книги из ГПНТБ / Поддержание пластового давления на нефтяных месторождениях

деятельность сульфатвосстанавливающие бактерии, постепенно углуб­ ляясь в металл. Такая точечная коррозия чаще всего наблюдается в частях оборудования, омываемых потоком воды с небольшой ско­ ростью, когда создаются благоприятные условия для развития сульфатвосстанавливающих бактерий.

Таким образом, причинами ускорения коррозии нефтедобыва­ ющего оборудования являются сероводород, углекислый газ, обра­ зующийся при восстановлении сульфатов бактериями и окислении углеводородов, а также непосредственное воздействие сульфатвос­ станавливающих бактерий на металл. Поэтому, например, в США при разработке нефтяных месторождений большие усилия и средства направлены на то, чтобы в залежь не попадали сульфатвосстанавли­ вающие бактерии.

В этом случае одновременно предотвращается закупорка поровых каналов призабойной зоны нагнетательных скважин микроорга­ низмами. Сульфаты из воды удалять не принято.

Существует несколько способов стерилизации воды: нагревание, воздействие бактерицидными лампами и ультразвуком, обработка химическими реагентами. Наибольшее распространение в практике получили методы обработки нагнетаемой воды реагентами-бактери­ цидами и бактериостатами. К бактерицидам относятся: формаль­ дегид, хлорзамещенные фенолы, соли четвертичных аминов и алкилполиамины и т . п., которые отравляют или разрушают клетки микро­ организмов. Действие бактериостатов (имидазолин, первичные амины, щелочные реагенты и т. п.) заключается в образовании вокруг микроорганизмов оболочек из химических соединений, препятству­ ющих нормальному обмену веществ клеток и, следовательно, их размножению. К настоящему времени предложены и испытаны различные виды бактерицидов и бактериостатов для борьбы с сульфатвосстанавливающими бактериями в воде, нагнетаемой в нефтяные пласты [145].

Установлено, что дозы хлора, обычно применяемые для уничто­ жения болезнетворных микробов, не могут воспрепятствовать раз­ витию сульфатвосстанавливающих бактерий в нагнетаемой воде. Увеличение же концентрации хлора в воде нежелательно, так как при этом усиливается коррозия водоводов.

К числу наиболее эффективных бактерицидов относится смесь органических солей четвертичных аминов с формальдегидом, кото­ рые одновременно являются хорошими ингибиторами коррозии [181 ].

Р. Олред [166] рекомендует применять в качестве бактерицида

.для этой цели тетрахлорфенолят в концентрации 5—10 мг/л. Он

:90

пытался снизить стоимость стерилизации воды путем периодической добавки бактерицидов: вместо постоянной добавки их к воде в кон­ центрации 6 мг/л проводил обработку ими воды через день в тече­ ние 8 ч из расчета 20 мг/л. Однако от этого метода пришлось отка­ заться по той причине, что сульфатвосстанавливающие бактерии попадали в пласт в промежутках между обработками.

бактерий и особенно аэробных микроорганизмов резко возрастала. Случаи адаптации сульфатвосстанавливающих бактерий к анти­ септикам вследствие периодического добавления последних к воде приводит И. Апперт [168]. Поэтому некоторые исследователи для стерилизации нагнетаемой воды использовали попеременно несколько

X. К. Конгер и др. [77 ] приложили много усилий для подавле­ ния сульфатвосстанавливающих бактерий в воде, применяемой для

результатов, стали обрабатывать воду кислой солью алкилполиамина. Концентрацию ее в течение первой недели поддерживали на уровне 80—100 мг/л, затем снизили до 15 мг/л. При этом через каждые две недели закачивали порции воды с концентрацией реа­ гента 45 мг/л. Однако такая технология оказалась неэффективной. Лишь при постоянной дозировке соли алкилполиамина (20 мг/л) был достигнут некоторый успех в борьбе с сульфатвосстанавливающими бактериями при заводнении пластов пресной водой.

Для обработки соленой воды, применяемой при заводнении этих же пластов, оказались эффективными следующие реагенты: алкилтриметилхлоридаммоний и ацетат первичного амина пальмо­ вого масла. Лучшие результаты достигнуты при добавке к воде* 50 мг/л указанных реагентов.

