Особое внимание уделяют им и в «Татнефти», чему не в малой степени способствует их высокая эффективность и экологичность. О применении биотехнологий татарстанскими нефтяниками TatCenter.ru рассказывает ведущий инженер управления по МУН Наталья Шестернина.

При разработке обводненных и истощенных месторождений все чаще приходится сталкиваться с необходимостью применения комплекса методов увеличения нефтеотдачи, которые обладают комбинированным воздействием на пласт и призабойную зону пласта. Одним из таких методов является микробиологическое воздействие. В ходе его происходит селективное и неселективное закупоривание пор, изменение характеристик пластовой жидкости, модификация твердых поверхностей и пористости пород.

Четвертьвековой опыт

В Татарстане более 25 лет назад главным геологом ПО «Татнефть» Ринатом Муслимовым была подписана программа по микробиологическому воздействию на пласт, которая была реализована в НГДУ «Прикамнефть» при участии научных сотрудников Института микробиологии АН СССР, института ТатНИПИнефть и НПО «Союзнефтепромхим». В 1980 году было утверждено техническое задание на проектирование опытного участка на Бондюжском месторождении по испытанию воздействия микроорганизмов на остаточную нефть с целью повышения ее отдачи. В 1983 году впервые в ОАО «Татнефть» начались испытания биогеотехнологии при участии института микробиологии РАН и ВНИИнефть. С этого времени на месторождениях компании началось внедрение этого нового направления, основанного на активации геохимической активности микроорганизмов.

По результатам выполнения этой программы на месторождениях Татарстана промышленно были внедрены технологии активизации пластовой микрофлоры и микробиологического воздействия на пласт с использованием биопрепаратов. За четверть века был испытан ряд методов, среди которых была и мелассная технология, апробированная в1992−1994 годах на башкирских отложениях среднего карбона 302 залежи Ромашкинского месторождения. Сама технология была основана на вводе в пласт мелассы и бактерий. Следует отметить, что выращивание микроорганизмов производилась на установке-ферментере, установленном прямо на территории 302 залежи НГДУ «Лениногорскнефть» в рамках реализации международного проекта «Микробиологический метод повышения нефтеотдачи пластов — Ромашкино» «Татнефти» и фирм ЭЭГ и «Феба-Ойл» (ФРГ).

Дающие нефти выход

Биотехнологии в МУН — это технологии, основанные на биологических процессах, в которых используют микробные объекты. Суть ее сводится к использованию микроорганизмов для увеличения нефтеотдачи. В микробиологических методах дополнительное вытеснение нефти обусловливают те же механизмы, которые действуют в физико-химических методах. Преимущество первых состоит в том, что во многих случаях факторы, способствующие нефтевытеснению, создаются непосредственно в пласте, что увеличивает его эффективность. Кроме того, часто при использовании одного способа достигается одновременное воздействие нескольких механизмов, а стоимость микробиологических технологий может быть ниже, чем стоимость физико-химических методов

Все микробиологические методы воздействия на нефтяные пласты можно разделить на две основные группы. К первой относят технологии, в которых используются продукты жизнедеятельности микроорганизмов — метаболиты, полученные на поверхности земли в промышленных установках-ферментера). Эти методы близки к химическим. Улучшение нефтевытесняющих свойств закачиваемой воды происходит в данном случае за счет таких соединений как биоПАВ, биополимеры, эмульгаторы.

Вторая группа предусматривает развитие микробиологических процессов с целью получения метаболитов непосредственно в пласте. В этом случае образование нефтевытесняющих агентов в результате микробиологической деятельности происходит непосредственно в пласте за счет дополнительного внесения в пласт микроорганизмов и питательных веществ — мелассы, молочной сыворотки и других отходов пищевой или химической промышленности. В свою очередь вторая группа может быть подразделена на подгруппы в зависимости от вида биоценоза — пластового или введенного с поверхности.

К первой подгруппе относятся биотехнологии, в которых активируется естественная микрофлора пласта путем подачи питательных веществ с поверхности, а ко второй — биотехнологии, в которых в пласт вводятся культуры микроорганизмов с питательными веществами. В результате своей жизнедеятельности микроорганизмы образуют обширный ряд соединений, влияющих на флюиды и породу пласта и. процессы нефтевытеснения .

Микробные фермы

К настоящему времени в ОАО «Татнефть» внедрены и применяются биотехнологии МУН, основанные на вводе в пласт биомассы микроорганизмов и питательных веществ. Технология микробиологического воздействия на пласт в условиях закачки сточных вод разработки ТатНИПИнефть и ИНМИ РАН базируется на технологии активации пластовой микрофлоры, но для увеличения численности микроорганизмов в условиях повышенной минерализации применяется биопрепарат «Деворойл», содержащий биомассу из пять типов бактерий. Микробы, входящие в состав этого биопрепарата, выделены из пластовых вод и загрязненных нефтью почв Бондюжского месторождения, то есть это природный биоценоз микроорганизмов, уже изначально адаптированный к условиям месторождений Татарстана.

