Автор: Пользователь скрыл имя, 02 Ноября 2011 в 20:18, реферат
Запасы углеводородного сырья не безграничны, и требуется не только бережное их использование, но более полное, без потерь, их извлечение из недр.
Значительная часть разведанных и разрабатываемых нефтяных месторождений относится к месторождениям с трудноизвлекаемыми запасами. Это обусловлено низкой проницаемостью коллекторов и их высокой неоднородностью. Разработка месторождений с такими коллекторскими свойствами осуществляется низкими темпами и, как показывает опыт, конечная нефтеотдача в таких случаях не превышает 30% от начальных балансовых запасов .
В водном растворе молекула склероглюкана представляет собой тройную спираль и вследствие этого образует малоэластичные стержни с большим гидродинамическим радиусом. Склерглюкан легко растворяется в воде, образуя псевдопластичные растворы, имеющие большую толерантность в широком диапазоне температуры, рН и концентрации солей. Трехвалентные катионы (Сг3+, Al3+, Fe3+) могут вызывать гелеобразование, отмечена нечувствительность склерглюкана к действию одно- и двух - валентных катионов, а также то, что склероглюкан термостабильнее, чем ксантан.
Эмульсан - первый ЭПС, получаемый в промышленном масштабе на основе этанола в качестве источника углерода. Он называется также α-эмульсан, или «неоэмульсан», и представляет собой внеклеточный микробный липополисахарид, ассоциированный с белком. Слово «эмульсан» отражает полисахаридную структуру компонентов и исключительную эмульгирующую активность полимера. α-эмульсан состоит в основном из N- и О-ацилированных остатков D-галактозамина и аминоуроновой кислоты. О-Ацильная часть α-эмульсана содержит от 5 до 19% (чаще 7-14%) остатков жирных кислот, включающих 10-18 атомов углерода, причем более 50% жирных кислот составляют 2- и 3-гидроксидодекановые кислоты.
β-Эмульсан, или «протоэмульсан», получают культивированием A.caleoaceticus RAG-1 на сырой нефти или гексадекане. β-эмульсан отличается меньшим содержанием остатков жирных кислот. Их число не превышает 2-3%, а содержание 2- и 3-гидроксидодекановых кислот составляет менее 50%.
α-Эмульсан выделяют из культуральной жидкости осаждением с помощью сульфата аммония или переводом в водонерастворимую четвертичную аммониевую соль. Благодаря большому количеству остатков жирных кислот в молекуле эмульсан может быть выделен экстракцией органическими растворителями.
Молекулярная масса эмульсана, вычисленная на основании характеристической вязкости составляет 9,88*105; определенная методом седиментации и диффузии - 976 тысяч.
Эмульсан - наиболее эффективный стабилизатор, причем это свойство сохраняется для различных концентраций эмульгаторов. Эмульгирующая способность зависит от содержания остатков жирных кислот, а также от молекулярной массы полимера. Эмульсан эмульгирует легкие фракции нефти, дизельное топливо, сырую нефть и газойли. Скорость образования эмульсии зависит от концентрации углеводорода и эмульгатора. При рН выше 6,0 для образования стабильных эмульсий необходимы небольшие количества (1-100 ммоль) солей Ca 2+, Mg 2+ и Mn 2+
Исследование влияния эмульсана на образование и стабилизацию водно-топливных эмульсий показало, что при добавлении эмульсана стабильность всех эмульсий возрастает, однако эффект стабилизации различен для разных углеводородов. Чем выше молекулярная масса жидкого углеводорода, тем эффективнее стабилизирующее действие эмульсана.
С помощью эмульсана можно удалить остатки нефти из танкеров, барж, трубопроводов, цистерн. Применение эмульсана для очистки поверхности воды морей и берегов от нефти способствует защите окружающей среды.
Данный полисахарид является результатом процесса жизнедеятельности микроорганизмов Azotobacter vinelandii (Lipman) ВКПМ В-5933, которые продуцируют при 28-30 °С, рН 6,8-7,2 в условиях аэрации и перемешивания до 10 г./л (ЭПС) в течении 2-2,5 суток. Штамм растет на многих натуральных средах.
Отличительной особенностью «продукта БП-92» является то, что в макромолекуле биополимера содержатся карбоксильные, карбонильные и гидроксильные группы, способные образовывать комплексные соединения.
Макромолекулы БП-92 имеют жесткую структуру. К основной цепи присоединено 5-20% (от общего числа функциональных групп) кислых гидрофильных групп, позволяющих полимеру растворяться в воде и придающие ему химическую активность, и гидрофобные остатки жирных кислот С12, С16 и С18.
