автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Математическое моделирование микробиологических методов воздействия на трещинно-поровый карбонатный пласт

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М. ГУБКИНА

. >■' ' На правах рукописи

■ , ' > УДК 622.276.1/4:576.8:51.001.7

1 , ,: 1

СИТНИКОВ АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТРЕЩИННО-ПОРОВЫЙ КАРБОНАТНЫЙ ПЛАСТ

Специальность 05.15.06 "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА -1997

Работа выполнена в Государственной Академии нефти и газа им. И.М. Губкина.

Научные руководители:

Доктор технических наук, профессор Еремин H.A. Доктор технических наук, доцент Ибрагимов Л.Х. Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Курбанов А.К. Кандидат технических наук Власов С.А. Ведущая организация: ТатНИПИнефть

Защита диссертации состоится .Л/^гА/ 199^r.

в часов tОС минут

на заседании диссертационного Совета К.053.27.08 при Государственной Академии нефти и газа им. U.M. Губкина по адресу: 117917, Москва, Ленинский пр., д. 65,

ауд. ¥3-/

Ученый секретарь диссертационного Совета К.053.27.08,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "^б" " ]_ 1997г.

Кандидат технических наук, профессо;

>' А.О. Палий

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Важнейшее направление увеличения эффективности разработки месторождений углеводородов связано с применением методов и технологий вытеснения нефти из пласта для увеличения его нефтеотдачи. Для поддержания (увеличения) уровня добычи нефти, увеличения извлекаемых запасов, минимизации затрат на добычу необходимо усовершенствование известных и создание новых высокорентабельных технологий, таких как микробиологические методы увеличения нефтеотдачи. Основным их достоинством является простота реализации технологических процессов. Эти технологии не требуют использования специальной техники или модернизации оборудования. Микробиологические методы, как наиболее эффективные с экономической и экологической точек зрения, вызывают особый интерес для исследований.

Разработка микробиологических технологий неразрывно связана с проблемой изучения микробиологических процессов, происходящих в пласте. Полностью адекватное физическое моделирование и получение достаточной информации о процессах зачастую невозможно из-за неповторимости каждого изучаемого объекта, длительности и высокой стоимости промысловых испытаний. Математическое моделирование микробиологического воздействия на нефтяные пласты является наиболее эффективным и значительно менее дорогостоящим по сравнению с физическим моделированием. Но в силу значительной сложности математическое моделирование микробиологических методов только начинает развиваться как самостоятельное научное направление. Поэтому создание и развитие математических методов мо-

делирования микробиологического воздействия является актуальным.

Цель работы. Создание и развитие методов прогнозирования технологических показателей микробиологического воздействия на карбонатный трещинно-поровый пласт на основе математического моделирования.

Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Создание методик прогнозирования технологических показателей процессов вытеснения нефти с помощью микробиологического воздействия и оценки эффективности методов воздействия на пласт.

2. Изучение механизмов воздействия микроорганизмов на процесс вытеснения нефти из пласта.

3. Математическое моделирование процесса вытеснения нефти из порового пласта с помощью микробиологического воздействия.

А . Описание процесса вытеснения нефти из карбонатного трещинно-порового пласта с помощью математической модели микробиологического воздействия. 5. Изучение результатов лабораторных и промышленных испытаний метода микробиологического воздействия. Методы решения поставленных задач. Поставленные задачи решались на основании анализа и обобщения литературных данных, результатов лабораторных и промысловых исследований, использования теоретических основ разработки и физики нефтяного пласта. Основным методом исследования являлось математическое моделирование. Системы уравнений, полученные при описании рассматриваемых процессов, решались с помощью аналитических и численных

методов математического анализа, создания алгоритмов и программ для ЭВМ.

Научная новизна:

1. Создана математическая модель микробиологического воздействия на трещинно-поровый карбонатный пласт; разработаны алгоритм и программа расчетов скоростей капиллярного впитывания водных растворов микроорганизмов в блоки и охвата блоков пропиткой при линейном вытеснении нефти.

2. Разработана модель развития микроорганизмов в пласте (или биотехнологической установке).

3. Установлена динамика изменения концентраций метаболитов и питательного вещества в пласте (или биотехнологической установке).

