礫巖油藏內(nèi)源微生物驅(qū)油動態(tài)跟蹤與評價

修建龍，俞　理，曹有好，黃立信，崔慶鋒，馬原棟，伊麗娜

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院滲流流體力學(xué)研究所，河北廊坊065007；2.中國石油化工股份有限公司阿姆河天然氣勘探開發(fā)（北京）有限公司，北京100011）

礫巖油藏內(nèi)源微生物驅(qū)油動態(tài)跟蹤與評價

修建龍1，俞理1，曹有好2，黃立信1，崔慶鋒1，馬原棟1，伊麗娜1

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院滲流流體力學(xué)研究所，河北廊坊065007；2.中國石油化工股份有限公司阿姆河天然氣勘探開發(fā)（北京）有限公司，北京100011）

為了提高微生物驅(qū)油過程調(diào)控的目的性，利用生化指標(biāo)監(jiān)測技術(shù)對新疆克拉瑪依油田七中區(qū)現(xiàn)場油井采出樣品中微生物濃度、營養(yǎng)物、產(chǎn)物生成量等參數(shù)進行了連續(xù)的動態(tài)監(jiān)測，并對油田現(xiàn)場反饋的生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)進行了分析評價。七中區(qū)現(xiàn)場試驗結(jié)果表明:內(nèi)源菌激活期間，總菌密度增加了102～103個/mL，烴氧化菌（HOB）密度最高提高104個/mL，階段增油量1.6萬t，階段提高采收率2.3%。增油效果隨著烴氧化菌密度的增加而增加，為微生物驅(qū)油動態(tài)跟蹤和效果評價提供了良好的借鑒。

礫巖油藏；內(nèi)源微生物驅(qū)油；動態(tài)跟蹤；效果評價

近年來，微生物采油技術(shù)在國家科技部“863計劃”項目支持下，在油藏微生物生態(tài)及重要功能微生物的認(rèn)識、采油機制、激活技術(shù)等方面的研究取得了一系列突破，新疆克拉瑪依油田六中區(qū)克下組油藏先導(dǎo)性現(xiàn)場試驗見到良好效果［1］。為了進一步推廣該項技術(shù)，2013年又在新疆克拉瑪依油田七中區(qū)克上組I類礫巖油藏開展了微生物驅(qū)油先導(dǎo)試驗。

微生物驅(qū)油方案實施后，會遇到各種各樣難以預(yù)料的問題，應(yīng)該借鑒聚合物驅(qū)油的成功經(jīng)驗，加強現(xiàn)場試驗的過程管理，將微生物驅(qū)油動態(tài)跟蹤與評價貫穿始終，深入剖析油水井生化指標(biāo)及生產(chǎn)動態(tài)變化特征，抓住時機，及時進行跟蹤調(diào)整［2］。由于各個試驗區(qū)地質(zhì)及油藏條件不同，微生物群落組成及注入驅(qū)油體系也存在明顯差異，這就決定了微生物驅(qū)油過程中生化見效特征存在不確定性。因此，微生物驅(qū)油動態(tài)跟蹤與評價是每個試驗區(qū)必須要做的工作。

本文中，筆者通過現(xiàn)場試驗動態(tài)跟蹤監(jiān)測，系統(tǒng)評價微生物生化指標(biāo)見效特征和油水井生產(chǎn)動態(tài)變化特征，同時通過對比生化指標(biāo)與油井增油量，進一步優(yōu)化現(xiàn)場試驗動態(tài)監(jiān)測指標(biāo)體系。

1　試驗區(qū)簡介

新疆克拉瑪依油田七中區(qū)克上組油藏溫度39℃，平均滲透率0.123 μm2，地層原油黏度5.55 mPa·s，含蠟量3%～4.6%，地層水礦化度15 726 mg/L，屬于NaHCO3水型。微生物驅(qū)油先導(dǎo)試驗選取中部4注11采共15口井進行試驗，含油面積0.33 km2，試驗?zāi)康膶訛镾1和S5砂層，平均孔隙度達19.6%，平均有效滲透率0.193 μm2，有效厚度32.1 m，主力層厚度14.2 m，地質(zhì)儲量71.9×104t，采出程度41.2%。

