低滲透裂縫性油藏微生物調(diào)驅(qū)室內(nèi)研究

曹　晶　許耀波　宋淵娟　許　飛　田喜軍

摘要：低滲透油藏主要開發(fā)技術(shù)是在強(qiáng)化地質(zhì)認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，以酸化壓裂、完善井網(wǎng)、細(xì)分開采、叢式井配套為主的水驅(qū)技術(shù)，由于天然裂縫發(fā)育，在注水開發(fā)過(guò)程中呈現(xiàn)出油井產(chǎn)水快速上升、產(chǎn)能下降、供液能力差、低產(chǎn)低效的局面。為改變這種局面，對(duì)延長(zhǎng)油田唐80區(qū)從54井組微生物調(diào)驅(qū)進(jìn)行室內(nèi)評(píng)價(jià)研究。微生物采油是一種經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)，是油田開發(fā)后期一種重要的提高采收率技術(shù)。針對(duì)井組油藏的特點(diǎn)，根據(jù)微生物驅(qū)提高采收率技術(shù)路線，對(duì)菌種進(jìn)行篩選及評(píng)價(jià)，對(duì)初步篩選的2種微生物菌種在室內(nèi)進(jìn)行了基本性能評(píng)價(jià)，并進(jìn)行微生物菌液物理模擬實(shí)驗(yàn)，綜合評(píng)價(jià)和研究驅(qū)油技術(shù)提高采收率的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用微生物對(duì)該類油藏進(jìn)行調(diào)剖驅(qū)油，能明顯改善注采狀況，對(duì)區(qū)塊起到降水增油的作用。為更好地在低滲透性油田應(yīng)用微生物采油技術(shù)，提供了經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：低滲透；裂縫性油藏；微生物驅(qū)；室內(nèi)研究

中圖分類號(hào)：TE357.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

前言

油田注水開發(fā)后期，由于低滲透儲(chǔ)層存在天然裂縫發(fā)育，導(dǎo)致油井含水急劇上升，產(chǎn)量迅速下降，油藏采出程度低，進(jìn)一步提高低滲油藏采收率的技術(shù)方向在于改善油藏的非均質(zhì)性及提高洗油效率。在現(xiàn)有提高采收率技術(shù)中，化學(xué)驅(qū)投入大，受技術(shù)經(jīng)濟(jì)界限的限制，部分化學(xué)劑對(duì)人體有害或污染地層，在施工中具有一定的局限性。微生物調(diào)驅(qū)技術(shù)是一項(xiàng)能通過(guò)現(xiàn)有生產(chǎn)井提高油井產(chǎn)量和采收率的新技術(shù)，以其成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、作業(yè)簡(jiǎn)單、對(duì)產(chǎn)層無(wú)傷害和無(wú)環(huán)境污染問(wèn)題等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。微生物調(diào)驅(qū)技術(shù)通過(guò)對(duì)注水井進(jìn)行調(diào)剖，使調(diào)剖驅(qū)油這兩項(xiàng)技術(shù)的長(zhǎng)處得以充分的發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)調(diào)剖驅(qū)油功能的累加，最大限度地提高有限驅(qū)油的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。因此，開展微生物調(diào)驅(qū)提高采收率技術(shù)室內(nèi)研究。

1菌種篩選

針對(duì)延長(zhǎng)油田唐80區(qū)的油藏條件，開展微生物菌種篩選。將采集到的樣品接入分離培養(yǎng)基中于35℃進(jìn)行菌種的富集，好氧菌48 h、厭氧菌7 d后轉(zhuǎn)接人新鮮的培養(yǎng)基，反復(fù)轉(zhuǎn)接3次，將培養(yǎng)好的菌液用固體培養(yǎng)基進(jìn)行菌種的分離。經(jīng)分離純化，篩選到能在35℃環(huán)境下良好生長(zhǎng)的菌種4株，其中產(chǎn)聚合物菌2株，產(chǎn)表面活性劑菌2株。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化，其中篩選出產(chǎn)表面活性劑菌F1—2、產(chǎn)聚合物菌E1—3為實(shí)驗(yàn)菌種。

