特低滲透油藏微生物提高采收率技術(shù)應(yīng)用研究

王宏，梁凱強(qiáng)陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西西安710075

特低滲透油藏微生物提高采收率技術(shù)應(yīng)用研究

王宏，梁凱強(qiáng)
陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西西安710075

微生物提高采收率技術(shù)是目前國內(nèi)外發(fā)展迅速的一項(xiàng)技術(shù)。主要介紹了針對(duì)延長油田特低滲油藏地層壓力不足、注入能力低下的問題進(jìn)行的微生物采油技術(shù)應(yīng)用研究，包括微生物菌種篩選、菌種分類、菌種性能評(píng)價(jià)等室內(nèi)技術(shù)研究，微生物中試發(fā)酵工藝、注入工藝和微生物采油現(xiàn)場試驗(yàn)。綜合評(píng)價(jià)現(xiàn)場試驗(yàn)效果，表明微生物驅(qū)油技術(shù)能夠降低注入壓力、提高油井產(chǎn)量、有效提高石油采收率，是延長油田低孔/特低滲油藏提高采收率的有效技術(shù)之一。

特低滲透；微生物；發(fā)酵；采收率

延長油田是我國石油勘探開發(fā)最早的特低滲透油田之一，具有典型的低孔、低滲、低壓特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)油田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展，2009年以來，延長油田開展了微生物提高采收率（Microbial Enhanced Oil Recovery，MEOR）技術(shù)研究。針對(duì)延長油田特低滲油藏地層壓力不足、注入能力低下，篩選出以YM-4菌（來源于延長油田油井采出液）為代表的3種微生物菌，進(jìn)行中試發(fā)酵并用于微生物驅(qū)現(xiàn)場試驗(yàn)，試驗(yàn)效果較好，可在延長油田推廣應(yīng)用。

1 MEOR室內(nèi)研究技術(shù)

1.1菌種篩選

菌種篩選是微生物提高采收率技術(shù)的關(guān)鍵，篩選MEOR菌種的主要原則是：適應(yīng)油層環(huán)境，與地層流體、巖石的配伍性高。根據(jù)提高原油采收率的需要，微生物的配方應(yīng)具有驅(qū)油效率高，適用的溫度、壓力、pH值范圍較廣，耐高礦化度等性能。

篩選菌種所用樣品來自延長油田油井采出液。篩選步驟為：

（1）對(duì)現(xiàn)場取回的樣品進(jìn)行富集培養(yǎng)，為目的微生物提供優(yōu)良的生長環(huán)境，使其成為優(yōu)勢(shì)微生物。

（2）將富集后培養(yǎng)液中的單菌落分離出來。

（3）分別培養(yǎng)各類微生物，測定其性能，最終篩選目的菌種。

目前延長油田已篩選出3種具有提高采收率能力的微生物菌種，其中表面活性劑菌種YM-4已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)場應(yīng)用。

YM-4菌種菌落特征為黃色圓菌落、菌體形態(tài)為短桿菌，菌落照片如圖1所示。

1.2菌種分類鑒別

采用PCR-RFLP法進(jìn)行菌種分類鑒別，先抽提細(xì)菌體內(nèi)的DNA進(jìn)行體外復(fù)制，將極少量DNA擴(kuò)增到足夠量后，用限制性內(nèi)切酶將其切成不同大小的片段，根據(jù)內(nèi)切酶的特異識(shí)別點(diǎn)和DNA片段大小鑒別細(xì)菌種類。

經(jīng)鑒定菌株YM-4為Pseudomonas aeruginosa銅綠色假單胞菌、兼性菌，其代謝產(chǎn)物是糖脂類生物表面活性劑。

圖1　Y M-4菌種菌落照片

1.3目的菌的生長繁殖規(guī)律研究

以相同培養(yǎng)基培養(yǎng)不同初始濃度的YM-4菌，48 h后即可繁殖到濃度為1億cfu/mL以上，菌種YM-4的生長曲線如圖2所示，可劃分為四個(gè)階段：適應(yīng)期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期、衰老期。