七中區(qū)克上組油藏1958年發(fā)現(xiàn)，1965年投入注水開發(fā)，1975年開始進入高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)階段，其間分別于1981年和1988年進行了2次擴邊調(diào)整，從1989年開始進入遞減階段，油藏在1991年和1998年分別進行了1次擴邊調(diào)整和1次加密調(diào)整，2010年開始進行綜合調(diào)整［3］。試驗前日產(chǎn)液130.2 t，日產(chǎn)油14.3 t，井均日產(chǎn)液14.5 t，井均日產(chǎn)油1.6 t，綜合含水率87.9%，4口水井均為兩級三層分注，注入壓力平均5.6 MPa，平均日注入水量為29.5 m3。

2　方案及現(xiàn)場實施情況

依據(jù)選區(qū)選井原則，確定在七區(qū)克上組油藏中部開展微生物驅(qū)油試驗，由于南部井網(wǎng)不完善，先期開展西北部4個井組的微生物區(qū)試驗（圖1）。試驗區(qū)的主力油層S1和S5層油層較發(fā)育，且儲量富集，連通程度高，對這兩層開展微生物油驅(qū)試驗。注入量為8.58× 104m3（0.1 PV），注氣量為6.864×105m3，液氣比1∶8。

注入工藝設(shè)計，采用清水配制，化學(xué)試劑經(jīng)分散器加入配液罐，攪拌均勻，由高壓柱塞泵注入試驗井，根據(jù)試驗方案要求，采取連續(xù)或段塞式注入空氣。根據(jù)單井工藝參數(shù)設(shè)計，采用一組配液系統(tǒng)對應(yīng)一臺泵、注兩口井的方式施工。

根據(jù)方案設(shè)計，七中區(qū)于2013年11月26日開始施工，截至2015年8月31日，試驗區(qū)累積注劑8.16×104m3，完成總計劃的95.1%，累積注氣6.149×105m3，完成總計劃的89.5%。

圖1　七中區(qū)微生物驅(qū)油試驗區(qū)井位圖Fig.1 Oil well location map of microbial oil displacement test in Qizhong block

3　材料與方法

3.1材料

3.1.1檢測樣品

地層水來自于新疆油田七中區(qū)克上組油藏采出液，取樣后密封，4℃保存；原油來自于新疆油田七中區(qū)克上組油藏。

3.1.2實驗材料

98%分析純H2SO4，蒽酮。

LB培養(yǎng)基（g/L）:NaCl 10，瓊脂粉18，酵母粉5，蛋白胨10。

3.2實驗方法

3.2.1微生物檢測

總菌密度檢測:采用平板菌落計數(shù)法［4］。將樣品稀釋后，取一定量的稀釋樣液涂布到平板上，經(jīng)過培養(yǎng)，統(tǒng)計菌落數(shù)，根據(jù)其稀釋倍數(shù)和取樣接種量換算出樣品中的含菌數(shù)。

烴氧化菌檢測:采用最大或然數(shù)（most probable number，MPN）計數(shù)方法［4］。將預(yù)測定的水樣用無菌注射器逐級稀釋，直到最后一個測試瓶無菌生長為止，然后根據(jù)稀釋倍數(shù)對照最大或然數(shù)表計算出水樣中細(xì)菌的數(shù)目，烴氧化菌檢測試劑瓶由廊坊分院自制，培養(yǎng)溫度均為39℃，培養(yǎng)時間7 d。

微生物群落檢測:提取激活前后產(chǎn)出液中的微生物群落總DNA，送至上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進行454高通量測序，分析群落結(jié)構(gòu)［5］。

3.2.2乙酸根離子濃度檢測

乙酸根離子濃度測試采用外標(biāo)法，將被測樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品分別進行氣相色譜分析，得出乙酸根濃度［6］。

