寶力格油田微生物驅(qū)物理模擬實驗研究

李勇斌于立新張黎黎段麗莎吳景春王啟波

（1.華北油田公司采油工程研究院，河北任丘 062552；2.華北油田公司勘探開發(fā)研究院，河北任丘 062552；

3.東北石油大學(xué)提高采收率教育部重點實驗室，黑龍江大慶 163318；4.華北油田公司第四采油廠，河北廊坊 065000）

寶力格油田微生物驅(qū)物理模擬實驗研究

李勇斌1于立新2張黎黎1段麗莎1吳景春3王啟波4

（1.華北油田公司采油工程研究院，河北任丘 062552；2.華北油田公司勘探開發(fā)研究院，河北任丘 062552；

3.東北石油大學(xué)提高采收率教育部重點實驗室，黑龍江大慶 163318；4.華北油田公司第四采油廠，河北廊坊 065000）

針對寶力格油田微生物驅(qū)過程中存在的問題，通過室內(nèi)物理模擬實驗對不同驅(qū)替介質(zhì)提高采收率的作用、產(chǎn)出細(xì)菌濃度與注入細(xì)菌濃度的關(guān)系以及營養(yǎng)液濃度對維持產(chǎn)出液細(xì)菌濃度的影響進行了深入研究。結(jié)果表明，通過注入1%的菌液及營養(yǎng)液進行微生物驅(qū)時可提高采收率16.77%，當(dāng)產(chǎn)出液經(jīng)補充營養(yǎng)液及菌液并發(fā)酵10～12 h后再繼續(xù)進行微生物連續(xù)驅(qū)時可進一步提高采收率5.74%，產(chǎn)出液細(xì)菌濃度達到108個/mL以上。但由于巖心對菌體的吸附作用以及巖心滲透率對微生物運移的影響，產(chǎn)出液細(xì)菌濃度始終要低于注入細(xì)菌濃度一個數(shù)量級以上。采用產(chǎn)出液回注并補充0.25%以上的營養(yǎng)液時，可使產(chǎn)出液細(xì)菌濃度維持在107個/mL以上。研究結(jié)果可為現(xiàn)場注入方案設(shè)計提供技術(shù)支持。

微生物采油；物理模擬實驗；低溫稠油油藏；微生物場

寶力格中低溫稠油油藏采用常規(guī)注采井網(wǎng)開發(fā)，自2010年開展微生物驅(qū)工業(yè)化應(yīng)用以來，初步建立并保持了穩(wěn)定的微生物場，實現(xiàn)了年產(chǎn)25萬t的穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)。雖然現(xiàn)場取得一定的應(yīng)用效果，但從提高采收率目標(biāo)來看仍與預(yù)期存在差距。為了更好地驗證現(xiàn)場微生物作用效果，完善現(xiàn)場持續(xù)性優(yōu)化措施，為現(xiàn)場注入技術(shù)研究及方案設(shè)計提供有力的技術(shù)支持，進一步開展了室內(nèi)物理模擬實驗［1-7］。

1 寶力格油田概況

寶力格油田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東烏珠穆沁旗西部，構(gòu)造處于巴音都蘭凹陷的南洼槽。2001年11月，寶力格油田同期注水開發(fā)，目前已投入開發(fā)巴19、巴38、巴48、巴51等4個斷塊，均屬巖性構(gòu)造油藏。

寶力格油田采用常規(guī)注水井網(wǎng)開發(fā)，地層孔隙度13.4%～21.7%，滲透率123.4～169.2 mD，原油凝固點29 ℃，含蠟10.7%～10.8%，膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量46.0%～51.2%，地層條件下，原油黏度在1 000～2 000 mPa·s，油水黏度比高（34～800），注水指進導(dǎo)致水驅(qū)效率低，含水上升率達20%，造成水竄嚴(yán)重，部分稠油儲量難以有效動用，整體開發(fā)效果較差。

2 物理模擬實驗

2.1 巖心裝填

采用80、120及200目石英砂按照一定比例混合分別裝填4根直徑2.5 cm，長度110 cm的巖心，然后依次抽真空后飽和寶力格油田注入清水、測巖心孔隙度和滲透率、飽和巴19斷塊脫水原油并在地層溫度下老化7 d。

