ИСТИНА

Ситников А.А., Еремин Н.А., Ибатуллин Р.Р.Математическая модель микробиологического метода увеличения нефтеотдачи смешанных пластов. // Международная конференция "Проблемы комплексного освоения трудноизвлекаемых запасов нефти и природных битумов (добыча и переработка)", сборник трудов, 4-8 октября, 1994, Казань, том 2, 1 секция Добыча трудноизвлекаемых нефтей (истощенные и обводненные пласты, тяжелые нефти; низкопроницаемые, карбонатные и глинистые коллекторы), стр. 687-696. Аннотация В настоящее время микробиологический метод увеличения нефтеотдачи (МБ МУН) являются одними из наиболее новых и перспективных. Эти методы предполагают использование продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (метаболитов) для вытеснения нефти. При этом довытеснение нефти из пласта осуществляется теми же механизмами, что и в физико-химических и газовых методах. Преимущества МБ МУН следующие [1]: 1. Низкая себестоимость; 2. Комбинированное воздействие на пласт; 3. Агенты, способствующие нефтевытеснению, производятся непосредственно в пласте на границе нефть - вытесняющий флюид. Возможность использования МБ МУН отмечена многими исследователями и подтверждена многими успешными экспериментами и промышленными испытаниями [1]. Таким образом, использование МБ МУН признано на сегодняшний день успешным [1]. Критерии применимости МБ методов воздействия на пласт приведены в Таблице 1. С помощью этой таблицы мы можем определить целесообразность использования МБ МУН для конкретной залежи [4]. Анализ последних работ по проблемам применения МБ МУН позволил выделить группы метаболитов (по типу воздействия на пласт), активно влияющих на процесс нефтевытеснения [1, 3]: - Кислоты (уксусная, пропионовая, масляная, и др.): изменяют коллекторские свойства пород; увеличивают пористость и проницаемость; реагируют с кальцитами с выделением СО; - Газы (СО, СО2, СН4, C3H8, H2S, Н2, N2 и др.): приводят к локальному восстановлению пластового давления, разбуханию и снижению вязкости нефти, увеличению проницаемости коллектора (вследствие растворения -карбонатных пород под воздействием СО2). - БиоПАВ (анионные липосахариды и др.): приводят к снижению вязкости нефти и межфазного натяжения на границе нефть - вытесняющий флюид, эмульгированию и деэмульгированию нефти. - Биомасса: приводит к избирательному и неизбирательному закупориванию, эмульгированию и деэмульгированию нефти (вследствие различной адгезии к углеводородам), изменению смачиваемости пород; - Биополимеры (ксантан, склеро- глюкан, полисахариды, и др.): контроль подвижности пластовых жидкостей, избирательное и неизбирательное закупоривание. Зачастую сам механизм МБ воздействия на пласт является многоступенчатым, и метаболиты одного вида бактерий являются субстратами другого. В настоящее время широко применяются два способа мелассного заводнения пластов. Это закачка бактерий с последующей их циклической подпиткой и однократная закачка бактерий с расчетным количеством раствора мелассы. Как показывает анализ, в процессе промышленных испытаний закачка раствора мелассы и микроорганизмов проводилась различными способами. В то же время сам процесс МБ воздействия остается слабо изученным из-за сложности и взаимосвязанности происходящих в пласте взаимодействий. Поэтому необходимо создание математической модели для более полного изучения пластовых взаимодействий и возможности предсказания технологических параметров процесса МБ МУН для его индустриального использования. Из изученных математических моделей пластов следует выделить работы [6, 7, 8]. Нами была разработана математическая модель мелассного заводнения пласта. За основу была взята традиционная модель Раппопорта - Лиса, в балансовые уравнения которой были добавлены элементы, отвечающие за МБ активность. Из-за сложности в определении ряда