微生物輔助化學(xué)驅(qū)驅(qū)油機(jī)理研究

符 曉 曼

（洛陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471000）

微生物輔助化學(xué)驅(qū)驅(qū)油機(jī)理研究

符 曉 曼

（洛陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471000）

微生物采油具有適用范圍較廣，生產(chǎn)工藝操作簡(jiǎn)單，是目前能有效緩解東部老油田高含水期的一個(gè)重要方法。通過(guò)對(duì)化學(xué)驅(qū)油后，油藏存在再次采油較難這一世界難題，在文獻(xiàn)及國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的指導(dǎo)下，試圖通過(guò)微生物輔助化學(xué)驅(qū)，提高油藏原有利用率，為油田增產(chǎn)增效。大慶朝陽(yáng)溝油藏具有邊際油田這一特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)該油田實(shí)驗(yàn)研究，得出相關(guān)數(shù)據(jù)，豐富理論研究及教學(xué)實(shí)踐。

化學(xué)驅(qū)油；微生物；油藏

現(xiàn)階段，在我國(guó)東部地區(qū)的大型油田，已經(jīng)進(jìn)入了高含水期，其油田開(kāi)采不僅面臨著采收率低的弊端，同時(shí)也存在開(kāi)采難度大、以及滲透率較低等難題。

油田在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間聚合物驅(qū)油及注水驅(qū)油后，只剩下低滲透率及特低滲透率油藏含有大量原油，而且這部分原油通常表現(xiàn)為粘度很高，為了能在當(dāng)前情況下，驅(qū)出這部分原油，我們?cè)噲D通過(guò)化學(xué)藥劑聚合物等來(lái)降低粘性，運(yùn)用微生物在油藏中，可以提升油藏表面活性，從而有效提高原油的流動(dòng)性，并積極提高當(dāng)前油田的采收率。

1 國(guó)內(nèi)外微生物驅(qū)油現(xiàn)狀

早在1895年就有相關(guān)的記載，記錄了由微生物作用產(chǎn)生的烴類(lèi)現(xiàn)象，在1926年期間，亦有國(guó)外的相關(guān)學(xué)者證實(shí)這一觀點(diǎn)，證實(shí)在油層水中存在硫酸鹽還原菌，并包含一些其它的生理菌群。進(jìn)而相關(guān)學(xué)者開(kāi)始設(shè)想，利用微生物這一特點(diǎn)進(jìn)行采油。在20世紀(jì)30年代到50年代，國(guó)外學(xué)者一致致力于對(duì)微生物驅(qū)油機(jī)理的室內(nèi)研究及小規(guī)模實(shí)驗(yàn)。

從50年代開(kāi)始，蘇聯(lián)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家深入研究細(xì)菌采油，但結(jié)果表明對(duì)低產(chǎn)油井效果較好，此后十余年雖然有成果，但都沒(méi)有具有深遠(yuǎn)意義的成果研制成功。

在70年代，由于全球石油危機(jī)，美國(guó)等國(guó)家高度重視eor的研究。微生物采油相應(yīng)也被人們所關(guān)注，到80年代末90年代初，生物工程技術(shù)及信息技術(shù)的快速發(fā)展，西方發(fā)達(dá)國(guó)家室內(nèi)研究及礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)效果良好。

美國(guó)每年有數(shù)量巨大的油井枯竭，而微生物采油在枯井實(shí)驗(yàn)良好，能綜合利用井底剩余油，提高油藏利用率［1］。在1986年9月，俄克拉荷馬州的DelChilders油田中開(kāi)展第一輪試驗(yàn)，其先到試驗(yàn)中在微生物驅(qū)油礦場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，一直持續(xù)到1989年12月試驗(yàn)結(jié)束；通過(guò)該試驗(yàn)中表明,對(duì)于所注入的微生物，可以在地層中進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，并同時(shí)形成有用產(chǎn)物, 提高原油產(chǎn)量，使原油開(kāi)采量提升13%。并且在1990年6月，在同一油田中開(kāi)展第二輪實(shí)驗(yàn),，他們?cè)谶M(jìn)行第一輪驅(qū)油試驗(yàn)基礎(chǔ)上,擴(kuò)大試驗(yàn)區(qū)塊的礦場(chǎng)面積,在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，該礦場(chǎng)的原油產(chǎn)量增加19.6 t。據(jù)估計(jì)全球有50%左右的油藏都適用該種方法采油［2］。