滲透率和孔隙度的測定方法：采用機械裝填完畢后對巖心管抽真空6 h，同時向巖心飽和地層水，最后根據(jù)進入巖心管中地層水的總體積及進出口的壓差計算孔隙度和滲透率［8］。巖心參數(shù)見表1。

表1 實驗巖心參數(shù)

2.2 物理模擬實驗步驟

（1）首先對裝填好的巖心采用水驅(qū)，一次水驅(qū)至巖心出口端含水率達到98%時停止，溫度為地層溫度58 ℃，共注入0.82 PV。

（2）向巖心注入1%的菌液（106～107個/mL）及營養(yǎng)液1 PV，注入速度0.5 mL/min，然后關(guān)閉巖心兩端閥門并培養(yǎng)5 d，之后進行微生物驅(qū)，同時監(jiān)測產(chǎn)出液細(xì)菌濃度及采收率的變化情況。

（3）對微生物驅(qū)的產(chǎn)出液除油后繼續(xù)回注到巖心中進行驅(qū)油。為了提高注入細(xì)菌濃度，向產(chǎn)出液中補充一定濃度的營養(yǎng)液及菌液并發(fā)酵12 h，注入2.38 PV后，使注入細(xì)菌濃度增加到108個/mL以上。

（4）向產(chǎn)出液中分別加入1%、0.25%及0.5%的營養(yǎng)液后進行驅(qū)油實驗，每種濃度注入0.6 PV，從巖心出口端監(jiān)測細(xì)菌濃度及采收率的變化情況。

3 實驗結(jié)果及分析

3.1 不同驅(qū)替介質(zhì)對采收率的影響

由圖1可看出，在水驅(qū)之后注入1%的菌液及營養(yǎng)液1 PV后，產(chǎn)出液細(xì)菌濃度上升明顯，并能夠維持在105～106個/mL之間，但細(xì)菌濃度很難進一步提高，驗證了現(xiàn)場情況，此時計算采收率可在水驅(qū)的基礎(chǔ)上提高16.77%。

對微生物驅(qū)過程中的產(chǎn)出液經(jīng)補充營養(yǎng)液及菌液并發(fā)酵10～12 h后再繼續(xù)進行微生物連續(xù)驅(qū)，注入細(xì)菌濃度在經(jīng)過補充營養(yǎng)液并發(fā)酵后可以達到108個/mL以上，而且隨注入細(xì)菌濃度的提高，采收率可在不培養(yǎng)的基礎(chǔ)上提高5.74%，同時產(chǎn)出液中細(xì)菌濃度可以維持在107個/mL以上，在含水率達到98%后計算采收率可在微生物驅(qū)的基礎(chǔ)上提高14.21個百分點。以上結(jié)果表明，通過增加注入細(xì)菌濃度的方式可以有效提高采收率。

圖1 細(xì)菌濃度、注入PV數(shù)和采收率的關(guān)系

3.2 產(chǎn)出細(xì)菌濃度與注入細(xì)菌濃度的關(guān)系

現(xiàn)場注水井注入的細(xì)菌濃度可以達到108個/ mL，但在地層沒有大通道前提下，油井產(chǎn)出液細(xì)菌濃度一般只能維持在106個/mL左右。為了確定導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因，通過室內(nèi)物理模擬實驗對產(chǎn)出細(xì)菌濃度與注入細(xì)菌濃度的關(guān)系進行了研究。

固定菌液濃度為1%，依次通過增加營養(yǎng)液濃度的方式進行微生物驅(qū)，同時監(jiān)測注入細(xì)菌濃度和產(chǎn)出液細(xì)菌濃度的變化，結(jié)果見圖2。

