勝利油田沾3斷塊內(nèi)源微生物現(xiàn)場激活試驗及分析

曹功澤，徐登霆 （中石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營257000）

張紹東 （中石化勝利油田分公司科技處，山東東營257001）

巴 燕，劉 濤，孫剛正 （中石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營257000）

勝利油田沾3斷塊內(nèi)源微生物現(xiàn)場激活試驗及分析

曹功澤，徐登霆 （中石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營257000）

張紹東 （中石化勝利油田分公司科技處，山東東營257001）

巴 燕，劉 濤，孫剛正 （中石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營257000）

針對勝利油田沾3斷塊開發(fā)難度日益增加的狀況，通過激活地層內(nèi)源微生物來達(dá)到提高原油采收率的目的。經(jīng)過室內(nèi)物模試驗，得到具有較強針對性的激活體系，激活后菌濃能提高4個數(shù)量級，而硫酸鹽還原菌被有效抑制，物模驅(qū)油試驗?zāi)茉谒?qū)基礎(chǔ)上提高采收率7%以上。為了驗證室內(nèi)研究獲得的激活劑在實際油藏中的激活效果，采取油井單井吞吐的方式，在沾3斷塊沾3－26井、沾3－X24井、沾3－25井3口油井開展內(nèi)源微生物現(xiàn)場激活試驗。結(jié)果表明，油藏內(nèi)源微生物均被大量激活，其中沾3－26井激活后細(xì)菌總量從102個／ml提高到106個／ml，乙酸根離子濃度由試驗前的35mg／L上升到554mg／L，另外2口油井也取得了較好的激活效果?，F(xiàn)場激活試驗結(jié)果為沾3塊實施內(nèi)源微生物驅(qū)油技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

內(nèi)源微生物；微生物驅(qū)油；激活劑；激活試驗

微生物驅(qū)油技術(shù)是目前國內(nèi)外發(fā)展迅速的一項提高采收率技術(shù)，與其他技術(shù)相比，具有成本低、操作簡便，不傷害地層，不污染環(huán)境，產(chǎn)出液不需特殊處理等優(yōu)點［1～5］。根據(jù)利用的微生物來源不同，微生物驅(qū)油技術(shù)可以分為外源微生物驅(qū)油和內(nèi)源微生物驅(qū)油，前者主要是利用從被原油污染的土壤或油田采出水中篩選出合適的細(xì)菌，將其注入地下；后者則直接利用地層內(nèi)原有的內(nèi)源微生物群落，通過添加激活劑，直接激活地下的有益內(nèi)源微生物群落。與外源微生物驅(qū)油技術(shù)相比，內(nèi)源微生物驅(qū)油技術(shù)具備微生物驅(qū)油技術(shù)的很多優(yōu)點，且不存在菌種選育、菌液發(fā)酵等過程，適應(yīng)性更強，投入更低，因此具有更為廣闊的發(fā)展前景［6～8］。

該研究針對沾3斷塊油藏條件，分析微生物營養(yǎng)需求，通過室內(nèi)試驗篩選內(nèi)源微生物激活體系，并在現(xiàn)場通過單井吞吐方式開展激活劑驗證試驗，為內(nèi)源微生物驅(qū)油試驗的開展提供決策依據(jù)。

1 試驗方法及檢測

1.1 試驗區(qū)塊的選取

1）沾3斷塊基本情況 該區(qū)塊位于沾化凹陷義南斷裂帶中段，主要含油層系為東營組第1砂層組，該砂層組分為11、12、13、14共4個小層，油層發(fā)育較好，連片分布。儲層屬河流相沉積，由一套砂泥巖、含礫砂巖、細(xì)砂巖互層組成，油層薄，分布不穩(wěn)定。油層物性適合開展內(nèi)源微生物驅(qū)油試驗（表1）。

表1 沾3斷塊油藏參數(shù)

