海外河油田微生物降粘技術(shù)實驗

孫鳳萍

(中國石油遼河油田公司 鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

海外河油田微生物降粘技術(shù)實驗

孫鳳萍

(中國石油遼河油田公司 鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

為研究微生物降粘技術(shù)在海外河油田增油增液的效果，通過分析微生物采油技術(shù)降粘的原理，選取海外河油田六口井進(jìn)行室內(nèi)實驗研究，分別對微生物菌種的篩選、菌群配伍性、耐礦化度性、耐溫性及耐酸性等開展實驗研究，篩選出適合海外河油田應(yīng)用的，具有較好的配伍性、耐礦化度性、耐溫性及耐酸性等性能較為穩(wěn)定的微生物制劑。通過現(xiàn)場礦場試驗微生物采油措施，有增油、增液效果，說明注入地層中的微生物起到了降低原油粘度的作用，使原油更易流入井底。

微生物；室內(nèi)實驗研究；現(xiàn)場試驗；降粘技術(shù)

微生物采油是一種成本低廉的開采剩余油的有效途徑，近10年在國內(nèi)外發(fā)展較快。該技術(shù)對油藏環(huán)境無二次污染，對人體環(huán)境無毒害，是一種綠色環(huán)保的工藝技術(shù)[1,2]。微生物降粘采油技術(shù)一方面利用微生物對原油的直接作用，改善原油物性，提高原油在地層孔隙中的流動性；另一方面利用微生物在油層中生長代謝產(chǎn)生的生物表面活性物質(zhì)、有機酸來提高原油采收率。微生物采油技術(shù)研究和應(yīng)用大致可分為三個階段：第一階段從設(shè)想到1965年(基礎(chǔ)工作階段)，理論和實踐工作開始起步，以Dr.Claude E.Zo Bell為首的研究組開始一系列系統(tǒng)性的實驗室研究工作。第二階段是1965—1990年(蓬勃發(fā)展時期)，由于室內(nèi)研究的初步實驗結(jié)果引發(fā)了第一次礦場試驗的高潮期。當(dāng)時由于油價較低，西方國家對微生物采油的興趣不大，礦場試驗主要是在東歐國家進(jìn)行。第三階段是1990年以后，微生物驅(qū)油、降粘技術(shù)開始成為研究工作的核心內(nèi)容。通過對海外河油田地質(zhì)狀況的分析和研究，在室內(nèi)模擬實驗的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了兩井次的微生物降粘試驗，取得了一定的效果[3,4]。

1 微生物采油技術(shù)降粘原理

微生物以烴類為營養(yǎng)基而攻擊烴類主鏈或改變支鏈的結(jié)構(gòu)而降解原油，降低原油粘度及凝固點；微生物的粘膜能夠改善孔道壁面的潤濕性；微生物代謝產(chǎn)物中的有機酸溶解石灰?guī)r及巖石的灰質(zhì)膠結(jié)物，從而增加巖石的滲透率和孔隙度；代謝產(chǎn)物中的生物表面活性劑可以降低油水界面張力，提高驅(qū)油效率，改變地層潤濕性，提高油相流動能力，分散乳化原油，達(dá)到降低稠油粘度、便于開采的目的[5,6]。

2 室內(nèi)實驗研究

為了取得較好的實驗效果，對海外河油田六口井進(jìn)行微生物室內(nèi)模擬實驗。

2.1菌種配伍實驗

2.1.1 菌種的初篩

配制200 mL基礎(chǔ)培養(yǎng)基(燒杯)，加入油樣10～20 g，在消毒鍋(YX-280D高壓滅菌鍋)內(nèi)進(jìn)行滅菌30 min后進(jìn)行接種，接種量為10 mL。將接種后的油樣置于36 ℃下培養(yǎng)48 h，觀察原油的狀態(tài)，確定初選的菌群。從10個系列菌群中選出優(yōu)秀的可單獨作用的菌群，結(jié)果見表1(+為優(yōu)，-為差)。根據(jù)表1的初篩結(jié)果，針對不同的井分別選取優(yōu)秀的菌群進(jìn)行配伍實驗。