圖2 注入細(xì)菌濃度與產(chǎn)出細(xì)菌濃度變化曲線

從圖2可以看出，在采用地層水配注和固定1%菌液濃度條件下，初期加入0.25%的營養(yǎng)液進行微生物驅(qū)時，注入細(xì)菌濃度基本維持在106個/mL，而產(chǎn)出液細(xì)菌濃度只有105個/mL左右；當(dāng)營養(yǎng)液濃度提高到0.5%時，注入細(xì)菌與產(chǎn)出細(xì)菌濃度都得到了明顯提高，分別增加了1個數(shù)量級，但繼續(xù)增加營養(yǎng)液濃度時，注入菌與產(chǎn)出細(xì)菌濃度基本維持不變，很難進一步提高?？紤]到實驗所用的巖心較短，注入的營養(yǎng)液與菌液在巖心柱里停留的時間較短，因此將1%的菌液與1%的營養(yǎng)液經(jīng)過發(fā)酵8 h后再進行微生物驅(qū)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)注入細(xì)菌濃度提高到了108個/mL以上，而產(chǎn)出液細(xì)菌濃度也相應(yīng)提高，但最高只能達到107個/mL左右。以上結(jié)果表明，通過增加營養(yǎng)液濃度的方式可以提高注入菌和產(chǎn)出菌濃度，但由于巖心對菌體的吸附作用以及巖心滲透率對微生物運移的影響，產(chǎn)出液細(xì)菌濃度始終要低于注入細(xì)菌濃度一個數(shù)量級以上；即使注入菌的濃度再高，產(chǎn)出液細(xì)菌濃度也不可能達到108個/mL，除非形成大的通道。該結(jié)論與現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果一致，進一步說明現(xiàn)場細(xì)菌濃度很難進一步提高。

3.3 營養(yǎng)液濃度對維持產(chǎn)出液細(xì)菌濃度的影響

通過對寶力格油田整體微生物現(xiàn)場跟蹤監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過兩個輪次的微生物驅(qū)后，產(chǎn)出液中的細(xì)菌濃度基本能夠維持在106個/mL左右，而且注入的目標(biāo)菌已經(jīng)成為優(yōu)勢菌群，穩(wěn)定的微生物場已逐步形成，但通過采用段塞式注入1%的營養(yǎng)液和菌液維持微生物場成本較高，如果單純補充營養(yǎng)液就能達到穩(wěn)定微生物場的目的，可以大大降低成本。

向產(chǎn)出液中補充不同濃度的營養(yǎng)液，通過室內(nèi)物理模擬實驗研究其回注對產(chǎn)出液細(xì)菌濃度的影響，結(jié)果見圖3。

圖3 不同濃度營養(yǎng)液下的細(xì)菌濃度變化曲線

從圖3可以看出，不補充營養(yǎng)液時，產(chǎn)出液中的微生物數(shù)量不斷下降，很難維持在106個/mL以上。這是由于微生物缺乏營養(yǎng)而導(dǎo)致生長速度減慢和巖心對微生物的不斷吸附造成的。當(dāng)向回注的產(chǎn)出液中補充不同濃度的營養(yǎng)液之后，巖心出口端監(jiān)測到的微生物濃度下降速度明顯放緩，當(dāng)營養(yǎng)液濃度大于0.25%時，出口端產(chǎn)出液細(xì)菌濃度能夠維持在107個/mL以上。

4 結(jié)論

（1）向地層注入適當(dāng)比例的微生物和營養(yǎng)液，原油采收率在水驅(qū)的基礎(chǔ)上有所提高，表明微生物可有效改善寶力格油田油品性質(zhì)，增加了地層原油流動性，提高了驅(qū)油效果。

（2）利用產(chǎn)出污水加入營養(yǎng)液并增殖后再回注地層的注入技術(shù)，可有效增加微生物注入濃度及提高原油采收率，并且能夠延長微生物的作用周期，降低注入成本，對類似油藏開發(fā)治理具有借鑒意義。

（3）實驗主要是針對寶力格巴19斷塊原油開展的相關(guān)研究，為了驗證實驗結(jié)果的有效性需進一步開展長巖心模擬實驗和現(xiàn)場礦場試驗。

［1］ LI J, LIU J S, TREFRY M G, et al. Interactions of microbial-enhanced oil recovery processes ［J］. Transport in Porous Media, 2011, 87（1）: 77-104.