3.2.3表面活性劑濃度監(jiān)測

利用H2SO4-蒽酮法測鼠李糖脂濃度［7］。

3.2.4生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)測

油井生產(chǎn)動態(tài)跟蹤監(jiān)測，按文獻［8］中第5章的規(guī)定執(zhí)行。

4　結(jié)果與討論

4.1生化指標(biāo)見效特征評價

在實施微生物驅(qū)油現(xiàn)場試驗的過程中，需要跟蹤監(jiān)測油藏生化指標(biāo)的變化，了解實驗是否朝著預(yù)期方向變化，適時調(diào)整激活劑注入濃度和頻次，最大限度發(fā)揮微生物的驅(qū)油潛力。依照監(jiān)測方案，對礦場試驗進行了微生物、營養(yǎng)物和代謝產(chǎn)物變化進行了監(jiān)測［1，912］。

4.1.1微生物見效特征

在現(xiàn)場注入0.1 PV（油藏孔隙體積）情況下，連續(xù)監(jiān)測七中區(qū)微生物試驗區(qū)9口油井菌密度變化情況，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知:除掉吸附損耗，產(chǎn)出水活菌總數(shù)在注劑后上升明顯，在注入4個月后部分井菌密度發(fā)生明顯變化，整個試驗過程，單井最高能夠提高3～4個數(shù)量級，與化學(xué)驅(qū)油有明顯區(qū)別，化學(xué)驅(qū)油在注入0.1 PV情況下，采出液中聚合物或者表面活性劑的濃度低，含量低于注入濃度的5%［13］。說明微生物在油藏中運移的過程既有吸附損耗還有增值作用，具有作用范圍大，見效快的特點。

七中區(qū)克上組油藏含有豐富的烴氧化菌（HOB）［3］，這些菌株可以產(chǎn)生一系列代謝產(chǎn)物，從而引起地層水生物化學(xué)組成和流變性質(zhì)的變化［14］。部分井中HOB數(shù)量檢測結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，HOB均被激活，HOB菌密度提高1～5個數(shù)量級。說明油藏有益菌被有效激活。

利用高通量測序技術(shù)對新疆七中區(qū)注入前后微生物群落組成進行分析，7-I代表注入前的微生物群落，7-P1、7-P2和7-P3代表注入后的微生物群落，將群落中所有菌屬進行調(diào)研分析，之后統(tǒng)計具有烴降解功能和能夠代謝表面活性劑、聚合物的菌種所占比例，將其定義為有益菌所占比例，結(jié)果如圖4所示。圖4表明，油井產(chǎn)出液中烴降解菌密度比例增加1倍，達到了定向激活的目標(biāo)。

圖2　七中區(qū)激活前后總菌密度變化Fig.2 Total cell density variation before and after activation in Qizhong block

圖3　典型井烴氧化菌檢測結(jié)果Fig.3 Detection results of typical HOB

4.1.2營養(yǎng)物見效特征

注入體系中總糖質(zhì)量濃度為2.68 g/L，圖5顯示了微生物驅(qū)油前后總糖濃度的變化情況。由圖5可見:總糖濃度均維持在較低水平，說明激活劑利用率較高。

4.1.3代謝產(chǎn)物見效特征

乙酸根是內(nèi)源菌發(fā)酵過程中重要的中間產(chǎn)物之一，乙酸根離子濃度在一定階段表征內(nèi)源菌的生長代謝情況。圖6顯示了微生物驅(qū)油前后乙酸根離子濃度的變化情況。從圖6可以看出，乙酸根濃度有所升高，可達17 mg/L，表明試驗區(qū)油藏中內(nèi)源菌已經(jīng)得到有效激活。

圖4　注入及產(chǎn)出液中有益菌所占比例Fig.4 Proportion of beneficial bacteria in injection and production fluid

圖5　微生物驅(qū)油前后總糖濃度變化Fig.5 Concentration variation of total sugar before and after microbial oil displacement

圖6　微生物驅(qū)油前后乙酸根離子濃度變化Fig.6 Variation of acetic acid concentration before and after microbial oil displacement

