение 43,96 45,41 44,97 40,28 45,48 42,34 39,40 19,87 снабжения питательным веществом. Результаты для четвертого цикла ограничения питательных веществ являются следующи ми: Инкубационный период Межповерхностное натяжение 6 11 28 32 6 11 25 32 35,96 33,94 35,98 32,23 33,34 28,93 8,25 5,23 T.aq. + парафин Пример 3. Этот пример относится к тестам, проведенным на образцах формаций воды и нефти, полученных из нефтяной скважины, известной как Alton b Surat Basin южного королевства Австралии. Протокол выборочного исследования для резервуарных жидкостей I. Образцы для микробиологических исследований Главными задачами отбора были сбор образца, представленного в резервуарных жидкостях, сведение к минимуму контакти рования образца с воздухом. Таким образом, образцы из Alton были собраны путем отбора на головке скважины, используя следующий протокол: 1. Образец отбирался 50 мл-выми пластиковыми типовыми шприцами. Шприцы были полностью заполнены образцом, так что воздух не проникал внутрь во время всасывания. 2. Игла на шприце с образцом была вставлена через резиновую септу (прокладку) бутылки, содержащей 0,1% диазорезорцин (редокс – индикатор). 3. Вто рая игла (В) была вставлена непосредственно через септу. 4. Резервуарные жидкости вводились в бутылку для проб до тех пор, пока они не выбрызгивались через иглу. Когда это происхо дило, игла В быстро выталкивалась. Соответственно шприц и игла были смещены. 5. Во все образцы, которые оставались розовыми более, чем 30 минут, вво дили 0,2 мл аликвоты 10% Na2S×9H2O, пока раствор не становился бесцветным. 6. Образцы немедленно транспортировались в лабораторию для анализа. II. Образцы для хи мического исследования Пробы для химического анализа были отобраны в соответствии со стандартной методикой, например, Collins A.G. (1975) Geochemestery of Olifield waters. Develepments in science series No. 1, Elsevier Scientific Publishing Company, New York. Начальная оценка образцов 1. Микробиологическая Микроорганизмы в образцах, содержащих нефть и воду, бы ли рассмотрены с помощью фазового микроскопа и красителей, например, ГРАКА. Бы ли рассмотрены различные микроорганизмы, включающие ряд вы соко подвижных форм. Образцы были сгруппированы в соответствии с различиями в морфологических и окраши вающих ха рактеристиках. Преобладающи ми формами были две различные бактерии; первая была относительно короче и шире, чем вторая. Короткие бактерии иногда набуха ли в слоях, особенно в полярных, более длинные клетки иногда образовывали короткие цепи или группы. Третий тип одноклеточных были короткие грам-положительные кокки. Число бактерий, которое можно было наблюдать, было пропорционально количеству не фти исследуемого образца. II. Хи мический Хи мическая природа нефтяной резервуарной воды была оценена с использованием ряда анализов водных и нефтеводных образцов. Эти анализы были проведены с использованием стандартной техники, например, Collins A.G. (1975) Geochemestery of Oilfield waters. Develepments in science series No. 1, Elsevier Scientific Publishing 7 37253 Company, New York и Американский инсти тут нефти (1986). Эти техники включают атомную спектрофо тометрию (AAS), пламенную фо тометрию и использование селективных ионных электродов. РеАнализ Натрий Кальций Калий Магний Цинк Железо Марганец комендовали практическую методику для анализа вод нефтяного месторождения. Представленные результаты были следующие: мг/л Анализ 350 3,5 1,5 1,0 0,2 следы следы Бикарбонат Карбонат Хлорид Сульфат Нитрат Фосфат рН Было сделано заключение, что результаты довольно типичны и для свежей артезианской воды, полученной в Lower-Cretaceous Jurassic