2）沾3斷塊開發(fā)現(xiàn)狀 該區(qū)塊自1985年到目前已投入開發(fā)26年，其間經(jīng)歷了彈性驅(qū)動、天然水驅(qū)和人工水驅(qū)開采，1989年轉(zhuǎn)注水，水驅(qū)開發(fā)22年，采出程度達(dá)25%，目前已進(jìn)入高含水開發(fā)階段。截至2011年10月，試驗區(qū)共有油井14口，開井13口，日產(chǎn)液水平672t，日產(chǎn)油水平58t，綜合含水91.9%，采出程度25%；注水井5口，開井5口，日注水平779m3，月注采比1.16，累注采比0.51。

1.2 沾3斷塊地層水水質(zhì)及營養(yǎng)條件分析

地層水的化學(xué)成分對內(nèi)源微生物的繁殖代謝有較為明顯的影響，通過分析注入水和油井產(chǎn)出水的化學(xué)成分，可了解注入水和地層水的水質(zhì)特征及其對內(nèi)源微生物生長的可能影響，從而掌握地層內(nèi)源微生物生長、繁殖等基本的生理活動所缺乏的元素，為地層內(nèi)源微生物的激活劑的篩選提供依據(jù)。分析結(jié)果表明，地層水中存在較豐富的無機(jī)離子及一定量的微量元素，但嚴(yán)重缺乏氮、磷等營養(yǎng)成分（表2、3）。

表2 沾3斷塊水樣離子組成分析

表3 沾3斷塊水樣微量元素分析

1.3 室內(nèi)激活劑篩選

1）激活劑篩選 在油藏內(nèi)源微生物群落分析及營養(yǎng)分析的基礎(chǔ)上，分別從4種碳源、4種磷源、3種氮源中篩選激活劑的主要組分，并研究各組分濃度對于激活內(nèi)源微生物的效果影響。

2）激活效果評價 室內(nèi)激活效果評價主要是通過4個方面來進(jìn)行考察：①激活后總菌數(shù)變化（MPN法和平板涂布法）；②激活后對原油的乳化作用（分光光度計測定OD550）；③激活后對硫酸鹽還原菌的抑制作用；④物模驅(qū)油試驗。

1.4 內(nèi)源微生物現(xiàn)場激活試驗

為了驗證室內(nèi)研究獲得的激活體系能否在油藏中取得良好的激活效果，通過單井吞吐方式，在現(xiàn)場開展了內(nèi)源微生物現(xiàn)場激活試驗。

1）現(xiàn)場激活試驗方案 現(xiàn)場激活試驗分別在沾3斷塊的沾3－26井、沾3－X24井和沾3－25井進(jìn)行（圖1），現(xiàn)場試驗采用吞吐方式進(jìn)行，將激活劑從油井油套環(huán)空反向注入，后加注入水將其擠壓到油藏，關(guān)井培養(yǎng)一定時間后開井生產(chǎn)，在井口取樣監(jiān)測試驗前后產(chǎn)出液生化性質(zhì)及油井生產(chǎn)動態(tài)的變化，試驗前后油井工作制度不變。

2）微生物代謝產(chǎn)物檢測微生物在地層中被激活，由于其生長在典型的厭氧生境中，纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪等大分子物質(zhì)，最后總會被產(chǎn)乙酸細(xì)菌轉(zhuǎn)化為乙酸。所以，通過檢測乙酸來客觀反映微生物群落數(shù)的變化。