Наличие данных функциональных групп позволило предложить «продукт БП-92» в качестве основы сшитой полимерной системы, где в качестве сшивателя применялись хром калиевые квасцы.
«Продукт БП-92» возможно использовать в виде постферментационной жидкости. Исключение стадии выделения и сушки при производстве биополимера обеспечивает снижение себестоимости и позволяет сохранить полезные свойства раствора, необратимо утрачиваемые при традиционных способах выделения сухого биополимера из постферментационной жидкости.
Известны различные ПДС на основе «Продукта БП-92», различающиеся типом наполнителя. В качестве дисперсной фазы могут выступать глинопорошок, пластик, крахмал.
ЭПС, синтезированный Acinetobacter sp. представляет собой кислый гетерополисахарид с мол. мас. 8 я105-2 я106 и состоит из остатков нейтральных сахаров глюкозы, галактозы, маннозы, рамнозы, этерифицированных жирными кислотами лауриновой, пальмитиновой, пальмитолеиновой, стеариновой, олеитуральной жидкости. Культуральная жидкость Acinetobacter sp. хорошо смешивается с пресной водой, однако практически не растворяется в минерализованных пластовых водах. Водные растворы культуральной жидкости плохо фильтруются через образцы породы пласта, что приводит к монотонному снижению проницаемости керна вплоть до забивки и прекращения фильтрации. Динамическая вязкость не менее 0,90 Па·с, общая концентрация углеводов не менее 3,50 г./дм3, концентрация полисахаридов не менее 5,00 г./дм3, рН водного раствора препарата в диапазоне 8,0-8,5.
Жидкое стекло обеспечивает химическое взаимодействие с молекулами биополимера, биоПАВ и солями многовалентных металлов пластовой минерализованной воды, что в итоге приводит к образованию прочной армирующей сетки, которая эффективно снижает водопроницаемость промытых зон и повышает охват пласта заводнением и значительно улучшается процесс вытеснения нефти.
Конкретный
состав гелеобразующего силикатно-биоПАВ-
Композиция закачивается в нагнетательную или добывающую скважину, продвигается в высокопроницаемых пропластках, в низкопроницаемых зонах глубина проникновения значительно меньшая.
По истечении определенного времени гелеобразования жидкая композиция превращается в вязкоупругий гель по всему объему, заполненному гелеобразующим раствором. Этот гельный тампон препятствует проникновению воды в высокопроницаемые зоны и трещины. Регулирование осадкообразования в пласте достигается величиной объема буферной оторочки пресной воды.
В работе говорится о составе для увеличения нефтеотдачи пласта, содержащем в качестве биологически активного субстрата избыточный активный ил (ИАИ) после вторичных отстойников БОС органических химических производств и в качестве биогенной добавки культуральную жидкость микроорганизма Acinetobacter sp.
Присутствующие в ИАИ аэробно-анаэробные микроорганизмы приспособлены разлагать почти полностью органические и неорганические вещества, поскольку они адаптированы и выросли на сточных водах. ИАИ, будучи приспособленным потреблять вещества нефти, при смещении с культуральной жидкостью дополнительно обогащается органическими питательными веществами, вследствие чего состав обладает значительной биохимической активностью. Газообразные продукты жизнедеятельности микроорганизмов способствуют снижению межфазного натяжения и увеличению проницаемости коллектора, что в конечном счете приводит к увеличению нефтеотдачи пласта.
Экспериментально авторами работы также установлено, что процесс биохимического окисления предлагаемого состава сопровождается подщелачиванием среды, что так же, как и образование газообразных продуктов окисления, будет способствовать подвижности нефти и в конечном счете увеличению нефтеотдачи.
Опыты по газообразованию подтвердили эффективность предлагаемого состава в заявляемом соотношении компонентов и снижение эффективности при соотношении компонентов, выходящем за пределы заявляемого.
Установлено, что наличие в молекуле «Симусана» большого количества химически активных функциональных группировок обеспечивает возможность создания щелочной плазмолизованной биомассы водорастворимой композиционной смеси с повышенной эмульгирующей активностью по отношению к нефти, обладающей поверхностной и межфазной активностью, устойчивой к окислительной биологической, химической и механической деструкции в течение длительного времени. Композиционная система на основе растворов щелочной плазмолизованной биомассы, «Симусана» и многовалентных металлов минерализованной пластовой воды образует агрегативно устойчивую эмульсию повышенной вязкости на фронте вытеснения нефти в пласте, которая реализует механизм селективной закупорки при фильтрации в пористой среде, а именно эффективно вытесняет остаточную нефть и увеличивает охват пласта заводнением. Кроме того, предлагаемый состав экологически безопасен вследствие биодеградабельности, не вызывает коррозию нефтепромыслового оборудования и не снижает качества товарной нефти. Состав готовят простым смешением компонентов в пресной воде.