［2］ NERURKAR A S, SUTHAR H G, DESAI A J. Biosystem development for microbial enhanced oil recovery （MEOR）［M］. Microorganisms in Sustainable Agriculture and Biotechnology, 2012（2）: 711-737.

［3］ SOUDMAND-ASLI A, AYATOLLAHI S S, MOHABATKAR H, et al. The in situ microbial enhanced oil recovery in fractured porous media ［J］. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2007, 58（1-2）: 161-172.

［4］ 張廷山，任明忠，藍光志，等. 微生物降解作用對稠油理化性質(zhì)的影響［J］. 西南石油學(xué)院學(xué)報，2003，25（5）：1-4.

［5］ 李牧，楊紅.微生物表面活性劑在稠油乳化降粘中的實驗研究［J］.特種油氣藏，1999，4（6）：53-58.

［6］ 程昌茹，張淑琴，閆云貴， 等.微生物驅(qū)油注入技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2006，28 （6）：46-50.

［7］ 劉濤.模擬油藏條件下激活劑運移與微生物生長調(diào)控實驗研究［D］.青島：中國海洋大學(xué)，2010.

［8］ 張廷山，蘭光志，鄧?yán)?，?微生物降解稠油及提高采收率實驗研究［J］.石油學(xué)報， 2001，22（1）：54-57.

（修改稿收到日期 2013-10-22）

〔編輯 朱 偉〕

Experimental study of microbial flooding physical simulation for Baolige oilfield

LI Yongbin1, YU Lixin2, ZHANG Lili1, DUAN Lisha1, WU Jingchun3, WANG Qibo4

（1. Petroleum Production Engineering Research Institute, Huabei Oilfield Company, Renqiu 062552, China; 2. Geologic Exploration and Development Research Institute, Huabei Oilfield Company, Renqiu 062552, China; 3. Key Laboratory of Enhanced Oil and Gas Recovery of Education Ministry, Northeast Petroleum University, Daqing163318, China; 4. NO.4 Production Plant, Huabei Oilfield Company, Langfang 065000, China）

Aiming at the issues in microbial flooding process of Baolige oilfield, the following points were deeply studied in this paper indoor physical simulation experiments, the effect of different flooding ways on enhance oil recovery, the relationship between output bacterial concentration and injected bacteria concentration and influence of nutrient solution concentration on maintaining the produced fluid concentration of bacteria. The results showed that the microbial flooding by injecting 1% bacterial fluid plus 1% nutrient solution can enhance 16.77% oil recovery. And the produced fluid can further enhance oil recovery by 5.74% when supplemented nutrient solution & bacterial fluid and ferment about 10-12h before keep on microbial continuous flooding, and the produced fluid bacteria concentration can reach 108cells / mL or more. However, due to the adsorption of cell core on microbial and the core permeability effect on microbial migration, the concentration of produced bacteria fluids was always one order of magnitude lower than the concentration of injected bacteria fluids. Using the produced fluids reinjection added above 0.25% nutrient solution, the concentration of produced bacteria fluids can be maintained at 107cells/mL or more. The results can provide technical support for on-site inject program design.

microbial enhanced oil recovery; physical simulation experiment; heavy oil reservoir with low temperature; microbial field

李勇斌，于立新，張黎黎，等. 寶力格油田微生物驅(qū)物理模擬實驗研究［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（6）：95-97.

TE357.4

A

1000 – 7393（ 2013 ） 06 – 0095 – 03

國家自然科學(xué)基金“低品位油藏殘余油生物降解轉(zhuǎn)化機制研究”（編號：51174092/E0403）；華北油田公司重大科技項目“寶力格油田驅(qū)油微生物場建立與維護配套技術(shù)研究及應(yīng)用”（編號：2011-HB-Z230）。

李勇斌，1984年生。2007年畢業(yè)于長江大學(xué)地球化學(xué)系生物工程專業(yè)，現(xiàn)從事微生物采油技術(shù)研究，工程師。電話：0317-2756410。E-mail：cyy_liyb@petrochina.com.cn。通訊作者：吳景春，1968年生。1991年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油藏工程專業(yè)，主要從事油氣田開發(fā)理論與技術(shù)科學(xué)研究，博士，教授。E-mail：w6529@163.com。