在H2SO4-蒽酮法測鼠李糖脂濃度方法基礎(chǔ)上，通過改進樣品前處理方法，建立了微量鼠李糖脂檢測方法，改進方法后的鼠李糖脂檢測范圍為8.6～77.4 mg/L。典型井7222產(chǎn)出液中鼠李糖脂質(zhì)量濃度可達65 mg/L，表明內(nèi)源菌代謝產(chǎn)生了利于驅(qū)油的生物表面活性劑。

4.2開發(fā)動態(tài)見效特征評價

圖7　試驗區(qū)整體開發(fā)動態(tài)評價Fig.7 Dynamic evaluation of the overall development of the experimental area

七中區(qū)開發(fā)動態(tài)跟蹤分析結(jié)果如圖7～8所示。由圖7～8可知:試驗區(qū)4注11采，11口井全部見效，油井見效率100%，截至2015年8月試驗區(qū)累積增油10 278 t，按遞減計算增油14 169.8 t。從典型井7222受效情況來看，階段增油1 071 t，產(chǎn)液量變化不大，產(chǎn)油量大幅度上升，含水率下降，含水從最高時95%下降到75%，最大降幅20%。

圖8　7222單井生產(chǎn)動態(tài)變化Fig.8 Dynamic evaluation of single well production

4.3見效特征綜合評價

生化指標(biāo)和生產(chǎn)動態(tài)的關(guān)聯(lián)性是微生物驅(qū)油見效特征的重要依據(jù)。由于二者之間的直接相關(guān)性不明確，無法準(zhǔn)確評估現(xiàn)場試驗效果，已滿足不了現(xiàn)場試驗的及時調(diào)整。未開展其他調(diào)整措施的前9個月，通過對新疆七中區(qū)現(xiàn)場試驗過程中烴氧化菌、微生物群落及產(chǎn)物變化與增油量對應(yīng)關(guān)系進行對比分析（圖9和圖10），發(fā)現(xiàn)烴氧化菌所占比例與增油量相關(guān)性好，與室內(nèi)驅(qū)油體系篩選評價結(jié)果相一致，可以作為生化方面的重要評價指標(biāo)。

圖9　單井有益菌菌密度對比Fig.9 Comparison of cell density of beneficial bacteria in single well

圖10　單井增油量對比Fig.10 Increasing oil yield comparison in single well

5　結(jié)論

利用生化指標(biāo)監(jiān)測技術(shù)對新疆克拉瑪依油田七中區(qū)現(xiàn)場油井采出樣品中微生物濃度變化、營養(yǎng)物利用、產(chǎn)物生成進行了連續(xù)的動態(tài)監(jiān)測，并對油田現(xiàn)場反饋的生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)進行了分析評價。七中區(qū)現(xiàn)場試驗結(jié)果表明:內(nèi)源菌激活期間總菌密度增加了102～103個/mL，烴氧化菌（HOB）密度最高提至104個/mL，階段增油量1.6萬t，階段提高采收率2.3%。試驗區(qū)內(nèi)源微生物整體數(shù)量和有益菌數(shù)量及其代謝的乙酸根、鼠李糖脂表面活性劑濃度均有較大幅度的提升，累積增油10 278 t，按遞減計算增油14 169.8 t，表明注入營養(yǎng)后有益菌被大量激活，起到了良好的增油效果。通過對比生化指標(biāo)與增油效果，烴氧化菌所占比例與增油效果有較好的對應(yīng)關(guān)系，應(yīng)重點分析該指標(biāo)的變化，為今后微生物驅(qū)油效果評價提供良好的借鑒。

［1］ 王紅波，彭曉鐘，吳運強.克拉瑪依油田六中區(qū)地層水內(nèi)源微生物激活現(xiàn)場試驗［J］.新疆石油地質(zhì)，2011，32（5）:523-524.

［2］ 隋同花，鄧新穎，馮新永，等.改善聚合物驅(qū)油效果的調(diào)整措施［J］.油氣田地面工程，2006，25（7）:13-14.