водоносных пластах в районе Surat Basin, окружающих скважину в Алтоне. Формирование среды бактериального роста: Была исследована способность нескольких источников углерода увеличивать рост микробов в нефтеводных образцах. Это включало изменение лактата, ацетата, пропионата, пальмитата, бензоата, соли муравьиной кислоты, гексадецена, смесь С4С6С8 и Н2/СО2 / ацетат. Ни один из проверенных углеродных источников не обеспечивал роста бактериальных клеток. Исходя из этих ре зультатов химических анализов образцов воды из Alton был сделан вывод, что нитраты и фосфаты, потенциально существующие питательные вещества, практически полностью перерабатывались. Была предпринята серия опытов с целью определения влияния периодического добавления и уничтожения питательных ве ществ на воз никно мг/л 800 50 115 4,5 0,1 следы 8,4 вение поверхностно-активных характеристик. Одновременно было изучено, приведет ли добавление установленных сти муляторов бактериального роста, та ких как пептон и дрожжевой экстракт, к возрастанию поверхностно-активных свойств. Наконец, была исследована среда, обладающая потенциально необходимыми характеристиками для добычи нефти Alton из пористых пород. Начальная среда роста Формирование начальной среды было основано на результатах хи мических анализов и прежнего наблюдения, что бактерии в резервуа ре Alton нуждались в действии бикарбонат/карбонатного буфера. Материа лы и ме тоды 125 мл-овые бутылки были наполнены 25тью мл нефти и 75-тью мл исследуе мой среды. Затем сосуды были запечатаны. Стерилизованные образцы нефти Alton были инокулированы в контрольную незаполняемую среду. Состав основной среды и добавок показаны в таблице 1. Таблица 1 Хи мический состав ре зервуарных жидкостей в А Основная среда Следы элементов Состав мг/л Нитрат аммония Нитрилтриуксусная кислота Хло рид кальция (дигидратированный) Карбонат магния (дигидратированный) Нитрат натрия Нитрат калия Дигидрофосфат натрия Хло рид железа Хло рид магния Хло рид цинка Борная кислота Аце тат меди Мо либдат натрия Другие питательные вещества: "Питательное вещество" Карбонат натрия Дрожжевой экстракт Пептон (мясной экстракт) 500 100 51,3 40 689 103 280 0,28 2,6 0,24 0,5 0,02 0,025 Из этих компонентов было приготовлено 4 культур ных среды и контроль. Все культурные среды Конечная концентрация 0,5% 0,1% 0,1% и контрольная группа содержали основную среду и карбонат натрия. Добавки показаны в таблице 2. 8 37253 Таблица 2 Начальное формирование среды роста Среда 1 микроэлементы, дрожжевой экстракт, пептон дрожжевой экстракт, пептон микроэлементы, пептон пептон 0 2 3 4 Контроль Все бутылки были обработаны химически, 0,5 мл 0,5% раствора сульфи да натрия и их анаэробность была проверена в присутствии восстановленного 0,1% диазорезорцина. Была установлена инкубационная температура около 72о, которая приближена к натур ной То в ре зервуа ре А. Еженедельно контролировался рост и меж поверхностное натяжение образцов. Рост измерялся полуколичественно с помощью микроскопа. Межповерхностное натяжение измерялось по отноше нию к гексидекану с использованием метода образования капли (Harkine M.E. and Brown B. (1919) J.Amer.Chem Soc. il. p. 499). Этот метод включает вытеснение образца из шприца в раствор гексадекана. Устанавливается объем жидкости, необхо димого для образования капли и межповерхностное натяжение измерялось с использованием стандартных формул. Результаты Между средами в полуколичественном росте не было существенной разницы. Таблица 3 Формирование роста среды Культура Среда 1 Среда 2 Среда 3 Среда 4 Среда (без нефти) Начальная Неделя 1 Неделя 2 Неделя 3 Неделя 4 22,9 24,5 24,3 