Подбирая таким образом бактерициды для стерилизации нагне­ таемой воды, можно предотвратить попадание бактерий в заводня­ емые нефтяные пласты. Гораздо труднее бороться с сульфатвосстанавливающими бактериями после того, как они развились в нефтя­ ных пластах. В данном случае стерилизация нагнетаемой воды позволит лишь приостановить дальнейшее поступление сульфат­ восстанавливающих бактерий в пласты, но не повлияет на развив­ шиеся в них бактерии.

Как показывают исследования ТатНИПИнефть, сульфатвос­ станавливающие бактерии, содержащиеся в небольших количествах (30—100 клеток в 1 мл) в речной воде, закачиваемой в пласты Д г Ромашкинского месторождения, полностью погибают через 30 мин после добавления к воде 32 мг/л формальдегида. Однако такая

91

добавки к пробам воды не менее 1000 мг/л формальдегида или же при внесении их в сточную воду хлоркальциевого типа с минерали­ зацией более 100 г/л и температурой выше 40° С.

В связи с этим было принято решение обрабатывать призабойную зону нагнетательных скважин ^Ромашкинского месторождения креп­ ким раствором формальдегида 1 или нагнетать в пласты высоколминерализованные сточные воды.

Технология обработки раствором формальдегида сводится к сле­ дующему. Прежде всего, определяют необходимый объем раствора для заполнения призабойной части пласта, где проявляют активную деятельность сульфатвосстанавливающие бактерии. Для этого нагне­ тательную скважину, отключив от водовода, открывают на само­ излив воды, побывавшей в нефтяном пласте. Через каждые 10—15 мин определяют содержание сероводорода в изливающейся из скважины воде, одновременно измеряя ее расход. Когда содержание серо­ водорода в воде достигает максимума и дальше не изменяется, сква­ жину закрывают. С помощью цементировочного агрегата в ее при­ забойную зону закачивают 0,1—0,2%-ный раствор формальдегида в объеме, несколько большем, чем объем воды, при извлечении которой обнаружено максимальное количество сероводорода. Раствор формальдегида выдерживают в зоне обработки в течение 2—4 ч, чтобы он мог уничтожить все бактерии, находящиеся в призабойной части пласта. Затем, не извлекая отработанный раствор, возобнов­ ляют нагнетание воды в скважину. При этом периодически контро­ лируют образование сероводорода в призабойной зоне скважины,

тательных скважин раствором формальдегида. Из табл. 14 видно,

деятельность сульфатвосстанавливающие бактерии, занесенные вместе с водой, закачиваемой в скважины после их обработки фор­ мальдегидом. В связи с этим некоторые нагнетательные скважины вторично обработали раствором формальдегида, чтобы выяснить возможность применения одного и того же бактерицида для подав­

призабойной зоны раствором формальдегида по эффективности не уступает первичной. В данном случае также в течение 9—12 мес.

Используется 40%-ный водный раствор формальдегида (формалин).

92

Т а б л и ц а 14

после обработки сероводород в призабойной зоне нагнетательных скважин не образуется. Очевидно, находящиеся в призабойной зоне сульфатвосстанавливающие бактерии все погибают как при первичной, так и при вторичной обработке.

Попадающие в призабойную зону нагнетательных скважин с но­ вой порцией воды после обработки формальдегидом сульфат­ восстанавливающие бактерии не вырабатывают иммунитета к фор­ мальдегиду. По-видимому, при возобновлении закачки воды в сква­ жины первая порция воды оттесняет отработанный раствор в глубь пласта и поэтому вновь накапливающиеся и развивающиеся в при­ забойной части пласта сульфатвосстанавливающие бактерии не соприкасаются с формальдегидом.

Следовательно, проводя периодически обработку призабойной зоны нагнетательных скважин раствором формальдегида, можно успешно бороться с образованием сероводорода при внутриконтур­ ном заводнении девонских пластов. При этом не следует опасаться, что сульфатвосстанавливающие бактерии могут выработать имму­ нитет к формальдегиду.

93

МЕТОДЫ ОСВОЕНИЯ

ИЭКСПЛУАТАЦИИ НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН

ВСоветском Союзе освоены и длительное время эксплуатируются несколько тысяч нагнетательных скважин. Исходя из накопленного опыта, при их освоении применяют в основном три метода воздей­ ствия на призабойную зону пластов — гидравлический разрыв, кислотную обработку и дренирование. Перечисленные методы суще­ ственно отличаются друг от друга по механизму воздействия на пласт, эффективности, трудоемкости и стоимости.