физико-химических и биологических величин модель была упрощена и адаптирована для Ромашкинского месторождения (Россия, Татарстан). В качестве первого приближения в модели были рассмотрены только СО2 и БиоПАВ, продуцируемые в пласте микроорганизмами, так как изменение их концентраций наиболее сильно влияет на процессы нефтевытеснения. При увеличении их концентраций уменьшаются вязкость нефти и угол смачивания породы водой, увеличиваются коэффициенты нефтеотдачи и межфазного натяжения на границе нефть - вытесняющий флюид. Предполагалось, что продуцируемые СО2 и БиоПАВ полностью растворены в водной фазе. Подтверждением наших результатов служит их удовлетворительное совпадение с результатами других ученых и исследователей. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ Трещиновато-пористый коллектор рассмотрим как набор поровых блоков с трещинами между ними. Пусть все жидкости и порода коллектора несжимаемы, все жидкости - Ньютоновские. Тогда изменение водонасыщенности в каждом блоке описывается уравнением [9]: Для определения скорости капиллярного впитывания воспользуемся полуэкспериментальным законом... С помощью этих рисунков можно видеть, что при мелассном заводнении закачиваемый флюид охватывает пропиткой меньшее число блоков, чем при простом заводнении, т.е. большее количество флюида впитывается в поровые блоки, вытесняя больше нефти. На Рис. 9 представлена зависимость дополнительной добычи нефти от объема закачиваемой жидкости для рассматриваемых случаев обычного и мелассного заводнения. ВЫВОДЫ Построена математическая модель мелассного заводнения трещиновато- пористых пластов, позволяющая предсказывать результаты МБ воздействия на пласт и оценивать технологические параметры и коммерческую эффективность метода МБ МУН. Полученная модель может быть использована для предсказания внутрипластовой сульфаторедукции при закачке воды с содержанием сульфатов. Развитие бактерий в пласте может быть связано с распределением температур в прискважинной зоне. В этом случае часть модели, отвечающая за развитие бактерий, может быть скомбинирована с профилем распределения температур в пласте. ЛИТЕРАТУРА 1. Розанова Е.П. и др., "Микробиологические методы повышения нефтеотдачи", Из серии: "Нефтепромысловое дело", №15(144), Москва, ВНИИОЭНГ, 1987. 2. Розанова Е.П., Кузнецов С.И., "Микрофлора нефтяных месторождений", Москва, Наука, 1974. 3. Юлбарисов Е.М., Халимов Е.М., "Биотехнология нефтеизвлечения неоднородных заводненных пластов", Нефтяное дело, № 5, 1986. 4. Еремин Н.А., Золотухин А.Б., Назарова Л.Н., Пономаренко Е.М. Теория нечетких множеств в выборе методов воздействия на нефтяную залежь. // Нефтяное хозяйство, 1991, № 3, с.21-23. 5. "Создание и широкое применение комплекса методов и технических средств для интенсификации разработки нефтяных пластов", Закл. отчет БашНИПИнефть, Уфа, 1985. 6. Хи Zhang, "А Mathematical Modeling Microbially Enhanced Oil Recovery", M.S. Thesis, University of Oklahoma, 1990. 7. Eнтов B.M. (ред.). Отчет института Проблем Механики Российской Академии Наук, Москва, 1992-1993. 8. К. Venkata et al., "А Mathematical Model for Production of Biosurfactants by Pseudomonas Areruginosa CFTR-6: Production of Bioass", J. of Chemical Technology and Biotechnology, (April 1991), vol. 51. 9. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М., "Теория нестационарной фильтрации жидкостей и газов", Москва, Недра, 1972. 10. Скворцов Е.В. "К одномерной математической модели вытеснения нефти из трещинно- поровой среды". Отчет Академии Наук СССР, "Механика жидкостей и газа". Май, Москва, 1967 11. Верлань А.Ф., Сизиков B.C., "Интегральные уравнения", Киев, Наукова думка, 1986. 12. Керн Г., Кори Т., "Справочник по математике", Москва, Наука, 1969. 13. Демидович Б.П., Марен И.А., "Основы численной математики", Наука, Москва, 1966