4. Разработана методика оценки пригодности призабойной зоны скважины и пластовой системы для применения микробиологических методов воздействия и оценки эффективности воздействия на пласт.

Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в создании и усовершенствовании методик прогнозирования микробиологического воздействия на пласт, являющихся теоретической основой проектирования технологических процессов увеличения нефтеотдачи и интенсификации разработки нефтяных месторождений. Созданные методики могут применяться при выполнении теоретических исследований, для математической обработки экспериментальных данных, оценки результатов опытно-промышленных работ, проектировании разработки нефтяных залежей с применением микробиологических методов увели-

чения нефтеотдачи пластов и оптимизации процесса культивирования микроорганизмов.

Апробация работы. Работа докладывалась:

1. На заседаниях кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений» ГАНГ им. И.М. Губкина, г. Москва (1994-1997г.г.).

2. На семинарах лаборатории «Теории разработки нефтяных месторождений» ИПНГ РАН, г. Москва (1994-1997г.г.).

3. На международной конференции «Проблемы комплексного освоения трудноизвлекаемых запасов нефти и природных битумов», г. Казань (1994г.).

4 . На Европейской международной конференции (European Petroleum Conference) общества инженеров нефтяников (SPE), г. Лондон (1994г.).

Автор выражает признательность научным руководителям д.т.н., профессору Еремину Н.А. (ИПНГ РАН) и д.т.н., доценту Ибрагимову J1.X. (ГАНГ им. И.М. Губкина), а также д.т.н. Ибатуллину P.P. (ТатНИПИнефть) и Назиной Т.Н. (ИН-МИ РАН) за постоянную поддержку и помощь в работе.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, перечислены методы решения поставленных задач и изложены основные результаты исследований.

В первой главе приведен краткий обзор и анализ предшествующих исследований микробиологических методов увеличения нефтеотдачи пластов.

Идея использования микроорганизмов с целью вытеснения нефти из пористых сред была высказана Бекманом

(J.W. Beckman, 1926). Пионером лабораторного изучения микробиологических методов увеличения нефтеотдачи пластов является Зобелл (С.Е. ZoBell, 1946). Промысловые испытания методов начались в 50-е годы в США, СССР, Чехословакии, Польше (в начале 60-х годов), Венгрии (в середине 60-х), Румынии (в начале 70-х), Великобритании, Канаде, Австралии, Германии, Китае и Индии (в середине 70-х). Во всех этих странах исследования продолжаются и в настоящее время.

Для построения математических моделей микробиологического метода увеличения нефтеотдачи использовались результаты основополагающих теоретических и экспериментальных исследований в области микробиологического воздействия на пласт.

В диссертации использовались труды Беляева С.С., Бор-зенкова И.А., Власова С.К., Ганиткевича Я.В., Ентова В.М., Ибатуллина P.P., Ивановой А.Е., Иванова М.В., Кулик Е.С., Курбанова А.К., Мац A.A., Муслимова Р.Х., Назиной Т.Н., Розановой Е.П., Халимова Э.М., Юлбарисова Э.М.,

Brown F.G., Bryant R.S., Clark J.В., Coty V.F., Cusack F., Donaldson E.C., Islam M.R., Knapp L.M., Lasar I., Mcln-erney M.J., Rosenberg E., Tanner R.S., Udegbunam E.O., Wagner M., ZoBell C.E., Zhang X. и др. ученых. Модели, как правило, описываются уравнениями многофазной многокомпонентной фильтрации. При их разработке использовались работы Баренблатта Г.И., Басниева К.С., Боксермана A.A., Ентова В.М., Желтова Ю.П., Зазовского А.Ф., Золотухина А.Б., Леви Б.И., Рыжика В.М. и др. ученых.

Предпосылками создания микробиологических методов увеличения нефтеотдачи служат, по крайней мере, три

факта: в нефтяных пластах есть микроорганизмы, которые жизнеспособны и активны в пластовых условиях; микроорганизмы способны превращать сложные углеводороды нефти в более простые и подвижные органические соединения, а также образовывать различные технологически активные соединения, способствующие вытеснению нефти; микроорганизмы способны продуцировать активные соединения (ПА.В, кислоты, газы и т.д.) непосредственно в зонах пласта, содержащих остаточную нефть.