Гидравлический разрыв и кислотная обработка при соответству­ ющей технологии способствуют увеличению проницаемости призабойной зоны на значительную глубину — до 10 м и более [10, 63]. Дренирование способствует только восстановлению естественной про­ ницаемости призабойной зоны путем удаления из пласта загрязне­ ний, попавших туда при бурении.

Метод освоения необходимо выбирать на основании результатов

пласты, представленные песчаником или известняком, солянокислотная обработка — при вскрытии пластов, представленных известня­ ком, и дренирование используется в случае высокопроницаемых пластов, которые были загрязнены при бурении.

Применяемая технология гидравлического разрыва пластов раз­ работана в 1960—1965 гг., описана в нашей книге [58] и до настоя­ щего времени не претерпела существенных изменений. Кислотная обработка и дренирование пластов получили широкое распростра­ нение, и их технология значительно усовершенствована в связи с проведением комплекса лабораторных исследований и накоплением промышленного опыта.

95

Результаты исследования нагнетательных скважин с помощью глубинных дистанционных расходомеров (табл. 17) показывают, что поглощающая мощность составляет от 12 до 47% от перфорирован­ ной мощности пласта, причем число кислотных обработок не спо­ собствует расширению поглощающей мощности.

Необходимое количество кислоты QK определяется по формуле

ляется опытным путем для каждого конкретного месторождения); Л о б р — необходимая глубина обработки; h — поглощающая мощ­ ность пласта (определяется с помощью глубинного расходомера).

Известно, что если в нагнетательных скважинах поглощает воду не вся продуктивная мощность пластов, вскрытая перфорацией, то эффективность заводнения снижается [29 ]. Поэтому необходимо было разработать такую технологию кислотной обработки, которая бы

12—14% закачивают в пласт отдельными порциями по 3—10 м3 , между которыми продавливают порции (20% объема предыдущей порции кислоты) высоковязкой жидкости, хорошо смачивающей горную породу. При этом первая порция кислоты заходит в тре­ щины и расширяет их. Следующая за ней порция высоковязкой жидкости продавливается в расширенные трещины и покрывает их стенки слоем, который предохраняет их от взаимодействия с после­ дующей порцией кислоты. Поэтому вторая порция кислоты, не теряя активности, по уже расширенным трещинам проникает в более глу­ бокую необработанную часть пласта в исходной концентрации.

Так, поочередно закачивая в пласт порции кислоты и высоковяз­ кой жидкости, можно обеспечить глубокую обработку пласта.

Высоковязкую изолирующую жидкость нужно подбирать таким образом, чтобы она медленно, но полностью растворялась в пласто­ вой или нагнетаемой жидкости. При таком условии проницаемость стенок трещин восстанавливается без проведения дополнительных работ.

Для качественной оценки глубины воздействия на пласт приме­ няемой и предлагаемой технологии была смонтирована специальная установка (рис. 40). Она состоит из модели пласта 1, измеритель­ ного пресса 2, емкостей для кислоты и испытуемой высоковязкой жидкости 3, трубопроводов с арматурой и манометра. Модель пла­ ста представляет собой две пластины из органического стекла, между которыми помещена пористая среда (молотый известняк из кернов продуктивных пластов). Во всех проведенных опытах перед прокач­ кой кислоты через породу фильтровали пластовую жидкость (воду или нефть). Затем через модель при одинаковых условиях прода­ вливали кислоту и высоковязкую жидкость и визуально наблюдали изменение во времени канала разъедания.

Результаты экспериментов представлены на рис. 41, где приве­ дены графики зависимости глубины канала разъедания от объема закачанной кислоты. Были проведены опыты по закачке раство­ ра 12%-ной соляной кислоты одной порцией и такого же объема кислотного раствора вперемежку с порциями различных вязких жидкостей. В качестве вязкой жидкости испытывали дегазирован­ ную нефть, раствор КМЦ и сульфит-спиртовую барду (ССБ).

В результате проведенных лабораторных исследований для обра­ ботки нагнетательных скважин в качестве высоковязких жидко­ стей подобраны 3—5%-ный раствор КМЦ или ССБ, загущенный поваренной солью до вязкости 500—600 спз.

Многочисленными лабораторными исследованиями установлено, что минимальный объем высоковязкой жидкости должен быть равен объему карбонатной породы, который может растворяться в преды­ дущей порции кислоты. Известно, что объем растворенной карбо­ натной породы составляет 0,1 от объема 12%-ной соляной кислоты.