24,3 29,3 20,1 20,3 19,3 19,4 22,4 23,8 24,8 24,1 22,4 21,5 22,5 21,5 22,5 21,8 21,5 19,1 Песок/нефть Среда Тест-пробирки – Пломбы 5 мл нефти на 34 г песка среда № 4 (как указано выше). Пирекс 9827 Подпломбы № 33 + кабельные шнуры Этот образец совместим со структурой ограниченных питательных веществ, после начальной инокуляции (индук ционный период, неделя 1) сопровождается активным периодом роста (показательная фаза, неделя 2). Дальнейшее состояние ограничения в питании происхо дит при последующей пролифе рации (стационарная фаза, неделя 3 и 4). Среды 1 и 2 были значительно насыще ны. Следовательно, уничтожение питательных ве ществ в ни х произошло частично на 4-ой неделе. Заключение 1. Добавление дрожжевого экстракта не привело к уменьшению межповерхностного натяжения в учи тываемом временном периоде. 2. Добавление раствора с незначительным количеством элементов не приводит ни к увеличению микробного роста, ни к уменьшению межповерхностного натяжения. Как результат этих опытов, сре да № 4 была выбрана для экспериментов по добыче нефти. Добыча нефти из мелкозернистого песчаника Извлечение остаточной нефти из песчаников было исследовано следующим образом. Материалы Песок May & Baker, Batch МХ 6210, кислотно-промытый, среднеизмельченный, стерилизованный в течение 10 часов при То 170оС. Размер зерна: не более, чем 36% проходит че рез 300-микронное сито и не более, чем 20% прохо дит через 150-микронное сито . Методы: 1. Смесь песок/нефть. Песок и нефть смешивают в одной емкости, используя соотношение 5 мл нефти/34 г песка. Соотноше ние песок-нефть было определено путем промывания песка водой до тех пор, пока не извлекалась остаточная нефть. Пробирки, содержащие песочно-нефтяную смесь, были заполнены с использованием ультразвуковой ванны в течение 10 минут. 2. Вес, эквивалентный 59 мл нефти и 34 г смеси нефть/песок, был добавлен в каждую пробирку. Свер х то го 22 мм среды № 4 с карбонатом и без него были добавлены в каждую пробирку. Пробирки были закрыты колпачком, колпачки закреплены шнуром. 3. Все пробирки были инкубированы при 72оС в го рячей воздушной печи. 4. Количество нефти, извлеченной из мелкозернистого песчаника, было определено по разнице в ве се пробирки, после то го как нефть на поверхности во ды была собрана шприцем. 5. В завершении эксперимента количество нефти, оставшейся в песке, было проверено экстракцией с органическим растворителем, содержащим 87% хлороформа и 12% метанола в аппарате Сокслета. Результа ты: 9 37253 Таблица 4 Извлечение нефти из песчаников Смесь 3 неделя 6 неделя 9 неделя Сумма % извлечения среда SDS 0,775 1,541 0,559 0,029 0,231 0,011 1,566 1,579 36,4 36,7 Обсуждение Так как микробиологическое уве личение добычи нефти при использовании среды 4 эквивалентно тому, которое было достигнуто при использовании коммерческого поверхностно-активного вещества, эта среда принята для окончательного тестирования. Эксперименты с высоким давлением и высокой температурой Последней фазой предварительного экспериментирования был анализ добычи нефти при условиях, имитирующих Alton резервуар. Материа лы и ме тоды: Извлечение остаточной нефти при условиях, существующих в Alton резервуа ре, было исследовано с применением аппарата, специально созданного для этой цели. Он включает в себя металлическую тр убку вн утри и водяную р убашку. Трубка была заполнена пористым материалом, через кото рый просеивался образец. Температура поддерживается системой циркуляции, в которую во да подается через водяную р убашку керна, помещенную в си ликоновую масляную баню. Температура 73оС поддерживается термостатом. Начальное давление около 5000 кПа создается гидравлическим насосом Хаскеля. 