Недостатки биополимеров

Физико-химические и реологические свойства ксантана позволяют считать применение этого биополимера в нефтедобывающей промышленности достаточно эффективным. Тем не менее высокая рыночная стоимость ксантана, составляющая для технических целей в среднем 9 дол./кг (6,2 дол./фунт) препятствует его широкому применению.

Ферментация ксантана продолжается 72 ч, накопление в суспензии составляет 2,0…2,5 %, на его осаждение и дегидратацию требуются большие объемы органических растворителей с их последующей регенерацией, субстратом при получении ксантана служит пищевое сырье – глюкоза, сахароза или гидролизованный крахмал, причем выход по субстрату составляет 60…65 %. В ближайшее время вряд ли удастся разработать технологию, резко снижающую затраты на его производство.

В качестве экономического показателя эффективности применения (ЭПЭП) полимера для закачки а пласт служит отношение вязкости раствора к стоимости 1 кг полимера.

В таблице (Приложение 6) приведены экономические показатели эффективности полимеров, представляющих практический интерес для нефтедобывающей промышленности.

Как видно из таблицы, экономические показатели ксантана в минерализованной воде (условия, приближенные к полевым) находятся между показателями производных целлюлозы и полиакриламида.

Снижение стоимости биополимеров можно достичь организацией производства вблизи нефтяных месторождений, а также использованием непосредственно разбавленной послеферментационной суспензии.

Так, расчетная рыночная цена ксантана, производимого для пищевой, медицинской и других отраслей промышленности, составляет 13,2 дол./кг. Если же ксантан культуральной жидкости с содержанием полимера 52 кг/м³,то стоимости полисахаридов – создание новых технологий получения биополимеров на непищевом сырье: низших спиртах и углеводородах.

Другим недостатком биополимеров является их деструкция при соприкосновении с микрофлорой, находящейся в пластовых и особенно в закачиваемых пресных водах.

В процессе жизнедеятельности углеводокисляющих, денитрифицирующих, целлюлозоразрушающих, сульфатвосстанавливающих, аммонифицирующих и других микроорганизмов происходит биологическое разрушение, в результате чего уменьшается молекулярная масса полимера и вязкость его растворов, снижается эффективность его использования как загущающего агента.

Количественный и качественный состав микроорганизмов пластовых вод, а также их активность значительно различаются в зависимости от степени минерализации воды, pH, температуры пласта, условий и длительности эксплуатации месторождений, времени отбора проб воды и др.

Установлено, что биодеструкция экзополисахаридов в высокоминерализованных водах намного слабее, чем в пресных. Это объясняется неблагоприятными условиями (высоким содержанием ионов хлора, магния, йода, низким pH воды и др.)

Биополимеры, закачиваемые в пласт, необходимо стабилизировать специальными добавками – бактерицидами – для защиты от разрушения микроорганизмами.

Бактерициды должны удовлетворять следующим требованиям: надежно предотвращать биологическую деструкцию, незначительно изменять свойства раствора биополимера, не оказывать вредного воздействия на людей, быть дешевым и доступным. Этим требованиям удовлетворяет формалин. Изучаются свойства таких биоцидов, как камцид, карбазин, тетрацид, вазин. Для предотвращения микробиологического разрушения полимеров предлагается использовать бензол, толуол, ксилол, а также полиэтиленгликоль, полиметиленгликоль.

Разрушение раствора биополимера может происходить и под действием активных компонентов нефтепромысловых сточных вод – сероводорода, ионов железа и др. Изучение в НПО Союзнефтеотдача влияния растворенного сероводорода на свойства нефтевытесняющих составов показало, что при концентрации сероводорода менее 220 мг/л его присутствие не меняет вязкостных свойств растворов симусана. Этот факт с учетом высокой устойчивости биополимера к механической, окислительной деструкции, действию высоких температур заслуживает большого внимания.

Анализ патентных и литературных данных по деструктивным процессам в промысловой системе полимерного заводнения свидетельствует, что биополимеры более устойчивы к механической, окислительной и биологической деструкции, чем полимеры акрилового ряда.