圖1 現(xiàn)場激活試驗井位圖

3）微生物分類與定量：MPN法、平板涂布法 應(yīng)用不同的培養(yǎng)基來確定注入水和產(chǎn)出液中細(xì)菌濃度的變化。

4）油井生產(chǎn)監(jiān)測 通過對油井生產(chǎn)的實時監(jiān)測，分析內(nèi)源微生物被激活后的驅(qū)油效果。

2 試驗結(jié)果及討論

2.1 室內(nèi)激活劑篩選及評價

1）營養(yǎng)組分及濃度的篩選 該研究分別考察了4種碳源、4種磷源、3種氮源的激活效果。在碳源的篩選中，4＃碳源對于地層水的微生物激活效果最好，激活后總菌數(shù)可以達(dá)到108個／ml（圖2（a））。考察4＃碳源濃度對于激活效果的影響，隨著碳源濃度的增加，總菌濃變化幅度不大，當(dāng)碳源濃度為0.3%時，激活后吸光度最高，表明對原油的乳化效果最好，因此選定0.3%為最佳碳源濃度（圖2（b））。在磷源的篩選中，2＃～4＃磷源激活后總菌濃均接近108個／ml（圖2（c））。但4＃磷源對于原油的乳化效果最好，表現(xiàn)為OD550的值最高，所以，選用了4＃磷源作為激活劑的主要組分?？疾炝?＃磷源濃度對于激活效果的影響，隨著磷源濃度的增加，總菌濃變化幅度不大，當(dāng)磷源濃度為0.3%時，OD550吸光度最高，表明此時對原油的乳化效果最好。因此，選定0.3%為最佳磷源濃度（圖2（d））。在氮源的篩選中，考察了3種氮源的激活效果，2＃、3＃氮源的激活效果較好，總菌濃均接近108個／ml（圖2（e）），但出于原料安全性考慮，選擇2＃氮源。隨著2＃氮源濃度的增加，總菌濃變化幅度不大，但激活后吸光度在氮源濃度為0.2%時最高，且對SRB的抑制能達(dá)到較好的效果，因此，選定0.2%為最佳氮源濃度（圖2（f））。

圖2 營養(yǎng)組分及濃度篩選

2）室內(nèi)激活劑激活效果評價 針對室內(nèi)篩選出的激活配方，通過物理模擬激活試驗來評價其激活效果，物理模擬試驗采用的是沾3－26井的產(chǎn)出液。試驗結(jié)果顯示，篩選出的激活體系能有效激活產(chǎn)出液中的內(nèi)源菌，激活厭氧發(fā)酵菌能提高4個數(shù)量級，硝酸鹽還原菌被有效激活，而硫酸鹽還原菌被有效抑制，見表4。物模驅(qū)油試驗表明，篩選出的激活體系能在水驅(qū)基礎(chǔ)上提高采收率7%以上，見表5。

表4 激活配方室內(nèi)激活效果 個／ml

表5 激活配方室內(nèi)物模驅(qū)油效果

2.2 現(xiàn)場激活試驗效果評價

2.2.1 油藏微生物被大量激活

油藏的地層水在油田開發(fā)的中后期，會形成豐富的微生物群落，且在一定的時間內(nèi)保持?jǐn)?shù)量和種類上的相對穩(wěn)定。但由于長期處于寡營養(yǎng)狀態(tài)下，這些微生物大多處于不活躍或休眠狀態(tài)，不會對油藏開發(fā)過程產(chǎn)生明顯影響。當(dāng)這些微生物被激活后，一部分微生物會對巖石、原油等產(chǎn)生積極的作用，提高油藏采收率。通過生物培養(yǎng)法，分析了激活劑注入前后，沾3斷塊注入水和油井產(chǎn)出液中特定的微生物群落數(shù)變化。分析結(jié)果表明，試驗前沾3斷塊地層中含有較豐富的內(nèi)源微生物群落（表6），注入水中存在一定量的烴氧化菌，而油井產(chǎn)出液中存在一定量的厭氧類菌群，尤其是產(chǎn)甲烷菌，同時，地層中還存在少量硫酸鹽還原菌。注入激活劑關(guān)井培養(yǎng)9d后，開井生產(chǎn)不同時間取樣檢測（表7），結(jié)果表明，在注入激活劑的作用下，油藏內(nèi)源微生物數(shù)量顯著提高，其中沾3－26井平板涂布計數(shù)達(dá)到9.0×106個／ml，厭氧發(fā)酵菌濃度達(dá)到2.5×106個／ml，硝酸鹽還原菌、產(chǎn)甲烷菌被有效地激活，硫酸鹽還原菌被有效抑制。