Принципиальная возможность использования микроорганизмов с целью увеличения нефтеотдачи пластов и интенсификации добычи нефти отмечена многими исследователями и подтверждена успешными промысловыми экспериментами. Таким образом, определенный опыт использования биотехнологий уже имеется. Задача научно-исследовательских работ на современном этапе заключается в усовершенствовании микробиологических методов воздействия на пласт. В частности, в изучении закономерностей распространения микроорганизмов в нефтяных пластах, их физиологии и геохимической деятельности и возможности направленной регуляции микробиологической деятельности. К сожалению, научные основы применения биотехнологии для увеличения нефтеотдачи, как прикладной науки, не созданы до сих пор.

Анализ литературы позволил выделить критерии применимости микробиологических методов воздействия на нефтяные пласты, классифицировать используемые биотехнологии по целям, способам и технологиям воздействия, выявить их достоинства и недостатки. Определены и классифицированы по характеру воздействия на пласт продукты метаболизма бактерий, способные воздействовать на процессы вытеснения

нефти. Это различные газы, кислоты, ПАВ, растворители, полимеры, непосредственно биомасса. Метаболиты изменяют физико-химические свойства нефти, вытесняющих флюидов, с их помощью возможна очистка скважин от отложений парафинов, смол и асфальтенов. Приведен список микроорганизмов, используемых в биотехнологиях увеличения нефтеотдачи пластов. Наиболее широко используемыми в промышленных биотехнологиях микроорганизмами являются Clostridium и Bacillus. Их представители более устойчивы к стрессовым изменениям внешних условий существования. Они способны к спорообразованию, а поскольку размеры спор меньше вегетативных форм микроорганизмов, они более подвижны, поэтому эффективнее воздействуют на пласт.

Во второй главе рассмотрен механизм микробиологического воздействия на пласт. Бактерии, размножаясь в пласте, производят метаболиты - химические вещества, воздействующие на ход процесса вытеснения нефти. Большинство из метаболитов (газы, С0:, кислоты, растворители, ПАВы) широко используются в традиционных физико-химических методах воздействия на пласт. Таким образом, механизмы воздействия на процессы вытеснения нефти при использовании и микробиологических, и традиционных физико-химических методов аналогичны. Специфика микробиологического воздействия состоит в том, что на процессы вытеснения воздействуют целым комплексом активных метаболитов, а развитие микроорганизмов сильно зависит от условий, в которых они размножаются. Это сильно усложняет процесс его исследования.

Обзор работ, посвященных математическому описанию жизни микроорганизмов, позволил выделить общий вид модели их развития. Для развития микроорганизмов необходимы та-

кие условия как наличие источника энергии, пищи (субстрата), содержащей все компоненты, необходимые для синтеза биомассы, благоприятные физико-химические условия пластовой среды. Так как используемые микроорганизмы адаптированы к пластовым условиям, в математической модели учитывается лишь наличие питательных веществ. При описании процессов жизнедеятельности микроорганизмов за основу взято уравнение французского микробиолога Моно (Monad, 1942), описывающее зависимость скорости роста микроорганизмов от времени и концентрации питательного вещества. Приводятся уравнения материального баланса, описывающие связь концентраций субстрата, биомассы и продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (метаболитов). С учетом начальных условий получены динамика концентраций субстрата, биомассы и метаболитов в пласте (биотехнологической установке) , оценено время потребления субстрата микроорганизмами. Предложена методика определения технологических параметров культивирования микроорганизмов в биотехнологических установках. На основе экспериментальных данных по Ромашкинскому месторождению (Ибатуллин P.P., 1995) были определены основные параметры и коэффициенты в теоретически полученных зависимостях.

На основе математических моделей микробиологических методов воздействия на пласт Ентова В.М., Islam M.R., Zhang X. приведены уравнения изотермической фильтрации двухфазной многокомпонентной смеси (газ считается растворенным в водной фазе). Все химические реакции считаются равновесными, жидкости - несжимаемыми, а порода -недеформируемой. При таких предположениях выписаны уравнения неразрывности фаз, обобщенный закон Дарси,

зависимость капиллярного давления от функции насыщенности, начальные и граничные условия. В предположении, что микроорганизмы размножаются и переносятся в водной фазе (взвешены в водной фазе и полностью увлекаются потоком) записано уравнение переноса вещества (бактерий) с учетом диффузии. Перенос субстрата и метаболитов в пласте описывается как движение активной примеси:

(к ' <¡1 Л

где т~ пористость; 5- текущая водонасыщенность породы; л/;- концентрации /-ого метаболита (субстрата), движущегося соответственно в водной и нефтяной фазах; о*- коэффициент диффузии /- ого метаболита (субстрата); /- время.