1. Нефть и песок, как описано выше, смешивают до те х пор, пока не исчезнет избыток нефти. Эта смесь была осушена и уложена в колонку из нержавеющей ста ли. Затем колонка была помеще на в активную зону – секцию высокой температуры и высокого давления. После этого на колонку подают давление и поднимают температуру. 2. Как только снаряженная смесью песокнефть колонка уравновесилась, ее промывают водой через регулярные интервалы. Этот процесс повторяется до тех пор, пока нефть выхо дила из колонки. 3. Среда 4, которая была приспособлена для удержания химического равновесия, существующе го в резервуа ре Alton, была введена в колонку, пока вода не была еще вы теснена. Затем колонка была плотно закрыта, поддерживали релевантные температуру и давление. 4. Образцы были вынуты из колонки, освобожденная нефть изучена. В это вре мятестируются состояние бактерий и снабжение питательной смесью повторяется или прекращается в зависимости от результата тестирования. Среда, применяемая в этом тесте, состояла из вытесненной воды резервуа ра Alton со следующи ми введенными химическими веществами. Если в течение этого процесса остаточная нефть не была вытеснена, то колонка инокулировалась культурой, обогащен ной бактериями резервуа ра Alton, которые были лишены питательных ве ществ в лабораторных условиях. Ко лонка освобождается, п.п. 4, 5 повторяются до тех пор, пока остатки нефти перестанут ре гистрироваться в пробах. Сре да: Пример 4а. Результат контроля роста месторождения (например, водный продукт без питательных веществ) приводятся ниже. Тест место рождения был проведен на скважине Alton 3 в Queensland, Австралия. Результа ты представлены графи чески (рис. 1) и ясно показывают, что после блокирования в сентябре 1988 г., одна технологическая вода не приводит к уве личению добычи нефти. Химикаты раствор nA Нитрилтриуксусная к-та Na2HPO4 растворnA NH4NO3 CuCl2 2H2O MgCO3 NaNO3 раствор nВ KNO3 пептон NaHCO3 г/1000 л 100 280 1087 51 40 63 103 1000 3000 Раствор А смеши вается с раствором В и доводят до рН 8,4, используя либо концентрированную соляную кислоту, либо карбонат натрия. Затем добавляют пептон. Эта среда фильтруется и подогревается до 73о перед орошением колонки. Результа ты: Смесь песок/нефть состояла из 751 г песка и 123 мл нефти. В процессе орошения водой было регенерирова но 8 мл нефти. Орошение питательной смесью для бакте рий произвели через 2 недели. Таблица 5 Регенерация нефти из аналога резервуара 1 неделя IT (межповерхностное натяжение) рН извлеченная нефть,мл остаточная нефть в колонне: извлеченная нефть: % дополнительно извлеченной нефти – 10 2 неделя 3 неделя 18,5 9,32 12,8 9,45 17,1 8,86 1,5 3,4 1,1 123 – 98 = 25 мл. 6 мл. 24%. 37253 Пример 4в Как показано ниже, был проведен тест месторождения, включающий водный продукт с питательным веществом. Результаты показаны на рисун ке 2. Итак, буферный водный продукт содержащий питательные вещества, указанные в примере 3, был введен в скважину и скважина блокировалась на период до 3-х недель. К концу это го периода скважина снова включалась в эксплуа тацию и прохо дила испытания по добыче нефти. Программа введения а) Состояние скважины Производящий балансирный насос Обсадная производственная колонна От дна до го ловки: 7 дюймов внеш. диам. (полная колонна) 2 (насадки) 26 # J-55 s 37 g t 29 # N-80 s 43 g t 23 # S-96 s 87 g t 26 # J-55 Трубы для эксплуатации скважин 2– 7/8", 6,5 ppf J-55 grade 6032 – 6063 фт. RKB 6073 – 6104 фт. RKB Разрезная футеровка Полная глубина задней пробки 6109 фт. RKB (в) Программа 1.0 Смести те кольцо на местоположение. 