表6 試驗前沾3斷塊注入水和產(chǎn)出液中特定的微生物群落 個／ml

表7 試驗后沾3－26井產(chǎn)出液中特定的微生物群落 個／ml

2.2.2 代謝產(chǎn)物濃度大幅度增加

乙酸作為多種微生物的代謝產(chǎn)物，能反映微生物代謝活動的強度。對現(xiàn)場激活試驗前后產(chǎn)出液中乙酸根濃度進(jìn)行了監(jiān)測（圖3），結(jié)果表明，在注入激活劑的作用下，油藏微生物活動強度大幅度提高。以沾3－26井為例，試驗前產(chǎn)出液中乙酸根濃度35mg／L；關(guān)井培養(yǎng)9d后，開井生產(chǎn)6h后取樣，其產(chǎn)出液中乙酸根濃度達(dá)到554mg／L，隨著油井的生產(chǎn)，近井地帶被激活的流體被采出，乙酸根濃度逐漸降低。

2.3 油井生產(chǎn)分析

通過激活油藏內(nèi)源微生物，油井的生產(chǎn)動態(tài)也得到了一定程度的改善。其中沾3－26井在生產(chǎn)參數(shù)不變的情況下，日產(chǎn)液量由試驗前的55t最高提高到84t，日產(chǎn)油量由3.4t最高提高到10.4t，含水率由試驗前的93%下降到88%，累計增油330t。

圖3 沾3－26井單井開井后不同時間產(chǎn)出液中乙酸根濃度

3 結(jié) 論

1）篩選到適合沾3斷塊的激活配方，在模擬條件下能有效激活油藏內(nèi)源微生物，微生物濃度能提高4個數(shù)量級，提高采收率7%以上。

2）篩選出的激活體系在油藏環(huán)境中的激活效果好，油藏內(nèi)源微生物被大量激活，微生物濃度能提高4個數(shù)量級，產(chǎn)出液中乙酸根濃度大幅度升高，油井的生產(chǎn)動態(tài)得到改善，為下一步內(nèi)源微生物驅(qū)油現(xiàn)場試驗的實施奠定了基礎(chǔ)。

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［編輯］ 蕭 雨

136 Experiment and Analysis of Indigenous Microbe Activation in Block Zhan 3in Shengli Oilfield

CAO Gong－ze，XU Deng－ting，ZHANG Shao－dong，BA Yan，LIU Tao，SUN Gang－zheng

（First Authors Address：Institute of Oil Production Technology，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying257000，Shandong，China）

In consideration of the serious problem of development in Shaojia Block Zhan 3of Shengli Oilfield，activated indigenous microbes were used to enhance oil recovery.According to the laboratory physical simulation，an effective activation system was established，by which more than 7%of oil recovery ratio was risen in the simulation test，compared with water flooding.The density of microbes was enhanced for four orders of magnitude，meanwhile the SRB was inhibited.In addition，the single well huff and puff was carried out in Well Zhan 3－26，Well Zhan 3－X24and Well Zhan 3－25.The results show that the most of indigenous microbes are activated.The concentration of acetate was increased from 35mg／L to 554mg／L，while the density of microbes increased from 102to 106cell／ml in Well Zhan 3－26.The concentration of acetate ion was enhanced from 35mg／L to 554mg／L，good results are also obtained in other 2wells.The experiment result provides a foundation for the indigenous microorganism flooding in Block Zhan 3.

indigenous microbe；microbial flooding；activation formula；activation experiment

book=23,ebook=23

TE357.9

A

1000－9752（2012）07－0136－05

2012－02－02

國家“863”計劃項目（2009AA063505）。

曹功澤（1978－），男，2001年江漢石油學(xué)院畢業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)從事微生物提高采收率研究工作。