При исследовании процесса вытеснения нефти из тре-щинно-порового пласта в качестве основного фактора вытеснения нефти из поровых блоков принята противоточная капиллярная пропитка, для скорости которой использована формула, совмещающая ее зависимость от времени и в экспоненциальной, и в квадратичной форме (Скворцов Э.В., 1967г.). Для описания процесса вытеснения нефти из тре-щинно-порового пласта использованы интегральные уравнения материального баланса для случаев прямолинейно-параллельной и плоскорадиальной фильтрации (Боксер-ман А.А., Желтов Ю.П., 1964г.). Микробиологическое воздействие на пласт рассматривается как комплексное физико-химическое воздействие, все гидродинамические параметры пластовой системы, которые зависят от концентраций метаболитов, рассматриваются как зависящие от времени.

Полученная для случая микробиологического воздействия на трешинно-поровый пласт система уравнений содержит сингулярное интегральное уравнение Вольтерра-Гаммерштейна первого рода типа свертки. Далее система уравнений преобразована для численного решения методами математического анализа и решена численно с помощью методов квадратур и Симпсона. Решение записано в виде рекуррентной формулы. По предложенной математической модели написаны алгоритм и программа для расчетов на персональном компьютере.

Для расчетов использовались зависимости вязкости нефти, коэффициента поверхностного натяжения, угла избирательного смачивания породы водой и коэффициента вытеснения нефти из блоков от концентрации кислот, С02 и ПАВ, полученные другими исследователями для химических веществ аналогичных (по свойствам) метаболитам.

В расчетах использовались фактические данные разработки эксплуатационного объекта Ромашкинского месторождения, на котором испытывался метод мелассного заводнения. Период развития бактерий в пласте составлял около 160 часов. Результаты выполненных автором расчетов достаточно хорошо согласуются с промысловыми данными. Так, за время воздействия, угол смачивания породы водой в охваченной зоне уменьшился от 76,5 до 12,8 градусов; вязкость нефти снизилась от 0,04 до 0,026 мПа-с; коэффициент межфазного натяжения снизился от 0,04 до 0,01бмЯ/м; коэффициент нефтеотдачи увеличился от 16,4 до 18%. Для микробиологического заводнения скорость капиллярного впитывания возрастает, при этом скорость охвата блоков пропиткой снижается; прирост добычи нефти при заводнении без использования

микробиологического воздействия ниже приблизительно на 6%, чем с его использованием.

В третьей главе рассмотрены проблемы определения гидродинамических показателей пласта для оценки пригодности и эффективности микробиологического воздействия на пласт. Изначально все известные методики расчетов эффективности методов воздействия на пласт были ориентированы на ручные вычисления и использование графическо-аналитических методов. Это иногда приводило к значительным ошибкам и субъективной оценке эффекта. Использование статистических методов для более точных и объективных аналитических расчетов требует большого количества вычислений. Поэтому возникла необходимость создания программных средств для автоматизации этих вычислений.

Наиболее распространенным способом исследования гидродинамических свойств пласта является метод снятия кривой восстановления давления. Результаты наблюдений за динамикой забойного давления интерпретируются на основе различных математических моделей, которые выбирают в зависимости от типа коллектора и реологических свойств нефти. Ошибка в выборе модели фильтрации влияет на результаты анализа и может привести к ошибочным выводам. Избежать этой ошибки позволяет использование метода детерминированных моментов давления. На основании анализа интегральных характеристик кривой восстановления давления определяется диагностический признак, использование которого позволяет с определенной степенью достоверности определить характер фильтрации. Кроме того, метод позволяет определить гидродинамические параметры пласта и оценить пригодность и эффективность мик-

робиологического воздействия на пласт. На основе метода разработан алгоритм численного решения и написана программа для расчетов на персональном компьютере гидродинамических параметров пласта и определения характера фильтрации жидкости в пласте.