6.0 РIH с 7"извлекаемого пакера, применяемого Установить выключенную линию на стороне кольпри испытании, обработке и цементировании скважин цевого отверстия. Отключите скважину, используя на обсадной трубе с правой резьбой 2– 7/8" ниже данбуровую во ду. ного пакера. Стыковое днище на верхнем отростке. 2.0 Включите насос. Потяните поршень на7.0 Вращать насосно-компрессорные трубы для соса колонны буровых штанг. перемешивания воды, (около 36 баррелей). Установи3.0 Соединительная трубка внизу фонтанноте извлекаемый пакер, применяемый при испытании, го или компрессорного оборудования на устье скобработке и цементировании скважин. Начинать слеважины ("на елке"). Установить плунжером вододующий режим ввода жидкостей: около 53 баррелей цементное отношение с помощью предохранителя смешанной воды (питательный раствор), около 36 выбросов. баррелей вытесненной пластовой воды. 4.0 Заведите анкерную тр уболовку и РIH с П р и м е ч а н и я: 2– 7/8 дюймовой колонной, связанной заливки об(i) Введение жидкости при 0,5 баррелей в щей глубины для определения присутствия или минуту при 2200 избыточного давления, равное 1 отсутствия заполнения дна. фун ту на кв. дюйм. П р и м е ч а н и е: завершение забойного (ii) был приготовлен суммарный питатель(ВНА) из разработки нефтеносных пластов, обнаруный раствор объемом 15.000 литров (94,3 барреженных за обсадными трубами, выглядят следуюлей). Допуская для 7% донных остатков в резерщим образом: вуа ре, это дало подвижный объем около 86 барре(от дна до головки) лей; были введены 25 баррелей, так как питательная смесь была оптимизирована, остаток вводилДлина Уровень усся приблизительно 3 часа после выхо да в атмостановки фе ру и ректифи кации при соответствующей рН. FT FT RKB (iii) вся жидкость, введенная в формацию, была 3" Наружный отфильтрована через 28- и 10-ти микронный фильтр. диаметр 8.0 Стронуть с места пакер и РООН. Газового 9.0 Снова произвести обработку скважины Якоря 25,6 5972,03 бурением, как с предыдущей обсадной трубой. Ниппель в вы10.0 Соединить трубы фонтанного или компсечке шахтнорессорного оборудования на устье сква жины муфго ствола для той. N/U на "елке". установки 11.0 Демонтировать буровую установку, сднасоса 1,56 5970,47 винуть ее. 2– 7/8"х7 ТАС 2,56 5967,91 12.0 Вновь запустить в эксплуатацию насосную штангу колонны труб. Освободить место и уста190 gts, 2– 7/7" трубы 5953,31 14,60 новить насос в PSN. Подключить скважину к насосу. Результа ты Комплект, помещенный на уровне 5997,64 фт RKB Закрытие произошло 26 января 1989 года, а 5.0 Трамбование скважины, закрепленной блокирование 17 февраля 1989 года. на подошве взрыва или ниже ее. Втянуть из скваБыли получены следующие результаты. жины. 11 37253 Дата Величина BPD Нефть Дата Величина BPD Нефть 17/2 156 18/2 148 19/2 154 20/2 143 21/2 143 22/2 129 23/2 128 24/2 129 25/2 122 – 26/2 1 – 27/2 128 – 28/2 117 – 1/3 116 20 11 13 14,2 13,3 13,8 14,2 14,5 14,9 Результа ты несомненно демонстрируют расши ренную добычу не фти из резервуа ра. Усовершенство вание описанной установки шло только по пути разъяснений и модификации и, кроме того, могут быть сделаны, не выхо дя за рамки и сущность изобретения, которое включает в себя каждую новую де таль и комбинацию новых деталей, заключенных в нем. Алтон-3 Тест продукция после впрыскивания Добыча в баррелях в день (В.Р.D.) (Флюид) Время месяц Добыча в баррелях День (В.Р.D.) (всего) Добыча в баррелях День (В.Р.D.) (не фть) Фиг. 1 12 Добыча в баррелях День (В.Р.D.) (вода) 37253 Добыча в баррелях В день (В.Р.D.) нефти Данные из “Алтон № Тест” Тест Контроль день Фиг. 2 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 13 37253 14