1955年國(guó)內(nèi)微生物研究學(xué)者就對(duì)微生物采油進(jìn)行深入研究，60年代中期培育出相關(guān)菌種，七五期間，微生物采油被列入國(guó)家科技項(xiàng)目，并在大慶油田進(jìn)行試驗(yàn)，在增粘性、耐溫性以及抗鹽性斷口進(jìn)行驅(qū)油，其得出的性能效率良好;同時(shí)，在研究中，還在油層特定條件下注水油層微生物，得出微生物的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律。并且，在九五期間，在我國(guó)微生物采油研究方面，也取得很多項(xiàng)重大成果，許多研究機(jī)構(gòu)，展開(kāi)了大量的實(shí)驗(yàn)研究，各大油田也相應(yīng)在油田小區(qū)塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在高校對(duì)人才培養(yǎng)方面也是著重培養(yǎng)化學(xué)生物方法進(jìn)行采油作業(yè)。自1995年勝利油田開(kāi)采以來(lái),先后對(duì)60多口油井進(jìn)行處理,其平均有效率達(dá)到70%以上,累計(jì)應(yīng)用該方法增油達(dá)9 000 t，發(fā)揮積極應(yīng)用價(jià)值。

2 微生物輔助化學(xué)驅(qū)驅(qū)油機(jī)理

在一次采油之后，地層能量的減小，通過(guò)化學(xué)方法，物理方法，提高油藏采收率，是當(dāng)前全世界油田工作者面對(duì)的主要問(wèn)題，在各種提高采收率方法中，聚合物驅(qū)油最具有工業(yè)化生產(chǎn)基礎(chǔ)，能經(jīng)濟(jì)有效的提高采收率，見(jiàn)效快，波及范圍廣，因此它的適用范圍廣，能提高油藏滲透能力，但聚合物驅(qū)油之后常常會(huì)出現(xiàn)污染，凝膠堵塞等現(xiàn)象。這一現(xiàn)象，目前是一個(gè)世界性的問(wèn)題。

筆者通過(guò)閱讀文獻(xiàn)，及在教學(xué)中實(shí)踐，了解到微生物作用于油藏后，特別是枯井廢井，及聚合物驅(qū)油之后的油井［3］。微生物驅(qū)油具有成本低，見(jiàn)效快，注入設(shè)施簡(jiǎn)單。且注入井下之后穩(wěn)定性較好，不污染環(huán)境。受周?chē)釅A性影響也較小，能有效的打開(kāi)大通道。提高油藏采收率。

兩者單獨(dú)使用，采油效率，可見(jiàn)一斑。如果配合使用，國(guó)外學(xué)者通過(guò)研究表明，會(huì)取得良好的提高采收率效果。筆者就這一機(jī)理進(jìn)行，大體分析。微生物采油主要利用微生物產(chǎn)物具有酸性，對(duì)于這些具有有機(jī)性的酸，可以有效的在儲(chǔ)油巖層溶解其孔隙中沉積的碳酸鹽,從而可以有效增加油層中的孔隙度與滲透率,較好的改善原油實(shí)際流動(dòng)性［4］。并且，在酸與碳酸巖石發(fā)生反應(yīng)后，還可以產(chǎn)生酸性的二氧化碳?xì)怏w，可以溶解在原油之中，使原油膨脹、增強(qiáng)其粘度,積極改善油田中原油的流動(dòng)性,提高油田中的原油采收率。在加之聚合物在地下油藏能形成大型膠體，能為原油有效流入井口提供外力，提高油田采收率［5］。

3 應(yīng)用實(shí)例

大慶油田采油十廠應(yīng)用微生物輔助化學(xué)驅(qū)，小塊實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)注入培養(yǎng)成熟的微生物菌種，配合聚合物驅(qū)油能取得良好的效果。以下是應(yīng)用事例，筆者具體分析該方法驅(qū)油過(guò)程中的反應(yīng)大致機(jī)理及取向，希望作用生產(chǎn)，提高油田采收率。

可以根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并可結(jié)合相關(guān)調(diào)研資料,將微生物用量確定為50 mg/(L PV)，同時(shí)，該試驗(yàn)區(qū)塊的孔隙體積為163.2×104m3，故此對(duì)于每周期中的微生物總用量為163.2 t。 期間注水，及聚合物驅(qū)油按原有方式保持不變。四個(gè)周期注入從2011年4月至2013年1月，累計(jì)注入量見(jiàn)表1。