［3］ 李紅，鄧泳，孟亞玲.新疆油田高含水油藏本源微生物驅(qū)礦場試驗研究［J］.南開大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，46（1）: 108-111.

［4］ 張廷閣.本源微生物激活體系研究［D］.廊坊:中國科學(xué)院研究生院（滲流流體力學(xué)研究所），2006:21-30.

［5］ 谷峻，石成芳，吳曉磊，等.油藏微生物群落研究的方法學(xué)［J］.生態(tài)學(xué)報，2007，27（1）:324-328.

［6］ 國家能源局.微生物驅(qū)油技術(shù)規(guī)范:SY/T 6888—2012［S］.北京:石油工業(yè)出版社，2012.

［7］ 齊香君，徐婷婷.定量測定銅綠假單孢菌發(fā)酵液中鼠李糖脂的方法學(xué)研究［J］.陜西科技大學(xué)學(xué)報，2010，28（6）:39-42.

［8］ 中國石油天然氣總公司.油田動態(tài)分析技術(shù)要求:SY/ T6225—1996［S］.北京:石油工業(yè)出版社，1996.

［9］ 柯從玉，吳剛，游靖.微生物驅(qū)油產(chǎn)出液中有機酸的監(jiān)測及對提高采收率的作用研究［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，28（3）:54-58.

［10］ 包木太，牟伯中，王修林.采油微生物代謝產(chǎn)物分析［J］.油田化學(xué)，2002，19（2）:188-192.

［11］ 孔祥平，包木太，馬代鑫.油田水中細(xì)菌群落分析［J］.油田化學(xué)，2003，20（4）:372-376.

［12］ 向廷生，馮慶賢，NAZINA N T.大港孔店油田內(nèi)源微生物代謝產(chǎn)物監(jiān)測分析［J］.石油天然氣學(xué)報，2006，28（5）:128-131.

［13］ 何江川，王元基，廖廣志，等.油田開發(fā)戰(zhàn)略性接替技術(shù)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2013:28-34.

［14］ 舒福昌，佘躍惠，馮慶賢，等.大港孔店油田本源微生物代謝產(chǎn)物監(jiān)測分析［J］.石油天然氣學(xué)報（江漢石油學(xué)院學(xué)報），2006，28（5）:128-131.

（責(zé)任編輯 管珺）

Dynamic tracking and evaluation of endogenous microbial oil displacement in conglomerate reservoir

XIU Jianlong1，YU Li1，CAO Youhao2，HUANG Lixin1，CUI Qingfneg1，MA Yuandong1，YI Lina1
（1.Institute of Porous Flow&Fluid Mechanics，Research Institute of Petroleum Exploration&Development-Langfang，Langfang 065007，China；2.Amudar′ya Petroleum Company Ltd.，Sinopec，Beijing 100011，China）

To improve the control of microbial oil displacement process，we used biochemical indicators monitoring technology to monitor the change of microorganism concentration，nutrient utilization and products formation of the samples from Qizhong block of Karamay Oil Fields in Xinjiang.Meanwhile，oil field feedback data were analyzed and evaluated.Field test results show that the cell density of endogenous bacteria was increased by 102to 103cell/mL，the cell density of hydrocarbon oxidizing bacteria（HOB）was increased by 104cell/mL，the stage oil increment was 1.6×104tons，and the oil recovery efficiency increased by 2.3%during the period of activating endogenous bacteria.The effect of oil increment was positively correlated with the concentration of HOB.Our findings provide a good reference for microbial oil displacement dynamic tracking and effect evaluation.

conglomeratereservoir；endogenousmicrobialoildisplacement；dynamictracking；effect evaluation

TE32+7

A

1672-3678（2016）03-0027-06

10.3969/j.issn.1672-3678.2016.03.006

2016-03-10

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）（2013AA064402）；中國石油天然氣股份有限公司科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)項目（2014B-1307）作者簡介:修建龍（1982—），男，黑龍江綏化人，工程師，研究方向:微生物采油，E-mail:yisheng-218@163.com