RU2158360C1

RU2158360C1 - Method of development of oil formation

Info

Publication number: RU2158360C1
Application number: RU99102887/13A
Authority: RU
Inventors: Э.М. Юлбарисов; Н.Ш. Тимерханов; П.А. Ладин; Н.В. Жданова; У.Н. Садыков; Ф.М. Хабибрахманов
Original assignee: ОАО Акционерная нефтяная компания Башнефть
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: oil-producing industry; applicable in development of oil deposits with high rate of water encroachment. SUBSTANCE: method includes alternation of pressure increase and decrease of injected water. During period of high pressure, injected into injection well is activated sludge in form of mixture of nutrient substances and microorganisms with addition of biostimulators. Method is especially efficient in development of oil pool with nonuniform reservoir. EFFECT: increased oil recovery due to increased coverage of formation by flooding and selective plugging of formation zones weakly involved in development operations.

Description

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к микробиологическим методам разработки неоднородных пластов. The present invention relates to the oil industry, in particular to microbiological methods for the development of heterogeneous formations.

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). A known method of developing heterogeneous formations by cyclically acting on the formation with water (M.L.Surguchev. Secondary and tertiary methods of increasing oil recovery. M: Nedra, 1985, p. 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. The essence of the method lies in the fact that in heterogeneous formations, by changing the volumes of water injection into wells in a certain order by periodically increasing and decreasing them, unsteady pressure is artificially created in the formation.

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. In heterogeneous reservoirs, cyclic flooding leads to an increase in oil recovery due to an increase in the coefficient of reservoir coverage by displacement, to additional involvement in the development of zones in which oil is displaced from fractures and cavities as a result of oil being replaced by water during capillary impregnation of porous blocks.

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. The disadvantage of this method is that in each half-cycle of increasing pressure of the reservoir, the main part of the injected water "slips" to the producing wells through more permeable layers and does not participate in the process of oil displacement. The use of this method slightly increases the coverage of the formation by water flooding and oil recovery.

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.Closest to the proposed technical solution is the microbiological method of developing a heterogeneous oil reservoir [A.S. N 2060371, class E 21 In 43/22, 1996], in which the increase in the development efficiency of a heterogeneous reservoir is achieved by alternating periods of increase and decrease in water injection pressure. During the period of increasing pressure, an aqueous solution of nutrients (nitrogen and phosphorus salts) is pumped into the formation to activate the formation microflora so that the end of the injection coincides with the end of the period of increase in pressure. Thus, the shutdown of injection wells, necessary for the adaptation of microflora, is combined with the known method of cyclic flooding. Apparently, additional oil displacement occurs due to the formation in the reservoir of a mixture of organic acids, alcohols, surfactants, carbonic acid and gases, including methane. But the method does not allow to increase the coverage of the formation by water flooding. In addition, at concentrations of microorganisms in formation water below 10 ⁴ cells / ml, a culture of specially grown hydrocarbon-oxidizing microorganisms is introduced into the formation (the efficiency of using monoculture is always lower than the efficiency of association of mixed cultures); injection of an aerated aqueous solution of nutrients can cause oxygen corrosion of well equipment and requires the use of expensive equipment, special devices (high-pressure compressor, aerator) and special preparation (deaeration) of the injected water.

Все это существенно усложняет и удорожает технологию обработки пластов. All this significantly complicates and increases the cost of formation processing technology.

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. To increase the coverage of the formation by water flooding, periods of increasing and decreasing the pressure of water injection are alternated, a mixture of nutrients and microflora is fed into the reservoir during the period of increasing pressure, while activated sludge is used as a mixture of nutrients and microflora and biostimulants are additionally fed.

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.In contrast to the prototype, the proposed method uses the so-called "activated sludge", which is a ready-made mixture of the industrial association of aerobic-anaerobic microorganisms (bacteria, yeast, fungi) at a concentration of 10 ⁸ -10 ¹³ cells / ml, belonging to different physiological groups, of a nutrient solution consisting of organic and mineral substances with the addition of biostimulants.

Микроорганизмы, используя питательные вещества активного ила и биостимуляторов, способны развиваться в аэробно-анаэробных (микроаэрофильных) условиях пласта без дополнительной подачи кислорода (в отличие от прототипа). Microorganisms, using the nutrients of activated sludge and biostimulants, are able to develop in aerobic-anaerobic (microaerophilic) conditions of the formation without additional oxygen supply (unlike the prototype).

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).Apparently, the main factors in increasing oil recovery are the increase in reservoir coverage due to the selective blockage of highly permeable washed layers with a jelly-like mass (biomass of microorganisms and the biopolymers secreted by them), while the prototype does not have this property, as well as an increase in oil displacement as a result of the generation of oil-displacing metabolic products (CH ₄ , CO ₂ , N ₂ , H ₂ , fatty acids, alcohols and other compounds with surfactant properties), penetrated into the injection wells remote from the bottomhole zone sections of the reservoir with microscopic (spore) and mobile forms of microorganisms (bacteria, yeast and fungi).