2微生物菌種的性能評(píng)價(jià)

2.1產(chǎn)表面活性劑菌F1—2

2.1.1菌株的性能特點(diǎn)

菌株F1—2的細(xì)胞呈桿狀，大小為(0.3～0.5)×(2.0～3.0)μm，菌落很小，表面光滑。接觸為酶陰性，不能水解脲酶、淀粉，不能還原硝酸鹽和亞硝酸鹽，不能利用檸檬酸鹽。

2.1.2菌株性能評(píng)價(jià)

2.1.2.1菌株對(duì)原油的降解、降粘和降凝作用

測(cè)試了菌株F1—2對(duì)原油的降解、降粘和降凝作用(表1)。F1—2對(duì)甘谷驛油的降解率為44.3％，降粘率可達(dá)41.7％，凝固點(diǎn)降低3.5℃。

2.1.2.2菌株F1—2對(duì)巖石表面的作用

灰?guī)r試片經(jīng)過(guò)菌液作用后，接觸角有一定程度的降低，表明F1—2具有一定改變巖石表面性質(zhì)的能力(圖1)。

2.1.2.3菌株對(duì)液體石蠟和原油乳化效果

在以原油為唯一碳源的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中接入該菌株，35℃、120 r／min培養(yǎng)7d后，液體石蠟顆粒都乳化成小液滴，均勻分散；原油明顯乳化分散，呈現(xiàn)出油一水乳濁液。

2.2產(chǎn)聚合物菌E1—3

2.2.1菌株的性能特點(diǎn)

菌株E1—3為革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌，桿狀，大小為(0.4～0.7)×(1.5～2.5)μm，有芽孢，芽孢端生或次端生，橢圓或稍膨大；周生鞭毛，能運(yùn)動(dòng)。菌落形態(tài)邊緣不規(guī)則，在含葡萄糖平板上呈黏液狀，半透明。

2.2.2菌株性能評(píng)價(jià)

2.2.2.1 E1—3菌胞外多糖的分析

EPS樣品經(jīng)酸水解在層析圖譜中呈現(xiàn)Rf值很接近的單糖斑點(diǎn)，表明樣品由Rf值相近的幾種單糖組成。與樣品斑點(diǎn)相近的單糖標(biāo)準(zhǔn)品有葡萄糖、半乳糖、甘露糖、山梨糖以及阿拉伯糖，為進(jìn)一步確定單糖組分進(jìn)行了氣相色譜，實(shí)驗(yàn)表明樣品由3種單糖組成——甘露糖、葡萄糖和半乳糖。

2.2.2.2菌株E1—3產(chǎn)胞外聚合物的透射觀察

通過(guò)透射電鏡可以觀察到，在菌體生長(zhǎng)初期不分泌胞外多糖，當(dāng)細(xì)菌生長(zhǎng)到后期(鞭毛逐漸脫落)，向胞外分泌出大量細(xì)絲狀的多糖產(chǎn)物(圖2)。說(shuō)明該菌在生長(zhǎng)中后期才分泌胞外多糖物質(zhì)，推測(cè)可能是細(xì)胞進(jìn)入營(yíng)養(yǎng)缺乏后的自我保護(hù)狀態(tài)，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，可以將該菌培養(yǎng)至中后期，并且少加營(yíng)養(yǎng)，以期獲得胞外多糖的分泌。

3微生物調(diào)驅(qū)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

微生物驅(qū)物模實(shí)驗(yàn)采用微生物驅(qū)油物理模擬系統(tǒng)，模擬試驗(yàn)區(qū)塊油藏壓力、溫度、孔隙度、滲透率和飽和度，流體的礦化度和pH值等基本參數(shù)，研究連續(xù)驅(qū)替條件下微生物在多孔介質(zhì)中生長(zhǎng)代謝規(guī)律和流體性質(zhì)變化規(guī)律，代謝產(chǎn)物分析以及微生物驅(qū)油性能評(píng)價(jià)。

3.1微生物封堵實(shí)驗(yàn)