Для описания процесса разработки месторождений необходимы методы моделирования динамики процесса вытеснения. Один из таких методов основан на использовании характеристик вытеснения. Эффективность микробиологического воздействия на пласт определяется сопоставлением характеристик вытеснения до начала воздействия (базовый вариант) и после него (фактический вариант) по величине и градиенту отклонения. Базовый вариант рассчитывается по фактическим данным периода эксплуатации до воздействия или принимается по скважинам - аналогам. Базовая добыча нефти на прогнозный период экстраполируется по каждой скважине участка, затем суммированием расчетных эффектов по каждой скважине в зоне микробиологического воздействия определяется прирост добычи нефти от него. Технологическая эффективность биотехнологии может характеризоваться дополнительной добычей нефти за счет увеличения нефтеотдачи пласта, интенсификации отбора жидкости или сокращения объема попутно-добываемой воды.

Для оценки эффективности воздействия биотехнологий на пласт был разработан численный алгоритм статистического анализа характеристик вытеснения с целью выбора из них тех, которые наиболее точно интерполируют данные. По этому алгоритму была написана программа для расчетов на персональном компьютере. Используемые в программе 35 характеристик вытеснения, наиболее широко

используемые на практике, являются комбинациями зависимостей ежемесячных и накопленных отборов воды и нефти. Для упрощения алгоритмизации метода и возможности использовать объектно-ориентированное программирование была составлена структурная формула, обобщающая используемые в программе характеристики вытеснения.

В четвертой главе приведен анализ результатов опытно-промышленных испытаний мелассного заводнения.

В 1992-93 годах в трещинно-поровом карбонатном коллекторе Ромашкинского нефтяного месторождения (залежь 302 башкирского яруса) были начаты испытания мелассной технологии увеличения нефтеотдачи пласта1. Метод основан на внесении в пласт мелассы, солей азота, фосфора и промышленных штаммов микроорганизмов Clostridium turo-butyricum, которые, размножаясь в пласте, сбраживают мелассу с образованием газов, органических кислот, низших спиртов и других продуктов. Целью проекта было оценить границы применения метода на месторождении, длительно эксплуатирующимся с применением заводнения и наблюдение за химическими, микробиологическими и геохимическими показателями залежи по ходу проведения ОПЗ мелассной биотехнологии.

Залежь 302, выбранная для эксперимента, находится в предгорьях Юго-Западной части Южного купола Татарского свода и хорошо изолирована. Залежь представляется чередованием пористых, проницаемых и плотных пластов и про-пластков. Наибольшее количество проницаемых пластов отмечается в средней и частично в верхней частях разреза.

1 По данным ТатНИПИнефть

Продуктивные пласты залегают на глубинах 493,0-920,0 м. Средняя отметка ВНК - 543 м. По литологическому составу карбонатный коллектор залежи отличается значительной неоднородностью; пористо-проницаемые и плотные пропла-стки невыдержанны, часто выклиниваются по простиранию и, объединяясь друг с другом, образуют неоднородные резервуары сложного строения. Коллектор относится к тре-щинно-поровому типу, в нем имеется как вертикальная, так и горизонтальная трещиноватость. Средняя густота трещин составляет 7,8 м-1. Общая площадь залежи 144661,5-103 лг. Протяженность 34 км, ширина 6 км. Карбонатные породы залежи представлены органическими, орга-ногенно-обломочными, органогенно-детритовыми, комкова-то-сгустковыми зернистыми известняками и изредка - доломитами. Режим залежи - упруговодонапорный с подошвенной водой только на контурах. Первоначальные пластовые давления на залежи »7,1 МПа, перед началом испытаний давление пласта составляло «5,4 МПа.

Опытный участок состоит из 7 нагнетательных, 23 добывающих и 2 контрольных скважин. Коэффициент нефтеизвле-чения в очагах заводнения нагнетательных скважин 15,8%, пористость породы 10,7%, нефтенасьпценная толщина 8,3 и, начальная нефгенасьпценность 0,79. Нефть залежи вязкая, тяжелая, парафинистая и высокосернистая, ее основную массу составляют парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды. В газе преобладает этано-пропановая фракция. Подземные воды залежи представлены сульфатно-натриевым (70%) и хлоркальциевым (30%) типами. Закономерностей в распространении пластовых вод не обнаружено.