表1 微生物菌液及營(yíng)養(yǎng)液注入Table 1 Microbial liquid and nutrient solution injection

圖1、圖2為生產(chǎn)中，操作流程，該流程在增壓注入，培養(yǎng)液混合方面較之國(guó)內(nèi)大港油田，勝利油田均有所提高。

圖1 微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)的液體注入流程Fig.1 The liquid injection process of microbial oil displacement field

圖2 微生物驅(qū)油中注入固體激活劑的流程Fig.2 The process of solid activator in the field of microbial flooding

從以上兩圖可以微生物溶于溶解液體，和聚合物混合置備成注入藥劑，配合注水井進(jìn)入地層，驅(qū)油，由于注水井注水速度不變，因此地層能量沒(méi)有變化，不影響原有生產(chǎn)平衡。對(duì)于段塞式的注入流程中，可以在儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存大量激活劑，從而可以一次性的把大劑量激活劑注入到驅(qū)油地層中，不僅可以增加驅(qū)油過(guò)程中的激活劑濃度，也可以避免注入過(guò)程中地層水稀釋激活劑濃度，確保微生物激活代謝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，對(duì)于持續(xù)式注入方式，主要適用在較低地層滲透率中運(yùn)用，可以持續(xù)不斷的注入激活劑，從而可以長(zhǎng)效的維持微生物生長(zhǎng)代謝，對(duì)于該注入方式中，可以反映總體開(kāi)發(fā)狀況變好。圖3為試驗(yàn)區(qū)中，中高含水井生產(chǎn)曲線。反映出了在細(xì)菌輔助聚合物驅(qū)油，對(duì)產(chǎn)量的影響。

圖 3 試驗(yàn)區(qū)中高含水井生產(chǎn)曲線Fig.3 Production curve of the well with high water content in experimental area

根據(jù)試驗(yàn)井區(qū)的開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)，可見(jiàn)在井區(qū)中的低含水井沒(méi)有受效，其中高含水井的產(chǎn)量則由較為明顯的上升趨勢(shì)。關(guān)于目前開(kāi)發(fā)中，井區(qū)增油已經(jīng)累計(jì)達(dá)到7 652 t。 從微生物菌液及營(yíng)養(yǎng)液注入后，觀察其水驅(qū)特征曲線，可以看出曲線偏轉(zhuǎn)向產(chǎn)油量軸，可以反映出該實(shí)驗(yàn)區(qū)的總體開(kāi)發(fā)狀況開(kāi)始變好。

在中高滲透區(qū)域中，當(dāng)微生物主要進(jìn)入后，其產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)為以下兩方面：

（1）在宏觀角度來(lái)看， 對(duì)于微生物驅(qū)油試驗(yàn)之中，以籠統(tǒng)方式注入微生物，且微生物主要是以水為載體的，可以在注入水運(yùn)動(dòng)過(guò)程中使微生物到達(dá)高滲透層。

（2）在中高滲透區(qū)域內(nèi)，其微觀水呈相連續(xù)狀態(tài)，水相孔隙具有更大的半徑，這樣就會(huì)更有利微生物的個(gè)體通過(guò)這些孔隙。

可以通過(guò)多孔介質(zhì)平行毛管模型以及試驗(yàn)區(qū)孔隙度、滲透率，大致的計(jì)算出在油層中，其孔隙平均半徑達(dá)到 0.9 μm，當(dāng)油層含水飽和度達(dá)到43.5% ，此時(shí)的水相孔隙半徑平均達(dá)到 0.64 μm；當(dāng)其含水在 60% ，則平均的水相孔隙半徑為0.7 μm；而對(duì)于微生物個(gè)體，其大小往往在 0.45 μm左右，所以在實(shí)際中油層滲透率相同時(shí)，油層的含水飽和度越高，就會(huì)越利于微生物的通過(guò)。同時(shí)，在檢測(cè)油井的產(chǎn)出液，在其中未檢測(cè)到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)竄出，同時(shí)對(duì)于其竄出液中，其存的葡萄糖濃度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于20 mg/L，小于實(shí)驗(yàn)中注入微生物質(zhì)量的濃度，也就是說(shuō)在生產(chǎn)井中，并未大量產(chǎn)出注入的激活劑。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，運(yùn)用微生物輔助化學(xué)驅(qū)油，聚合物在通過(guò)微生物輔助之后，可以達(dá)到減小地層污染這一目標(biāo)。并且產(chǎn)量提高也十分顯著，建議國(guó)內(nèi)外油田工作者，完善該采油方式，培養(yǎng)相關(guān)人才，作用生產(chǎn)，服務(wù)油田。