С целью создания отечественного биополимера для применения в качестве компонентов буровых растворов и реагентов селективной водоизоляции на кафедре физической и коллоидной химии РГУ нефти и газа был синтезирован кислый полисахарид Ритизан, удовлетворяющий в разной степени сформулированным выше требованиям. В качестве штамма-продуцента были отобраны непатогенные бактерии рода Paracoccus denitrificans. Комплексный экзополисахарид Ритизан, синтезируемый штаммом бактерий Paracoccus denitrificans, состоит из нейтрального и двух кислых полисахаридов, один из которых ацилирован. Сухой Ритизан представляет собой высушенную постферментационную жидкость. Это мелкий порошок светло-серого цвета с остаточной влажностью не более 12%. После непродолжительного набухания в воде препарат восстанавливает свойства постферментационной жидкости.
Биополимер Ритизан успешно применяется в составе буровых растворов. Кроме того, были проведены промысловые испытания, выявившие значительную эффективность применения Ритизана в качестве реагента для процессов увеличения нефтеотдачи [5].
Микробные полисахарады имеют ряд преимуществ перед полисахаридами растительного происхождения. Так, эти биополимеры можно получать в необходимых объёмах независимо от времени года и климатических условий. Экономическая целесообразность использования микробных полисахаридов обусловлена их внеклеточной природой и высокой продуктивностью синтеза на дешёвых субстратах. Однако микробные ЭПС имеют высокую себестоимость из-за значительных затрат на научные исследования, связанные с поиском новых продуцентов, новых технологических решений, из-за высокой стоимости используемых субстратов, энергии и рабочей силы.
Растительные ПС гораздо дешевле микробных, однако, значительно уступают им по свойствам.
Гуаровая камедь - это нейтральный водорастворимый полисахарид, получаемый из семян гуарового дерева, Cyanaposis tetragonolobus, и имеет общую структуру галактоманнанов. Гуаран, функциональный полисахарид в гуаровой камеди, состоит из основной цепи (1→4) β-D-маннопирозиловых частей, замещённых в О-6 положениях одиночными боковыми цепями α-D-галактопиранозы. Отношение манноза: галактоза составляет примерно 1,6:1, в зависимости от источника и метода получения.
Гуаровая камедь растворяется в полярных растворителях, образуя сильные водородные связи. Степень растворения гуаровой камеди и вязкость в общем случае возрастают с уменьшением размеров частиц, уменьшением рН, и возрастанием температуры. Производные гуаровой камеди, такие как гидроксипропилгуар, более растворимы и лучше образуют гидраты, чем сама гуаровая камедь. Степень растворения уменьшается в присутствии растворённых солей и других веществ, образующих связи с водой, таких как сахароза.
Растворы Гуарана показывают псевдопластичное поведение и разжижаются при сдвиге. Степень псевдопластичности растворов гуара возрастает с ростом концентрации и молекулярного веса. Растворы гуара не обладают пределом текучести (напряжением пластического течения). Вязкость раствора Гуарана возрастает пропорционально концентрации. В растворах Гуаран находится в конфигурациях клубок-спираль.
Гуаран хорошо выдерживает воздействие солей. Гуаран растворяется в растворах солей, которые содержат вплоть до 70% масс моновалентной соли. Стабильность Гуарана по отношению к солям уменьшается для двухвалентных катионов. При высоких концентрациях ионов кальция гуар выпадает в осадок [6].
Применение водорастворимых полимеров для увеличения нефтеотдачи пластов обусловлено достаточно высокой экономичностью метода и его технологичностью. Бурное развитие биотехнологии, происходящее в последние годы, привело к появлению возможности использования в нефтяной промышленности биополимеров, которые являются полисахаридами как растительного, так и микробного происхождения [5]. Практическая ценность биополимеров определяется, прежде всего, их способностью в малых концентрациях резко менять реологические свойства водных систем - повышать вязкость, образовывать гели, служить стабилизаторами суспензий и эмульсии. Эти свойства привлекли внимание нефтедобытчиков, и биополимеры в последние два десятилетия стали испытывать и применять в практике разведочного и эксплуатационного бурения, повышения нефтеотдачи пластов - улучшение процессов заводнения с использованием ферментативных микробных процессов; модификация профиля проницаемости и селективная закупорка, заводнение с применением биосурфактантов, целенаправленная активация пластовой микрофлоры, стимуляция добывающих скважин, очистка скважинного оборудования от асфальто-парафиновых отложений.