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

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 (Δp) в 1,5 раза и выше соотношение расходов (φ) 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%. Experimentally, in laboratory conditions, the mixture was filtered according to the proposed composition on a two-layer model of the formation with different permeabilities with an increase in pressure drop, which showed that pumping 1 pore volume of the mixture by 14 times reduces the filtration ability of the highly permeable part of the reservoir model compared to the low permeability part (initially high permeability part took 7 times more than low permeability). With an increase in the pressure gradient (Δp) by 1.5 times or more, the ratio of expenditures (φ) of the highly permeable and low permeability parts of the reservoir model remained at the level of 5-7, i.e. there is a significant redistribution of flows in a heterogeneous formation, regardless of the increase in pressure drop, mainly due to a decrease in the throughput of the highly permeable part, increasing the coverage of the formation as a whole. According to field data, the degree of temporary blockage of a highly permeable part of a single-layer deposit and a highly permeable layer in a two-layer deposit is 15-100% of the discovered thickness of the layers. The degree of pre-displacement of oil on waterflood reservoir models with bioreagents of various compositions with a biostimulator (BVK, fermentolizate, pectofoethidine, molasses, UMD) was 45-60%.

На модельных опытах наиболее интенсивно микробиологические процессы протекают в течение 10-14 суток. In model experiments, the most intensive microbiological processes occur within 10-14 days.

Можно утверждать, что предлагаемый способ разработки особенно эффективен на месторождениях с неоднородными пластами, поскольку ведущим фактором увеличения нефтеотдачи является повышение охвата заводнением. It can be argued that the proposed development method is especially effective in fields with heterogeneous formations, since the leading factor in increasing oil recovery is increasing coverage by water flooding.

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). Preliminary industrial tests of the technology of areal microbiological exposure were carried out at one of the fields of the Republic of Bashkortostan with a carbonate type of reservoir, which is at the stage of declining production. Development was carried out using flooding. The current water cut was 70%. A mixture of microorganisms, nutrients and a biostimulant was pumped simultaneously into 10 injection wells about a block cluster pump station (BKNS).

Необходимое количество биореагента рассчитали по формуле, учитывающей толщину и пористость пласта (поровый объем), удельный расход биореагента, количество скважин:
ϑ = π•R²•m•h•ν•n
ϑ - объем смеси активного ила с биостимулятором, м³;
R - радиус воздействия биореагента, м;
m - пористость пласта, доля;
h - толщина пласта, м;
ν - удельный расход реагента, т/м;
n - количество нагнетательных скважин.The required amount of bioreagent was calculated by the formula taking into account the thickness and porosity of the formation (pore volume), specific consumption of the bioreagent, number of wells:
ϑ = π • R ² • m • h • ν • n
ϑ - volume of a mixture of activated sludge with a biostimulant, m ³ ;
R is the radius of the bioreagent, m;
m — formation porosity, fraction;
h is the thickness of the reservoir, m;
ν - specific reagent consumption, t / m;
n is the number of injection wells.

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. Given that the selective clogging of highly permeable interlayers by the biomass of bacteria is temporary (after 2-4 months, the injectivity profile begins to take on the same character due to erosion and dispersion of bodies and aggregates of microorganisms into the reservoir), the calculated amount of activated sludge with a biostimulator was pumped into several cycles . The technical means used and the layout of them are common for crafts: the reservoir available at the BKNS for storing and diluting the stimulator with fresh water, a container for preparing a dry activated sludge solution, a metering pump for feeding it to the BKNS (CA-320 unit plunger pump), shut-off standard quick-release couplings for non-corrosive environments. The stimulant solution from the reservoir flows by gravity, the flow rate is controlled by a valve.

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%. Over 3 cycles of pumping a mixture of activated sludge with a biostimulator in the field, the average decrease in water cut in the produced fluid was 8%: out of 29 wells in the operating fund, a significant decrease in water cut was observed in 15 production wells of the first row, including in one well - by 30%, in four - by 20%, and in the rest - from 3 to 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. According to estimates made by various methods (according to the displacement characteristics and the linear forecasting technique), the increase in additional oil production amounted to 18 tons / day, water production was reduced by 117.8 tons / day.

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. To assess the effectiveness of cyclic flooding without injecting activated sludge with a biostimulator at the same field, a group of 6 injection wells was selected. Each half-cycle was alternated by pumping in 2 and stopping 4 wells; in the subsequent half-cycle, their roles changed. As a result of the studies, the increase in current production in the field amounted to 7.8 tons / day. The half-cycle duration of the increase in the oil platform pressure was 15 days, the reservoir pressure in the injection zone changes by 40 atm, while the pressure at the mouth of the injection wells varies from 65 to 92 atm, the total injection volume at the field remains unchanged.

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. Based on preliminary studies, we obtained an important practical conclusion about the full technological compatibility of the microbiological method with cyclic flooding, in particular, that the pressure increase half cycle (15 days) coincides with the period of maximum activity of microbiological processes (10-14 days), after which the decrease in intensity begins bacterial activity and there comes a period of lowering reservoir pressure.

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. According to preliminary estimates, the increase in oil production in the field is 35.6 tons / day, which significantly exceeds (by 9.8 tons / day) the total efficiency (25.8 tons / day) obtained separately from cyclic water flooding without bio-exposure (7 , 8 t / day) and microbiological treatment against stationary flooding (18 t / day). This, apparently, is associated with a leading role in increasing the efficiency of the microbiological factor in increasing the coverage of the formation by water flooding, by connecting weakly involved in the development of the sections of the formation.

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. The proposed method has a reliable raw material base for large-scale implementation in the oil industry, is environmentally friendly, is an environmental measure, because uses waste from large industrial enterprises, its use is agreed with the bodies of sanitary and mining supervision, it is not limited by climatic conditions and the place of its implementation.

Claims

A method of developing an oil reservoir, including alternating periods of increasing and decreasing water injection pressure, feeding a mixture of nutrients and microflora into the reservoir during an increase in pressure, characterized in that activated sludge is used as a mixture of nutrients and microflora and biostimulants are additionally supplied.