Биополимерные композиции – для обводненных месторождений нефти

«Татнефть» разработала технологию для повышения нефтеотдачи из терригенных и карбонатных коллекторов

Институт ТатНИПИнефть (г. Бугульма, Татарстан) разработал технологию воздействия на терригенные и карбонатные коллектора модифицированными биополимерными композициями (технология «РБК-М»). Речь идет о биотехнологических способах разработки обводненной нефтяной залежи для повышении нефтеотдачи неоднородных по проницаемости пластов. На Татарстанском нефтегазохимическом форуме данная технология удостоена диплома 1 степени. Информ Девон приводит подробности, полученные в ПАО «Татнефть».

Экологический момент
Применение новых экологически безопасных реагентов и материалов – один из актуальных вопросов при разработке нефтяных месторождений. В условиях густонаселенности территории Татарстана, большого количества рек, озер и родников применение потенциально опасных химических продуктов может повлечь загрязнение окружающей среды, ухудшить экологическую обстановку и отразиться на здоровье населения.
Поэтому поиск и применение экологически безопасных реагентов и материалов в технологиях нефтедобычи остается актуальным направлением исследований в ПАО «Татнефть» и учитывается при внедрении разработок в промышленное производство.
Повышение коэффициента извлекаемости нефти (КИН) из месторождений, разрабатываемых с помощью метода заводнения возможно за счёт применения технологий увеличения нефтеотдачи пластов (УНП). Одним из направлений в этой области является применение полимеров, полученных химическим или биотехнологическим путём.
Применяемый в настоящее время химически синтезированный полимер полиакриламид имеет длительную историю применения, однако при его производстве могут образовываться токсичные соединения, а товарная форма полимера может содержать опасные для здоровья человека вещества. Поэтому применение природных полимеров, получаемых биотехнологическим способом (полисахариды), способствует снижению техногенной нагрузки на окружающую среду, при их естественном распаде не образуется загрязняющих агентов.
Основным свойством, обуславливающим применение биополимеров в технологиях нефтедобычи, остается их высокая загущающая способность, при этом по сравнению с химически синтезированными полимерами, биополимеры имеют более высокие реологические свойства. Кроме того, многие биополимеры способны образовывать гелевые структуры, обладающие высокой водоизолирующей способностью.
После закачки растворов биополимера (биополимерное заводнение) или его гелеобразующих композиций в пласт через нагнетательные скважины происходит блокирование обводнённых интервалов и перераспределение закачиваемой воды в нефтенасыщенные зоны, что обеспечивает довытесение нефти из неохваченных заводнением участков пласта.

Ксантан
Применение биополимеров-полисахаридов, для УНП в мировой практике в подавляющем  большинстве случаев ограничено целями полимерного заводнения. Используемый для этого биополимер микробного происхождения – ксантан обладает некоторыми преимуществами по сравнению с синтетическими полимерами: ксантан более устойчив к механической и солевой деструкции, а также меньше адсорбируется на породе пласта, чем полиакриламид.
Разработанная в ТатНИПИнефть технология увеличения нефтеизвлечения гелеобразующими композициями ксантана применяется в ПАО "Татнефть" с 2003 года. С 2012 г в компании стали внедряться усовершенствованные технологии, в которых используется закачка в пласт композиции РБК, содержащей ксантан и модифицирующие компоненты (технология РБК-М). Усовершенствование первоначально разработанной технологии проводилось на базе выполняемых в ТатНИПИнефти исследований, путем улучшения нефтевытесняющих свойств биополимерных композиций, а также путём модификации способа закачки. Используемый в технологии концентрат РБК выпускается в промышленных масштабах и представляет собой высоковязкую композицию на водной основе.
Повышение нефтеотдачи пластов (ПНП) осуществляется за счет большей эффективности изоляции вод в неоднородных пластах; создания прочного гидроизолирующего экрана и подключения в разработку нефтенасыщенных, ранее не задействованных зон последующим заводнением; улучшения реологических свойств гелеобразующего состава; увеличения прочности геля на его основе, повышения стабильности во времени; уменьшения времени гелеобразования.

