勝利油田辛68區(qū)塊內(nèi)源微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

劉濤 趙鳳敏 林軍章 巴燕 曹嫣鑌

中國(guó)石化勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院

內(nèi)源微生物采油技術(shù)是利用油藏中已有微生物，通過注入優(yōu)選的激活劑激活油藏微生物生長(zhǎng)代謝，并產(chǎn)生驅(qū)油作用，從而提高原油產(chǎn)量的技術(shù)[1-3]。其具有油藏適應(yīng)性好、投入成本較低、不傷害地層、環(huán)境友好、產(chǎn)出液不需特殊處理等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)前低油價(jià)形勢(shì)下，微生物采油技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景[4-6]。

勝利油田辛68區(qū)塊油藏埋藏深、高溫高鹽，不適合化學(xué)驅(qū)和轉(zhuǎn)熱采提高采收率。因此，在前期研究的基礎(chǔ)上，開展了內(nèi)源微生物驅(qū)油先導(dǎo)試驗(yàn)。針對(duì)區(qū)塊特點(diǎn)，分析了微生物群落特征，研發(fā)了高效激活劑體系，開展了微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)吞吐試驗(yàn)，研究高溫高鹽油藏微生物驅(qū)油可行性，為該區(qū)塊進(jìn)一步提高采收率提供技術(shù)支撐。

1 區(qū)塊概況

勝利油田辛68區(qū)塊位于東辛油田中部，為高溫高鹽深層稠油油藏，整體南高北低，試驗(yàn)區(qū)含油面積0.62 km2，平均有效厚度8.3 m，地質(zhì)儲(chǔ)量63.9×104t，油藏埋深2 205～2 365 m，原始地層溫度89～93 ℃，產(chǎn)出水礦化度55 920 mg/L，地面原油黏度3 028～8 761 mPa·s。區(qū)塊注水開發(fā)25年，目前已進(jìn)入特高含水開發(fā)階段，采出程度26.8%，綜合含水率95.1%，面臨含水高，采油速度低，采出程度低，水驅(qū)采收率低的開發(fā)形勢(shì)，穩(wěn)產(chǎn)難度大。

2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

2.1 地層內(nèi)源微生物菌群結(jié)構(gòu)分析

由于油藏環(huán)境及開發(fā)方式的不同，不同類型油藏微生物群落結(jié)構(gòu)存在較大差異。為了有效激活功能微生物，需要針對(duì)油藏微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。內(nèi)源菌群結(jié)構(gòu)分析結(jié)果(見圖1)表明：辛68區(qū)塊地層內(nèi)細(xì)菌種類豐富，古菌種類較少；細(xì)菌普遍以嗜熱微生物為主，主要存在弓形桿菌、沙雷氏菌和熱袍菌等產(chǎn)表活劑類功能菌[7-8]。古菌以產(chǎn)甲烷菌為主，主要是氫營(yíng)養(yǎng)型甲烷菌和古丸菌等產(chǎn)氣功能菌[9-10]。

通過對(duì)辛68塊內(nèi)源微生物的分析研究得出，油藏中具有代謝類型多樣、種類較為完善的內(nèi)源微生物群落，具有從好氧菌到厭氧菌的生態(tài)鏈。但由于油藏高溫高鹽特點(diǎn)，整體菌群數(shù)量不高，需要開展相應(yīng)的激活研究，以增強(qiáng)功能微生物的數(shù)量及代謝活性。