Скважины вводились в эксплуатацию с 1975 по 1982 годы. С целью поддержания пластового давления с 1981 по 1991 годы производилось циклическое заводнение пласта: нагнетание 5-7 суток, отбор 12-24 суток (с остановкой нагнетательной скважины). Закачка воды производилась с приемистостью около 20 м^/сут. Дебит жидкости 1,57 т/сут, нефти 0,8 т/сут. С 1980 по 1991 годы обводненность увеличилась от 10,05 до 68,39%, извлечено 156, 6-103 т. (21% начальных балансовых запасов) нефти. Давление почти не изменилось и составляет 7,0 МПа, забойное давление 2 МПа. Все скважины обводнены закачиваемой водой.

Изучение микробиологической обстановки1 на опытном участке показало, что с нагнетаемой водой в пласт поступают растворенный кислород, различные аэробные и анаэробные микроорганизмы. Наиболее широко распространены суль-фатвосстанавливающие бактерии (сульфатредукция была доминирующим процессом). С увеличением расстояния от нагнетательной скважины, условия для развития аэробных бактерий в пласте ухудшаются, поэтому в пробах воды, извлекаемой добывающими скважинами, их численность низка.

Для Ромашкинского месторождения использовался способ, в котором производилась закачка мелассы в высоких концентрациях и накопительных культур микроорганизмов. При этом процесс брожения мелассы является доминирующим и приводит к практически полному ингибированию местной пластовой микрофлоры. Питательный раствор для закачки готовится в следующем соотношении: меласса 60 г/л, полифосфат 32 г/л, Л'Я/7 32 г/л, ,\'аОН 5 г/л,

1 По данным ИНМИ РАН

пресная вода 935 мл. Производственные штаммы микроорганизмов полностью адаптированы к пластовым условиям, выдерживают концентрацию солей до 4 0 г/л, содержание кальция до 30 г/л, рН от 5,6 до 8,4, что значительно превышает интервал колебаний соответствующих параметров в месторождении. Размеры бактерий (до 5 мкм) меньше среднего размера пор (15-20 мкм).

В качестве первоочередного объекта для применения мелассной биотехнологии была выбрана нагнетательная скважина, расположенная в центре опытного участка. За период с сентября по ноябрь 1992 г. в пласт закачано 3230 м3 питательного раствора с микроорганизмами. В 1993-94 годах микробиологическое воздействие на пласт бьшо расширено и охватило 5 нагнетательных скважин участка. В общей сложности в пласт введено около 2-104 м3 раствора. Расход закачиваемого раствора в среднем составлял 60-100 дР/сут, концентрация - примерно 1:10 к закачиваемому объему.

Влияние биотехнологии, в первую очередь, сказалось на добывающих скважинах, находящихся в ближайшем окружении нагнетательных скважин. Остальные скважины реагировали на закачку слабо. Сопоставляя результаты анализов пластовой воды до и после начала эксперимента по микробиологическому воздействию, можно отметить следующее. Несмотря на интенсивную закачку мелассы и бактерий, продукты брожения, такие как низшие спирты, обнаруживались эпизодически лишь в нескольких скважинах. Содержание летучих жирных кислот в пластовых водах залежи практически не изменилось, за исключением трех скважин, в продукции которых

количество ацетата, пропионата и бутирата устойчиво возрастало по ходу эксперимента. Среди продуктов сбраживания мелассы углекислота занимает одно из основных мест. Нужно отметить, что форма теоретически полученной динамики образования C0j полностью совпадает с реальными данными, что подтверждает правильность полученных теоретических зависимостей.

Во многих скважинах наблюдалось изменение соотношения ионов ЯГО,"/С/" в пользу WCO, / содержание которого увеличилось в среднем в 6,4 раза. В ряде скважин снизилась концентрация сульфатов и растворимых фосфатов. Содержание кальция по ходу эксперимента колебалось в широких пределах, его максимальное увеличение - в 1,5-1,7 раза. Концентрация увеличилась с 19,1 до

24,775 мг/л; ро'- - увеличилась с 0, 1 до 0,51 мг/л; pH -увеличилась с 6,6 до 7,0 ед. Плотность воды снизилась в среднем с 1,01325 до 1,00925 г/см3. Отмечено снижение межфазного натяжения на границе фаз "исследуемая вода -гептан" в среднем в 2,4 раза.