圖2　菌種Y M-4生長曲線

從圖2可以看出，YM-4菌種的繁殖和競爭能力很強(qiáng)。雖然微生物在放大培養(yǎng)過程中不可避免要遇到雜菌和地層中的原生菌爭奪營養(yǎng)和生存空間，但YM-4菌生長延遲期和對(duì)數(shù)生長期短，并且穩(wěn)定生長期長，在極短的時(shí)間內(nèi)就能成為優(yōu)勢(shì)菌，同時(shí)抑制雜菌的生長，因此是一種優(yōu)良菌種。

1.4目的菌對(duì)油層適應(yīng)性研究

延長油田瓦窯堡采油三廠地層水為NaCl型，礦化度為47 188.98 mg/L。在礦化度為51 500 mg/L、溫度35℃的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)不同濃度的YM-4菌120 h后，其濃度可繁殖到1億cfu/mL以上，其代謝產(chǎn)物表面張力小于30 mN/m。

1.5物理模擬實(shí)驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)用巖心為延長油田天然巖心柱（φ2.5 cm× 10 cm），巖心滲透率為3.68 mD；模擬油為地層原油（其中：密度為0.845 g/cm3，50℃時(shí)黏度為7.6 mPa·s）。將表面活性劑菌（YM-4）菌液注入到水驅(qū)至殘余油的巖心中，培養(yǎng)48 h后繼續(xù)水驅(qū)。試驗(yàn)證實(shí)YM-4菌液能順利注入巖心，注入壓力不超過6 MPa，注入能力曲線如圖3所示。采收率、注入壓力與注入量關(guān)系曲線如圖4所示，從圖中可以看出，注入0.5 PV菌液時(shí)驅(qū)油效果較好，能在巖心內(nèi)部產(chǎn)生表面活性劑，可提高采收率2.19％。

圖3　巖心中注Y M-4菌液的注入能力曲線

圖4　巖心中注入Y M-4菌液的注入量與采收率、壓力關(guān)系曲線

2 微生物中試發(fā)酵工藝技術(shù)

微生物的中試發(fā)酵需逐級(jí)進(jìn)行，中試產(chǎn)品的菌液濃度大于1億cfu/mL。在中試發(fā)酵過程中要解決雜菌污染問題，研究雜菌控制方法和優(yōu)選培養(yǎng)條件。

2.1中試發(fā)酵工藝流程

微生物現(xiàn)場中試發(fā)酵分三個(gè)階段，定為三級(jí)發(fā)酵，其發(fā)酵流程如圖5所示。首先在100 mL的培養(yǎng)基中制種；一級(jí)發(fā)酵在50 L的發(fā)酵罐中置入培養(yǎng)基，接入純菌種，恒溫35℃兼性發(fā)酵12 h；二級(jí)發(fā)酵在500 L發(fā)酵罐中置入培養(yǎng)基，接入一級(jí)發(fā)酵后的菌液，恒溫35℃兼性發(fā)酵12 h；三級(jí)發(fā)酵在5 m3發(fā)酵罐中置入培養(yǎng)基，接入二級(jí)發(fā)酵后的菌液，恒溫35℃兼性發(fā)酵48 h；分別監(jiān)測各級(jí)發(fā)酵前后目的菌濃度和純度。

圖5　三級(jí)中試發(fā)酵工藝流程示意

2.2發(fā)酵車間內(nèi)滅菌

發(fā)酵車間內(nèi)發(fā)酵罐大、管道多，同時(shí)培養(yǎng)基中通常都含有營養(yǎng)比較豐富的物質(zhì)，容易造成雜菌污染，因此必須對(duì)培養(yǎng)基、發(fā)酵罐及管道各環(huán)節(jié)進(jìn)行滅菌消毒來解決雜菌污染問題。YM-4菌種發(fā)酵采用121℃蒸汽滅菌法，對(duì)培養(yǎng)基、發(fā)酵罐及管道各環(huán)節(jié)完成滅菌消毒。經(jīng)多次投料生產(chǎn)均無雜菌污染現(xiàn)象發(fā)生，產(chǎn)品符合現(xiàn)場技術(shù)要求。