表1 菌種初篩結(jié)果

2.1.2 菌群的配伍

將初篩的優(yōu)良菌群進(jìn)行配伍綜合馴化培養(yǎng)。把優(yōu)良菌種菌液接到同一種油基培養(yǎng)基中，接種量控制在5%左右，置于36 ℃下培養(yǎng)48 h后取樣觀察菌群生長繁殖能力和協(xié)同作用。在此期間，菌群以特定的原油為唯一碳源，進(jìn)行新陳代謝和對原油作用。實驗結(jié)果見表2。根據(jù)表2的配伍結(jié)果，H16-42、H22-22、H241-21和H16-20C配伍性最優(yōu)，H9-24配伍性較好，H9-26配伍性一般。

表2 配伍后的菌群對原油的作用

2.2菌群耐礦化度實驗

用于采油的微生物必須是能耐鹽的，而油藏中總?cè)芙獾V物量中氯化鈉占主要成分。因此分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%、5%、8%的氯化鈉水溶液，置于消毒鍋內(nèi)滅菌30 mim接配伍后的菌液約10 mL，在36 ℃ 下培養(yǎng)72 h，與空白對照相比，鏡檢菌種生長狀態(tài)和進(jìn)行平板計數(shù)，以“+、-”表示其受影響程度(+為敏感，-為不敏感)，結(jié)果見表3。從表3可以看出，所確定的菌群對鹽溶液均不敏感。

2.3菌群耐溫性實驗

將各井配伍的菌群加入經(jīng)過消毒的培養(yǎng)基中，在75 ℃高溫下密閉處理7 d，通過在無菌室采用平板計數(shù)法測量活菌數(shù)量，并在基中篩選出存活率大于80%的菌株，再把選好的菌株重新接種到新鮮的基礎(chǔ)培養(yǎng)基中，在36 ℃下復(fù)壯培養(yǎng)5 d左右。經(jīng)過耐溫處理的菌株，不僅在高溫狀態(tài)下具有相同的特性，而且還提高了低溫下的生物活性。用“+、-”表示其處理效果(+為耐溫性能較好，-為耐溫性能不好)。結(jié)果見表4。

表3 菌群耐礦化度結(jié)果

表4 耐溫性實驗效果表

從表4中可以看出，6口井配伍的菌群協(xié)同下耐溫性都較好。

2.4采油模擬測定微生物處理前后原油物性變化

在500 mL三角瓶中加入50～70 g原油，加入0.5 g的銨鹽和磷酸鹽，滅菌后，加入所確定的菌液，置于36 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)8 d后，測定作用的原油粘度、凝聚點、含蠟量，其值均有變化，結(jié)果見表5。

表5 微生物處理前后原油物性變化

由表5可以看出，原油經(jīng)微生物處理后，粘度、凝固點、含蠟量指標(biāo)均有所降低，流動性有明顯的改善。

2.5pH值的測定

在進(jìn)行降粘實驗的同時，在預(yù)處理的原油中加入菌液后，振蕩使其混合均勻后，取一定量的混合液，測其pH值。再取作用后的原油樣，同樣測其pH值，試驗結(jié)果見表6。

從表6可以看出，經(jīng)過處理的原油pH值呈下降趨勢。這說明此六口井所配伍的菌群通過生長、繁殖，產(chǎn)生一定量的有機酸和表面活性劑等，從而提高了對原油的乳化效果，在地層中可以對巖石孔隙中的原油有驅(qū)油效果。

表6 pH值測定結(jié)果

3 現(xiàn)場試驗

3.1選井條件

選井條件：1)溫度小于85 ℃；2)滲透率大于100×10-3μm2；3)近井地帶剩余油飽和度大于40%；4)地面脫氣原油粘度小于40 000 mPa·s。

3.2注入量的確定

根據(jù)微生物菌種的生理特性，其生長過程中菌濃度與時間的關(guān)系方程為：

C=4.42-e1.37-t

(1)