В большинстве скважин, испытавших влияние биотехнологии, проявляется тенденция снижения плотности и динамической вязкости нефти, так на одной из скважин плотность нефти снизилась с 0,950 до 0,907 г/см*, а вязкость - с 83,3 до 44,5 мПа-с, т.е. в 1,87 раз.

В ходе эксперимента в пластовой воде практически не изменились скорость образования метана, численность угле-водородокисляющих и метанобразующих бактерий. По-видимому, одной из причин, препятствующих развитию ряда микроорганизмов в зоне добывающих скважин, является высо-

кое содержание сероводорода в пластовых флюидах. Наиболее существенные изменения наблюдались в группе бродильных и сульфатвосстанавливающих бактерий, численность которых по ходу эксперимента колебалась в широких пределах.

До начала испытаний в пластовых водах залежи 302 содержалось до 290 мг/л сероводорода. В период активной закачки раствора в октябре 1992 г. И в мае-июне 1993 г. наблюдалось снижение концентрации сероводорода и скорости сульфатредукции. В дальнейшем наблюдалась цикличность в изменении скорости сульфатредукции и содержания сероводорода по отдельным скважинам.

Применение мелассной биотехнологии привело к изменению физико-химических, микробиологических и геохимических показателей пластовой воды и нефти на опытном участке. В попутно-добываемой воде ряда скважин увеличилось содержание летучих кислот, НСО^г Саъ , снизилась концентрация сульфатов. Отмечено снижение плотности и межфазного натяжения на границе пластовая вода-гептан. Снизились плотность и динамическая вязкость нефти.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Созданы и развиты методы прогнозирования технологических показателей процессов увеличения нефтеотдачи тре-щинно-поровых карбонатных пластов методом микробиологического воздействия с использованием математической модели, позволяющей учесть влияние на процесс вытеснения нефти продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

2. Разработана численная модель и алгоритм расчета скоростей капиллярного впитывания водных растворов микроорганизмов в поровые блоки и охвата блоков пропит-

кой при линейном вытеснении нефти, которая позволяет определить распределение концентрации микроорганизмов и движение фронта капиллярной пропитки в пласте.

3. Создана модель развития микроорганизмов в пласте (или биотехнологической установке), на основании которой установлена динамика изменения концентраций метаболитов и питательного вещества в пласте (или биотехнологической установке).

4. Разработаны и использованы алгоритмы и программы для расчетов эффективности и оценки пригодности методов микробиологического воздействия на пласт, которые позволяют определить гидродинамические параметры и характер фильтрации жидкостей в пласте.

5. Изучены и проанализированы результаты лабораторных и промышленных испытаний мелассной биотехнологии воздействия с целью увеличения нефтеотдачи на Ромашкин-ском месторождении, выполнено сопоставление теоретических и фактических показателей разработки. Основное содержание работы опубликовано в следующих

трудах:

1. Математическое моделирование микробиологического метода увеличения нефтеотдачи заводненных пластов. A.A. Ситников, H.A. Еремин, P.P. Ибатуллин. -Тезисы докладов на международной конференции "Проблемы комплексного освоения трудноизвлекаемых запасов нефти и природных битумов", Казань, 1994.

2. A Mathematical Model of Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR) Method for Mixed Type Rock. A.A. Sitnikov, N.A. Eremin, R.R. Ibatullin. European Petroleum Conference (SPE), London, 1994.

3. Ибрагимов J1.X., Мищенко И. Т., Ситников A.A. Определение эффективности кавитационной технологии воздействия на ПЗС с применением метода детерминированных моментов давлений. -М.: ВНИИОЭНГ, -Нефтепромысловое дело, -№ 2. -1993.

4. Анализ результатов опытно-промышленных работ по испытанию новых технологий воздействия на ПЗС. -В кн.: Ибрагимов Л.Х. Теория и практика применения затопленных скоростных турбулентных струй и вскипающих адиабатных потоков для воздействия на призабойные зоны скважин. -М. : ВНИИОЭНГ, 1997. -с.112.

5. Ситников A.A. Математическое моделирование развития микроорганизмов. -М. : Наука и технология углеводородов, -№ 1. -1998.

Соискатель

A.A. Ситников