3 現(xiàn)場試驗(yàn)效果綜合評(píng)價(jià)

延長油田MEOR試驗(yàn)區(qū)位于WYB采油廠YM注水區(qū)塊，其現(xiàn)場試驗(yàn)區(qū)井網(wǎng)如圖6所示。

圖6　延長油田MEOR現(xiàn)場試驗(yàn)區(qū)井網(wǎng)

對(duì)10口注水井注入YM-4菌液進(jìn)行微生物驅(qū)油現(xiàn)場試驗(yàn)，受益油井33口。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)油層平均有效厚度6.8 m，平均孔隙度13.2％，平均滲透率9.885 mD。

試驗(yàn)區(qū)于2011年7月開始注入微生物菌液，截止2011年11月共累計(jì)注入微生物菌液175 t。其動(dòng)態(tài)曲線如圖7所示，從圖7可以看出，自試驗(yàn)區(qū)注入微生物菌液以來，產(chǎn)液量和產(chǎn)油量都呈現(xiàn)了上升趨勢(shì)，區(qū)塊總體增油量達(dá)到399.62 t。

圖7　試驗(yàn)區(qū)開發(fā)動(dòng)態(tài)曲線

試驗(yàn)區(qū)33口受益油井中16口井表現(xiàn)出產(chǎn)油量上升或產(chǎn)油量穩(wěn)定，占油井總數(shù)48％；其余油井產(chǎn)量下降，但下降趨勢(shì)均有所減緩。自試驗(yàn)區(qū)注入微生物菌液以來，注水壓力持續(xù)下降，截止11月底由5.1 MPa降到4.6 MPa，降幅達(dá)10％。

4 結(jié)束語

為解決延長油田特低滲透油藏地層壓力不足、注水能力低下的問題，延長油田開展了微生物提高采收率技術(shù)研究，三年來已由理論研究和室內(nèi)試驗(yàn)研究步入現(xiàn)場試驗(yàn)，初步形成了一套微生物提高采收率技術(shù)。通過YM-4菌種的應(yīng)用研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下：

（1）菌種篩選應(yīng)以油井產(chǎn)出液為取樣重點(diǎn)。

（2）目的菌種應(yīng)能夠適應(yīng)地下油層環(huán)境，具有較強(qiáng)的繁殖和競爭能力。

（3）對(duì)培養(yǎng)基、發(fā)酵罐及管道各環(huán)節(jié)進(jìn)行高溫蒸汽殺菌消毒，有利于中試發(fā)酵過程中目的菌種的生長。

YM-4菌種注入延長低滲透油藏中能夠在地層中產(chǎn)生生物表面活性劑，降低水井注入壓力，補(bǔ)充地層能量，提高油井產(chǎn)量，減緩油井產(chǎn)量遞減。

Application ofMicrobialEnhanced OilRecoveryin Ultra-low PermeabilityReservoir

WANG Hong，LIANG Kaiqiang
Research Institute of ShaanxiYanchang Petroleum（Group）Co.，Ltd.，Xi’an 710075，China

Microbial enhanced oil recovery（MEOR）is a rapidly developing technology in China and abroad.For the reasons of low formation pressure and low water-injection capability in ultra-low permeability reservoir，Yanchang Oilfield starts the application research ofmicrobialenhanced oilrecovery technology including the indoor research on micro-organism selection，classification and properties evaluation，the pilot tests of micro-organism fermenting and injecting，and the field tests.The field test results of MEOR are evaluated，which show that the micro-organism flooding can reduce water injection pressure，enhance well production and oil recovery.MEOR is the effective technique for enhanced oil recovery in low porosity/ultra-low permeability reservoirs of Yanchang Oilfield.

ultra-low permeability；microbe；fermentation；recovery rate

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.04.016

王宏（1982-），男，陜西西安人，工程師，2009年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，碩士，從事開發(fā)地質(zhì)與油藏精細(xì)描述、油藏?cái)?shù)值模擬、提高采收率研究。

Email：raskay@163.com

2015-11-10；

2016-02-20