3.1.1實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)所用裂縫性巖心直接用天然巖心制作而成，將巖心沿長(zhǎng)度方向從中間鋸開，然后用環(huán)氧樹脂重新粘結(jié)在一起。模型基本保持了砂巖的原始孔隙結(jié)構(gòu)，也保持了大部分膠結(jié)物和填隙物，模型孔隙結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性與實(shí)際油層基本一致。

實(shí)驗(yàn)所用地層水樣取自甘谷驛油田唐80區(qū)塊生產(chǎn)井井口，該區(qū)塊油藏埋深為353.6～539.0 m，油藏溫度為35℃，地層壓力為8MPa。用于巖心中微生物生長(zhǎng)和繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)物主要包括碳源和氮源。營(yíng)養(yǎng)液用地層鹽水配制，各營(yíng)養(yǎng)組分濃度分別為：葡萄糖10.0g/L，硝酸鈉2.0 g／L。調(diào)節(jié)pH值至7.0～7.5。

向每組巖心中注入調(diào)剖微生物0.25 PV及其營(yíng)養(yǎng)物0.1 PV，然后置于35℃的條件下培養(yǎng)20d，以1.0 mL／min速度進(jìn)行2次水驅(qū)，使產(chǎn)出液含水達(dá)到100％，待巖心入口和出口端壓差達(dá)到穩(wěn)定后，計(jì)算注入調(diào)剖微生物后巖心滲透率。

3.1.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

巖心在微生物生長(zhǎng)前后的滲透率變化見表2。

由表2可知，注入調(diào)剖微生物后，裂縫是流動(dòng)阻力最小的通道，所以注入流體的大部分都將沿著這一通道向前流動(dòng)，注入菌體產(chǎn)生的具有封堵性能的聚合物能進(jìn)行有效地封堵，引起滲透率明顯下降，封堵率平均為82.5％。

3.2微生物驅(qū)油模擬實(shí)驗(yàn)

3.2.1實(shí)驗(yàn)條件

為了更好地模擬試驗(yàn)區(qū)塊油藏地質(zhì)實(shí)際情況，本實(shí)驗(yàn)對(duì)天然巖心進(jìn)行了人造微裂縫處理，實(shí)驗(yàn)用油為中性煤油(經(jīng)硅膠或白土處理脫掉極性物質(zhì)的煤油)，實(shí)驗(yàn)用水為巖樣同層地層水，溫度為35℃。注入一定體積菌液(E1—3和F1—2)，營(yíng)養(yǎng)液和激活劑，恒溫培養(yǎng)15 d后用實(shí)驗(yàn)用水驅(qū)替至產(chǎn)出液含水100％。

3.2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

天然巖心滲透率為11.2×10^-3～16.8×10^-3μm²，屬于低滲透巖心。注入菌液E1—3為富產(chǎn)聚合物菌(調(diào)剖菌)，F(xiàn)1—2為富產(chǎn)生物表活劑菌。微生物提高采收率幅度較大，最高達(dá)到9.5％，最小值也達(dá)到6.6％。同時(shí)從表3還可以看出，在微生物注入量相同的情況下，不同營(yíng)養(yǎng)液注入量影響微生物最終提高采收率值，隨著營(yíng)養(yǎng)液和激活劑注入量的增加，微生物提高采收率的幅度也增加。B—3最高達(dá)到9.5％，其次B—2為8.6％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，唐80塊水驅(qū)后微生物驅(qū)具有進(jìn)一步提高采收率的潛力，提高幅度平均為8.2％。

4結(jié)論

(1)菌液基本性能評(píng)價(jià)結(jié)果表明，篩選出的2種菌種具有良好的生長(zhǎng)代謝功能，其中F1—2菌液具有表面張力低、降低原油黏度能力和乳化能力高的特點(diǎn)。

(2)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用富產(chǎn)聚合物菌液進(jìn)行調(diào)剖，協(xié)調(diào)效果顯著，封堵率平均為82.5％。

(3)對(duì)唐80區(qū)通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，水驅(qū)后的微生物驅(qū)具有進(jìn)一步提高采收率的潛力，提高采收率6.6％～9.5％。

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編輯方赟