Уже полвека в нашей стране наблюдается тенденция снижения нефтеотдачи месторождений. По сравнению с 1950-ми годами нефтеотдача уменьшилась вдвое. В настоящее время в недрах остается более 70% запасов нефти. Подсчитано, что с 1965 года мы оставили под землей около 14 млрд. тонн потенциально извлекаемых запасов, то есть ровно столько, сколько было добыто за всю историю нефтяной отрасли России. Многолетнее снижение коэффициента нефтеотдачи связано с тем, что при разработке запасов почти не применяются современные методы увеличения добычи.
Нефтяная залежь сверху испытывает давление газовой шапки, а снизу – грунтовых вод. Поэтому, когда бурится скважина, нефть бьет фонтаном. Но давление постепенно падает, фонтан иссякает, и тогда ставятся нефтекачалки – глубинные насосы, принудительно поднимающие черное золото на поверхность. Однако давление продолжает падать, качалки становятся малоэффективными. В этом случае используется так называемый вторичный метод – бурятся новые скважины (или используются старые), в которые под давлением закачивают воду. И водный «поршень» вновь начинает поднимать нефть.
Когда и этот метод перестает себя оправдывать, компании сворачивают работы и перебираются на новые месторождения. При этом в нефтяных пластах остается еще немало драгоценного сырья. Добыть его можно так называемыми третичными методами, основанными на применении веществ, у которых вытесняющая способность больше, чем у «водного поршня».
Такие методы делят на четыре группы: химические (заводнение с помощью поверхностно-активных веществ, жидких растворителей, полимеров), газовые (закачка углеводородных газов, углекислого газа, азота), тепловые (вытеснение нефти теплоносителями, воздействие с помощью внутрипластовых экзотермических окислительных реакций) и микробиологические (введение в пласт продуктов жизнедеятельности бактерий или их производство бактериями в самом пласте). Только отечественными учеными разработано более ста третичных методов, учитывающих различные геофизические, химические и биологические условия залежей.
Как приручили микробов
Первый эксперимент по повышению нефтеотдачи с помощью микробиологии в 1955 году на одном из приволжских месторождений окончился конфузом. Из скважины под давлением пошла не нефть, а зловонные сероводород и меркаптаны. Двадцатью годами позже, когда в мире начался биотехнологический бум и добывающие компании обратились к новым методам повышения нефтеотдачи, к проблеме решили вернуться.
Ученые-микробиологи предложили два основных типа технологий. Первый – выращивание микроорганизмов в ферментерах и закачивание в пласт продуктов их жизнедеятельности. Второй – активирование микрофлоры в самих пластах с помощью различных веществ, в частности мелассы (отходы сахарной промышленности, содержащие до 40% сахара). Однако выяснилось, что первый способ дорог и экологически небезопасен, второй – хотя и дешевле, но годен далеко не для всех месторождений. Его нельзя, например, применять, если при разработке пластов используется морская вода. В морской воде находится большое количество сульфатов, которые при взаимодействии с питающимися мелассой микробами образуют сероводород и меркаптан, а вовсе не те агенты, которые должны стимулировать отрыв нефти от породы. Так случилось и во время неудачного опыта в 1955 году.
В середине 1970 х председатель Госплана СССР Н. Байбаков привлек к разработке методов повышения нефтеотдачи директора Института биохимии и физиологии микроорганизмов Г. Скрябина и академика М. Иванова. Последний предложил использовать для решения проблемы принципиально новую схему.
Еще в середине прошлого века в Институте микробиологии РАН, где работал М. Иванов, изучали микрофлору нефтяных месторождений. Многолетние исследования позволили выяснить, какие типы бактерий находятся в пластах и как на них можно воздействовать. Тогда интерес к микрофлоре был связан с проблемой образования сероводорода, который коррозировал металлические трубы, ухудшал качество нефти и даже угрожал жизни людей. Изучение процесса образования сероводорода в результате взаимодействия микроорганизмов и сульфатов, собственно, и привело к идее использовать «нефтяные» бактерии для производства веществ, способствующих вытеснению нефти из пластов.
Ученым в качестве экспериментальной площадки необходимо было предоставить месторождение, где в закачиваемой воде не было сульфатов. Им предложили работать в Татарстане, и это была удача.
Дело в том, что именно в Татарстане Институт микробиологии РАН проводил исследования микрофлоры в пятидесятых. Именно там сотрудники института смогли открыть законы функционирования микрофлоры в нефтяном пласте. Кроме того, в регионе началось падение нефтедобычи – так что внедрение инновационных методов повышения нефтедобычи здесь было бы весьма актуально.
|