Механизм действия технологии основан на резком увеличении активности биоценоза, в котором процесс жизнедеятельности последовательно активируемых аэробных и анаэробных микроорганизмов способствует наработке веществ, обладающих высокой нефтевытесняющей способностью — жирные кислоты, полимеры (полисахариды), спирты, альдегиды, двуокись углерода и др. При этом по ряду проб дегазированной нефти с опытных участков отмечается снижение содержания парафиновых силикагелевых смол на 20−40\%, доли метана на 20−30\% при соответствующем росте доли углекислого газа, этана и пропана. Особенностью вытесняющего действия метаболитов является то, что они генерируются на поверхности пласта микроорганизмами, получающими фосфор и азот из соединений, растворенных в воде, а углеводород — из остаточной нефти.

В ОАО «Татнефть» также разработана и внедряется технология увеличения нефтеотдачи с использованием композиции на основе ксантановых биополимеров. Химическая основа его состоит из экзополисахаридов, получаемыех при культивировании особого микроорганизма. Механизм действия композиционного состава основан на создании в пласте высоковязких растворов или студней, способных изолировать промытые участки

Важнейшими технологическими свойствами ксантана, обуславливающими его применимость для водоограничения и увеличения нефтеотдачи пластов, являются: регулируемая вязкость рабочих растворов, позволяющих закачивать их в пласт на необходимую глубину, высокая проникающая способность — сохранение вязкостных и вязко-упругих свойств в широком диапазоне температур вплоть до 1000 С, рН, давлении и множество других.

Сам ксантан разработан и получен в промышленных масштабах более 40 лет назад в США. В настоящее время он применяется во многих областях промышленности. Однако основная область — нефтегазовый комплекс, где он используется в технологиях увеличения нефтеотдачи, при бурении, в технологиях гидроразрыва пласта, при стабилизации песчанных пластов, для глушения скважин.

Биополимеры ксантанового ряда выпускаются под различными марками и до последнего времени российские потребители получали только импортные его виды, в основном китайского производства. В настоящее время на месторождениях ОАО «Татнефть» проводятся испытания отечественного ксантана марки «Сараксан» производства ОАО «Биохимик» в Саранске. К сожалению, «Биохимик» — это единственный завод в России, где налажено производство ксантана пока в виде постферментативной жидкости, но уже готовится производство биополимера в виде порошка.

Бактерии — помощники нефтяников

В течение последних лет в нефтяной промышленности наблюдается устойчивая тенденция к ухудшению структуры запасов нефти, что связано в основном со значительной выработкой высокоподуктивных месторождений, а также с открытием месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. Увеличилось количество вводимых в разработку месторождений с осложненными геолого-физическими условиями, повысился удельный вес разрабатываемых карбонатных коллекторов с высокой вязкостью нефти. Запасы тяжелой нефти составляют в мире 3 триллиона баррелей и разработка эффективных технологий для добычи тяжелой нефти необходима для стабилизации будущей мировой нефтедобычи и обеспечения соответствующего энергоснабжения при вхождении в 21 век.

Наиболее перспективным в этом направлении следует считать разработку комплексных технологий, включающие в себя сочетание различных факторов воздействия. Но все же на современном этапе технологии добычи высоковязкой нефти являются дорогостоящими и энергоемкими

В России имеются значительные ресурсы высоковязких нефтей, которые вследствие незначительной их выработки представляют собой фактически неиспользованные энергетические ресурсы, разработка их требует применения нетрадиционных методов воздействия на пласт. Микробиологические технологии все больше признаются в мире как экономичные и экологически надежные. Однако до настоящего времени не разработаны микробиологические методы и технологии специально для добычи тяжелой нефти в промышленных масштабах.

В последние годы стали появляться работы о положительных результатах лабораторных исследованиях по воздействию на высоковязкую нефть с применением микроорганизмов, образующих био-ПАВ, газы и растворители. В России широкомасштабных работ по добыче вязкой нефти микробиологическим способом почти не проводились, за исключением опытно-промышленных испытаний в НГДУ «Лениногорскнефть» на 302 залежи башкирских отложениях среднего карбона.

Образовавшиеся продукты жизнедеятельности бактерий — жирные кислоты, спирты, углекислота, молекулярный водород, поверхностно-активные вещества привели к изменению пластовых вод, газа, нефти, что позволило получить на опытном участке дополнительно около30\% нефти. Таким образом, есть вероятность, что в Татарстане микробам найдут еще одно применение.