［1］蓋立學(xué)，衛(wèi)王艷玲，柏璐璐，等. 微生物采油技術(shù)在大慶油田低滲透油藏的應(yīng)用[J]. 大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2011, 30(1)：145-149.

［2］邢愛(ài)忠. 勝利油田化學(xué)驅(qū)地面注入工藝技術(shù)進(jìn)展[J]. 油氣田地面過(guò)程，2010, 29(12)：57-58.

［3］王俊，俞理，黃立信. 油藏生物氣研究進(jìn)展[J]. 特種油氣藏，2010, 7(5)：8-12.

［4］聶飛滿(mǎn). 探討微生物技術(shù)在石油開(kāi)采中的應(yīng)用[J].中國(guó)化工貿(mào)易, 2014(9):198-198.

［5］ 高軍, 沙帆, 吳立偉，等. 復(fù)合驅(qū)油技術(shù)在特低滲透油田驅(qū)油效果分析[J]. 中國(guó)化工貿(mào)易, 2014(1): 29-29.

英國(guó)果園農(nóng)藥使用量增速迅猛 遠(yuǎn)超種植面積增長(zhǎng)

根據(jù)英國(guó)環(huán)境食品和農(nóng)村事務(wù)部(DEFRA)最近發(fā)布的報(bào)告數(shù)據(jù)，盡管果園作物種植面積僅增長(zhǎng)了4%，但是自2008年至今，英格蘭和威爾士地區(qū)的農(nóng)藥使用量卻增長(zhǎng)了33%。其中，殺蟲(chóng)劑用量增長(zhǎng)最為顯著，約為37%，殺菌劑增加了21%，生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和除草劑分別增長(zhǎng)21%和5%。農(nóng)藥用量的上漲主要源于甜點(diǎn)蘋(píng)果種植面積的增加，還有在櫻桃和釀酒用蘋(píng)果作物上的大量使用。本次調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)源于2014-15年冬季對(duì)英國(guó)283個(gè)農(nóng)場(chǎng)主的2913個(gè)果園(占總果園作物種植面積的35%)的調(diào)查結(jié)果。按面積計(jì)算，2014年殺菌劑的施用面積占果園作物農(nóng)藥施用總面積的64%，按重量來(lái)算的話，該數(shù)值為67%；按面積算，殺蟲(chóng)劑占總施藥面積的12%?？司な鞘褂米疃嗟臍⒕鷦┊a(chǎn)品，而毒死蜱則是使用最多的殺蟲(chóng)劑。自2012年起，殺菌劑苯醚甲環(huán)唑的使用量大幅攀升，主要用于防控梨木虱的生物制品花蝽的使用量也有所增加。用作采后落葉劑的尿素施用面積增加了64%。

Study on Displacement Mechanism of Microbe-assisted Chemical Flooding

FU Xiao-man
（Luoyang Vocational & Technical College，Henan Luoyang 471000，China）

Microbial oil recovery has a wide range of application, the production process is simple, and it is an important method to effectively enhance the oil recovery in the high water cut stage of the old oil field in the East. Aiming at the problem that oil recovery of the reservoir after the chemical flooding is very difficult, through analyzing relevant literatures and foreign advanced techniques, the microbe-assisted chemical flooding method was put forward to improve the utilization rate of the original reservoir and oil yield. Daqing Chaoyanggou reservoir has the characteristics of marginal oilfield, through the experimental study of the oilfield, the relevant data have been got to enrich the theory research and teaching practice.

Chemical flooding; Microbe; Reservoir

TE 357

： A

： 1671-0460（2015）10-2388-03

2014-11-26

符曉曼（1970-），女，河南洛陽(yáng)人，實(shí)驗(yàn)師，1997年畢業(yè)于河南師范大學(xué)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)，研究方向：化學(xué)化工相關(guān)研究。E-mail：fenling97@126.com。