式中：C為菌濃度， 個/mL；e為常數(shù)；t為時間，d。

隨著時間的增加，C值越來越大，并趨于一個常量，而其在多孔介質(zhì)中的瞬時量與時間及介質(zhì)的經(jīng)驗關(guān)系為：

(2)

式中：Qd為菌在多孔介質(zhì)中的瞬時量，m3/d；Q0為多孔介質(zhì)中菌種運移的初始量，m3/d；φ為孔隙度，取20%；h為油層厚度，m；S為含油飽和度，取25%。

從上式可以看出，當(dāng)時間t≥7 d時，Qd值趨于一個常量，因此，在現(xiàn)場試驗的過程中，決定關(guān)井時間為4～7 d ，而注入量為：

(3)

式中：Q為菌種的注入量，m3/d；R為油井作用半徑，m。

通過對油藏原油物性分析及微生物采油模擬實驗進(jìn)行多項、多次的測試，選定H16-20C和H14-35井做為微生物采油措施的試驗井。

3.3試驗效果

在海外河油田累計實施微生物采油2井次，有效2井次，有效率100%。H16-20C井措施前日產(chǎn)液10.4 m3，措施后日產(chǎn)液13.5 m3,日增液3.1 m3。H14-35井措施前日產(chǎn)液5.7 m3，措施后日產(chǎn)液9 m3，日增液3.3 m3。微生物采油措施，有增油、增液效果，說明注入地層中的微生物起到了降低原油粘度的作用，使原油更易流入井底。

4 結(jié)論

1)通過對海外河油田六口井進(jìn)行微生物模擬實驗，篩選出適合海外河油田礦場試驗的菌種，針對微生物對原油物性的改變進(jìn)行了規(guī)律研究。

2)菌種具有較好的配伍性、耐礦化度性、耐溫性及耐酸性，且性能較為穩(wěn)定。并通過理論計算，可確定最佳的關(guān)井時間和注入量。

3)微生物采油技術(shù)在海外河油田試驗中，初步見到了增油增液的效果。微生物采油技術(shù)，成本低，施工簡單，而且對處理井和環(huán)境沒有任何影響和污染。

[1] 陳鐵龍．三次采油概論[M]．北京：石油工業(yè)出版社，1989．

[2] 闞學(xué)謙．溫固型樹脂覆膜砂研制與現(xiàn)場試驗[J]．承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2009，11(1)：10-12,16．

[3] 馮慶賢，郭海莉，倪方天．本源微生物驅(qū)油技術(shù)研究與應(yīng)用[J]．特種油氣藏，2001，8(4)：84-86．

[4] 潘智勇．抽油機井智能抽空控制技術(shù)研究[J]．承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2011，13(3)：25-28．

[5] 張廷山，蘭光志，鄧?yán)?，等．微生物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．

[6] 孫建光．新海27塊二次開發(fā)技術(shù)研究[J]．承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2009，11(3)：10-13．

MicrobialViscosityReductionTechnologyinOverseasRiverOilfield

SUN Feng-ping

(Drilling and Production Technology Researching Institute， PetroChina,Liaohe Oilfield Company, Panjin 124010, Liaoning, China)

Microbial oil production is a certain kind of pattern using the natural microorganisms for recovery, under the certain conditions, through metabolism to improve the crude oil recovery. By analyzing the principle of MEOR visbreaking, we made experiments in lab to research the six wells in Haiwaihe oilfield, respectively for screening, compatibility, resistance to salinity, temperature resistance and acid resistance experiments of microbial bacteria, screened for microbial preparation in Haiwaihe oil field application. Through field test, it is proved that microbial oil recovery technology can improve the productivity of measure well.

microbiology; laboratory experiment; field test; viscosity reduction technology

TE357

A

1008-9446(2017)05-0011-04

2017-01-19

孫鳳萍(1978-)，女，吉林遼源人，工程師，工學(xué)碩士，主要從事壓裂設(shè)計相關(guān)工作，E-mail：starmg@sohu.com。