Затраты и результаты
Затраты на технологию РБК-М составляют в среднем 350 тыс. руб. Средний прирост дебита по нефти с начала промышленного применения технологии составляет 3 тонны в сутки. Всего за период применения технологии воздействия на пласт модифицированными биополимерными композициями было проведено свыше 170 обработок пласта, при средней технологической эффективности не менее 1600 т дополнительно добытой нефти на одну обработку.
Благодаря значительному опыту, накопленному при реализации базовой технологии, а также проведенным детальным исследованиям были получены новые данные по возможности регуляции процесса гелеобразования в растворах и композициях ксантана (патент РФ № 2347897), на основе которых и предлагается новая технология, внедряемая в «Татнефти» с 2014 года.
Технология УНП с использованием композиций на основе ксантановых биополимеров базируется на способности растворов ксантана переходить в гелеобразное состояние под влиянием индукторов гелеобразования (сшивателей), при этом, в зависимости от содержания сшивателя могут образовываться различные типы гелей.
Управление процессом гелеобразования в предлагаемой технологии достигается регулированием рН закачиваемого раствора за счет вводимой щелочи. Реализация указанного принципа позволяет не только управлять процессом гелеобразования в пластовых условиях, но и приводит к образованию гелей до 2-х раз превышающих по прочности гели, полученные в стандартных условиях без регуляции рН.
В связи с необходимостью обеспечения максимальной технологичности промышленной реализации данного метода, технология «Ксантан» базируется на применении реагента РБК, который промышленно производится в ООО «Татнефть-ХимСервис» (г. Альметьевск).
Благодаря управлению процессом гелеобразования и включению в состав реагента дополнительных компонентов, способствующих упрочнению геля, предлагаемая технология способна эффективно применяться как для ограничения притока вод в добывающие скважины, так и выравнивания профиля приемистости нагнетательных скважин.
Технология реализуется с помощью существующего оборудования по проведению закачек технологических растворов.

Преимущества
Преимущества технологии и применения биополимера для УНП:
технология успешно внедряется на объектах с терригенными и карбонатными коллекторами в широком спектре геолого-технических условий;
используются растворы и гелеобразующие композиции устойчивые к действию минерализованных вод (до 280 г/л), сдвиговым деформациям, биодеструкции;
закачиваемые композиции ксантана характеризуются низким фильтрационным сопротивлением при движении в пористой среде до момента гелеобразования, после завершения гелеобразования фильтрационное сопротивление изолируемого пропластка возрастает в сотни раз;
низкая стоимость проведения технологического процесса закачки и высокая технологическая эффективность обеспечивают высокую рентабельность применения;
экологичность технологии обусловлена применением биополимера, безопасного для окружающей среды, а также не приводящего к необратимому изменению коллекторских свойств пласта;
более низкая адсорбция ксантана на породе пласта и меньшая молекулярная масса по сравнению с синтетическими полимерами определяют улучшенные фильтрационные свойства растворов ксантана, особенно в условиях низкой проницаемости, что также дает возможность проводить более глубокие обработки пласта.

Область и условия применения
Результаты лабораторных исследований и внедрения технологии увеличения нефтеизвлечения на основе модифицированных биополимерных композиций позволяют рекомендовать данную технологию для применения на длительно разрабатываемых, высоковыработанных месторождений и карбонатных месторождений со сложными геолого-физическими условиями.
Технология «РБК-М» предназначена для увеличения текущей добычи нефти путём блокирования обводнившихся зон и перераспределения путей движения закачиваемой воды по пласту. Технология рекомендуется к применению на поздней стадии разработки нефтяного месторождения, представленного терригенными и карбонатными коллекторами порового или трещиновато-порового типа, имеющие проницаемостную неоднородность в разрезе или строении пласта.
При этом нефтенасыщенная толщина пласта составляет не менее 2 м, проницаемость - более проницаемого интервала не менее 0,1 мкм2; приёмистость нагнетательных скважин - не менее 150 м3 в сутки; закачиваемая вода – пресная или минерализованная; обводненность добываемой продукции по участку - до 98 %.
Технологический процесс осуществляется путём закачки в пласт через нагнетательные скважины гелеобразующего состава, представляющего собой полимерную композицию на основе ксантанового экзополисахарида – биополимера микробного происхождения. Образующийся в пластовых условиях гель блокирует более проницаемые обводнившиеся зоны, что приводит к перенаправлению движения воды в менее проницаемые нефтенасыщенные интервалы, обеспечивая более полное извлечение нефти из неохваченных воздействием пропластков.
К положительному опыту применения технологии увеличения нефтеизвлечения на основе биополимерных композиций ксантана РБК в ОАО «Татнефть» проявляют интерес и другие нефтяные компании.
В 2014 году на объектах ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» выполнены опытно-промышленные работы (ОПР) по выравниванию профиля приёмистости нагнетательных скважин с использованием модифицированных биополимерных композиций РБК. Регулярно применяется данная технология и на месторождениях малых нефтяных компаний Татарстана.

Авторский коллектив: Ибатуллин Равиль Рустамович, Хисамов Раис Салихович, Хисаметдинов Марат Ракипович, Ганеева Зильфира Мунаваровна, Абросимова Наталья Николаевна, Яхина Ольга Александровна.

Поиск по теме: ТатНИПИнефть, Экология, трудная нефть, технологии нефтедобычи, Татнефть добыча, МУН, КИН, Реагенты и растворы для нефтяных скважин