Микробиологическое воздействие

Механизм процесса. Метод основан на закачке микроорганизмов и создания биохимических процессов в пласте.

Увеличение коэффициента вытеснения нефти достигается за счет во-первых, образования в пласте газов N₂, H₂, CO₂, CH₂, NH₄, которые растворяясь в нефти снижают ее вязкость, изменяют pH; во-вторых, образования биоПАВ, спиртов, растворителей, которые снижая поверхностное натяжение, способствуют десорбции нефти из породы.

Увеличение охвата пласта достигается при образовании в результате жизнедеятельности микроорганизмов органических и неорганических (угольная) кислот, которые взаимодействуя с карбонатными, сульфатными и силикатными минералами породы, выщелачивают их, увеличивая пористость и проницаемость коллектора или создания колоний бактерий, закупоривающих высокопроницаемые водопроводящие каналы. Т.к.. поверхность бактерий в основном гидрофобна, то в значительной части пласта будет происходить гидрофобизация поверхности [69]. Во-вторых, за счет образования полимеров, получаемых путем микробного биосинтеза - экзополисахаридов.

Известные микробиологические методы воздействия основаны на применении отдельных видов или физиологических групп бактерий, выделенных из естественных сред и выращенных в лаборатории. В основном используются смешанные культуры (ассоциации) аэробных и анаэробных микроорганизмов, т.к. продукты жизнедеятельности одних групп микроорганизмов являются питательным субстратом для других. В качестве питательного вещества может использоваться меласса (побочный продукт сахарного производства), а также природные вещества, содержащие в своем составе легкоусваиваемую смесь. Кроме органического вещества (белки, углеводы) требуется наличие рядя важных биогенных элементов (N, S, P, K, Ca, Mg, Cl, Fe и др.) и так называемых ростовых веществ и витаминов (тиамина, рибофлавина, К, В6, В12 и др.). [16]

Бактерии очень пластичны и легко деформируются в нужную форму, обеспечивающую их перемещение в пласте даже при малых градиентах давления.

Процессы, происходящие в пробе свежего активного ила, помещенный в модель нефтяного пласта, описывается следующим образом. Аэробные и промежуточные (факультативные) формы бактерий начинают разлагать органическое вещество (ОВ), используя имеющие запасы растворенного кислорода. Строго аэробные организмы в таких условиях не могут существовать долго. При неполном окислении ОВ образуются кислоты, спирты и другие соединения. Факультативные бактерии, действуя в уже в анаэробных условиях, извлекают связанный кислород нитратов и сульфатов, освобождая азот и серу. В присутствии метанообразующих бактерий процесс брожения завершается превращением органических кислот в газообразные конечные продукты - метан и углекислый газ.

Технология воздействия и область применения

Впервые в нашей стране В.М Сенюковым и Э.М. Юлбарисовым в 1966-1972 гг. на Арланском месторождении был проведен промышленный эксперимент по испытанию микробиологического воздействия.

проведенные испытания на Юсуповской площади, Новохазинской площади Арланского меторождения, Шкаповском, Таймурзинском, Уршаковском, Михайловском месторождениях Башкортостана показали высокую эффективность микробиологического воздействия..

Определяющими факторами жизнедеятельности бактерий в залежах являются температура пласта, минерализация вод, коллекторские свойства и степень геохимической превращенности, наличие циркуляции воды, применяемые химические средства обработки воды в процессах нефтедобычи.

В качестве источника для селективной закупорки высокопроницаемых промытых пропластков применяется биореагент - активный ил получаемый на станции биологической очистки сточных вод биохимического комбината по производству белково-витаминных концентратов. В активном иле присутствуют различные физиологические группы микроорганизмов и простейших: водоросли, дрожжеподобные грибки кандида, спириллы, коринебактерии, микобактерии, вибрионы, железобактерии, аэробные (углеводородоокисляющие) и анаэробные бактерии (хемоорганотрофы, бродильные, метанообразующие), фаги. В целом клеточные популяции различных физиологических групп полиморфны. Средний размер бактерий, имеющих сферическую форму, 0,6-1,0 мкм², нитьевидных - более 10 мкм², размер колоний и хлопьев может достигать 100 мкм². В активном иле чаще встречаются бактерии р.р. Psemudomonas (7 видов), Bacillus (2 вида), Sarcina, Micrococcus и др., также в нем содержатся органические и минеральные и питательные вещества и т.п., необходимое для биоценоза.

Повышению эффективности активного ила способствует разработка композиций, которые улучшают структурно-механические свойства и фильтруемость активного ила. Для сгущения активного ила в качестве флокулянта используется полиэлектролит ВПК-402 (концентрацией 0,1-0,2 г/дм³). [16]

Использование биореагентов имеет ряд преимуществ перед синтетическими реагентами. Биополимеры более устойчивы к механическим и химическим деструктивным процессам, к отрицательному воздействию растворенного кислорода и пластовым водам различной минерализации. Главное преимущество биоПАВ перед синтетическими - биодеградабельность при высоких температурах, pH, концентрации солей в пластовой воде.

Известны следующие композиции биополимеров: "Симусан" (экзополисахарид, культура бактерий Acinetobacter sp. шт.12) и раствора формалина 5 %; "Симусан" и 5 % раствор синтетических жирных кислот; "Симусан" концентрацией 0,0005-0,01% и ПАА 0,005-0,02 %, "Продукт БП-92" (постферметационная жидкость бактерий Azotobacter Vinelandii, штамм ФЧ-1.

В качестве биоПАВ используются штаммы - продуценты гликолипидных ПАВ среди микроорганизмов рода Pseudomonas, торговая марка биоПАВ КШАС.

За рубежом в качестве биореагентов используется эмульсан, ксантан, ксероглюкан.