Интенсификация добычи нефти и увеличение нефтеотдачи на основе отечественного биополимера

Проблема интенсификации добычи нефти, снижения обводненности продукции и повышение нефтеотдачи пластов является одной из ключевых задач нефтяной промышленности. Это обусловлено рядом факторов, основными из которых являются разработка большинства высокопродуктивных нефтяных месторождений на завершающей стадии и ввод в эксплуатацию новых месторождений трудноизвлекаемыми запасами.

В настоящее время различные методы интенсификации добычи и увеличения нефтеотдачи пластов, в том числе с применением различных химических реагентов и композиций на их основе. Однако возрастающие требования по охране окружающей среды ставят на одно из первых мест вопросы применения достаточно экологически чистых реагентов.

В рамках Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения» Минпромнауки России в 1993 г. были начаты работы по разработке и созданию технологического комплекса (технология и оборудование) по применения отечественного биополимера, произведенного непосредственно на промысле.

Авторами проекта – научно-техническим объединением «ИТИН» - был выделен штамм-продуцент экзополисахаридов Azotobacter vinelandii ФЧ-I (патент РФ № 2073712). Свойства получаемой при культивировании указанного штамма-продуцента постферментационной жидкости, получивший впоследствии товарный знак «Продукт БП-92», позволили создать на ее основе композиции для организации полимерного заводнения. Следует подчеркнуть, что производимые на Западе биополимеры типа «Ксантан» получают в виде сухого порошка, что значительно удешевляет транспортировку продукта, так как в готовом виде раствор содержит 98-99 % воды. Вместе с тем «сухой» продукт обусловливает ряд проблем: многократное (на порядок) удорожание производства, необходимость использования токсичных веществ в процессе выделения и сушки, загрязнение окружающей среды, необходимость специального оборудования для приготовления раствора из порошка. Проведенными исследованиями было также установлено, что реологические свойства и нефтевытесняющие характеристики водных растворов постферментационной жидкости лучше, чем водных растворов на основе сухого порошка. Указанные обстоятельства поставила задачу создания производство биополимера непосредственно на промысле. Эта задача была решена – создан мобильный автоматизированный блочно-модульный технологический комплекс по производству биополимера производительностью 0,5 м³ /сут культуральной жидкости. На установку получен патент РФ № 42785. На ней отработаны условия культивирования штамма-продуцента экзополисахаридов и разработан способ непрерывного получения «Продукта БП-92» (патент РФ № 2062788).

Разработанные составы на основе биополимеры «Продукт БП-92» обладают некоторыми преимуществами по сравнению с ПАА (как наиболее распространенными полимерами) – высокими термостойкостью (до 120°) и механической деструкцией (устойчивость к сдвиговой деградации).

В настоящее время промышленное применение биополимеров имеет два направления:

1. Обработка призабойной зоны добывающей скважины для ограничения водопритока. При этом обводненность снижается в среднем на 10-15%, в отдельных случаях на 40%, а прирост добычи нефти в среднем 4-5 т/сут, достигая 15-20 т/сут в зависимости от дебита жидкости и обводненности.

2. Закачка биополимерных композиций в нагнетательные скважины с целью изменения профиля приемистости и увеличения охвата пласта заводнением. При этом обеспечивается преимущественная (селективная) закачка биополимеров в высокопроницаемые прослои за счет снижения давления закачки на 0,5 – 1,0 МПа. При этом более интенсивно снижается приемистость низкопроницаемых интервалов по сравнению в высокопроницаемыми.

Так как производительность опытно-промышленной установки невелика (0,5 м³/сут), и она преимущественно ориентирована на применение биополимера в нагнетательные скважины (в достаточно больших объемах), установка не нашла промышленного применения на промыслах. Вместе с тем разработчиками подготовлены предложения по созданию на промысле (либо в непосредственной близости) завода по производству биополимеров производительностью до 50 тыс. т в год, что позволит закачивать до 1 млн. т воды, обработанной «Продуктом БП-92». Необходимо отметить также, что если сегодня стоимость биополимера, получаемого на биохимкомбинатах, оценивается в 500-700$ США, то по предварительным оценкам стоимость его производства на мини-заводе снизится в 2-3 раза и составит около 200-250% США.

Важно еще и то, стоимость производства биополимера и, как следствие, реализации технологий на его основе кратно более низка по сравнению с импортными ПАА, и на порядок ниже по сравнению с импортными биополимерами.

Технологическая эффективность применения метода составляет от 300 до 600 т на 1 т биополимера.

С использованием выделенного штамма-продуцента экзополисахаридов НТО «ИТИН» организовала промышленное производство «Продукта БП-92» на Бердском биохимкомбинате. За 2001 г. объем производства биополимера составил 2800 т, при этом около 30 т (11%) было направлено на обработку призабойных зон нефтяных скважин на месторождениях Татарстана.