2.2 激活劑體系篩選

在對(duì)辛68區(qū)塊內(nèi)源微生物菌群結(jié)構(gòu)分析研究的基礎(chǔ)上，為克服高溫高鹽油藏內(nèi)源菌激活難度大、生長(zhǎng)衰亡速率快的問題，研發(fā)了長(zhǎng)鏈碳源類激活劑體系，從而增加供給營(yíng)養(yǎng)時(shí)間，激活達(dá)到高菌濃的條件下，能夠保持長(zhǎng)效激活的特性[11]。長(zhǎng)鏈碳源類激活劑體系激活微生物最高菌濃出現(xiàn)在25天，維持在108個(gè)/mL高濃度達(dá)到50天以上，而常規(guī)激活劑只有20天(見圖2)。利用響應(yīng)面法進(jìn)行了不同碳源、磷源、氮源的篩選及其最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的研究，最終確定辛68區(qū)塊的最優(yōu)激活體系為：1%長(zhǎng)鏈碳源+0.2%氮源+0.05%磷源+0.1%生長(zhǎng)因子。利用篩選得到的激活劑體系，進(jìn)行了內(nèi)源微生物的激活。結(jié)果表明，激活后菌濃從2.4×104個(gè)/mL升高到6.2×108個(gè)/mL，而且激活后產(chǎn)表活劑和產(chǎn)氣等功能菌成為優(yōu)勢(shì)菌，對(duì)原油乳化明顯，乳化后粒徑在10 μm以下。室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)表明，激活以后內(nèi)源微生物提高采收率8.5%以上，具有較好的驅(qū)油能力。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為研究評(píng)價(jià)激活劑體系的油藏適應(yīng)性和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際激活效果，2016年2月至3月，在東辛油田辛68區(qū)塊辛68X140井開展了單井吞吐試驗(yàn)(見表1)?，F(xiàn)場(chǎng)首先將激活劑按設(shè)計(jì)的濃度配好溶液，從油井油套環(huán)空反向注入激活劑，再加注入水將其頂替擠入油層[12-13]。施工完成后關(guān)井，關(guān)井時(shí)間為20天，開井后油井按照原工作制度生產(chǎn)，同時(shí)跟蹤檢測(cè)油井產(chǎn)量及產(chǎn)出液生化指標(biāo)。

表1 辛68X140井激活驗(yàn)證施工參數(shù)Table1 ActivationvalidationconstructionparametersofXin68X140well區(qū)塊井號(hào)關(guān)井時(shí)間/d總注入量/m3激活劑/t辛68塊X68X1402054020

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1產(chǎn)出液中微生物跟蹤檢測(cè)

對(duì)試驗(yàn)前后產(chǎn)出液中細(xì)菌總數(shù)進(jìn)行鏡檢[14]，并通過熒光定量PCR的方法對(duì)產(chǎn)表活劑功能菌和產(chǎn)氣功能菌進(jìn)行了監(jiān)測(cè)(見表2)。試驗(yàn)后，產(chǎn)出液菌濃大幅度上升，并呈上升趨勢(shì)。這表明，油藏中微生物被大量激活，為提高微生物驅(qū)油效果提供了基礎(chǔ)。另外，產(chǎn)表活劑功能微生物和產(chǎn)氣功能微生物被大量激活，濃度較試驗(yàn)前提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)以上，激活后功能微生物能夠更加高效地作用于原油，從而提高原油的流動(dòng)性，增加原油產(chǎn)量。

表2 辛68X140井內(nèi)源微生物激活前后生物化學(xué)性能測(cè)試Table2 BiochemicaltestbeforeandafterendogenousactivationofXin68X140well階段時(shí)間含水率/%鏡檢菌濃/(個(gè)·mL-1)產(chǎn)表活劑功能菌濃度/(個(gè)·mL-1)產(chǎn)氣功能菌濃度/(個(gè)·mL-1)試驗(yàn)前2016-01-1082.51.0×1035.0×1020.4×102試驗(yàn)后2016-03-1087.00.6×1082.0×1051.6×1042016-03-1189.01.4×1084.4×1055.8×1042016-03-1479.02.0×1083.8×1069.4×1042016-03-1677.52.6×1088.4×1065.2×1052016-03-1887.03.0×1088.8×1067.4×1052016-04-0168.22.6×1088.6×1066.8×105

3.2.2產(chǎn)出液中代謝產(chǎn)物跟蹤檢測(cè)

對(duì)試驗(yàn)前后油井產(chǎn)出液中的代謝產(chǎn)物進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。結(jié)果表明，油井產(chǎn)出液表面張力和原油黏度在試驗(yàn)后均顯著降低(見圖3)，表面張力從試驗(yàn)前的60 mN/m下降到43 mN/m，這證明微生物代謝產(chǎn)生的表面活性物質(zhì)改善了油水的界面性質(zhì)。對(duì)試驗(yàn)前后油井產(chǎn)出液原油形態(tài)進(jìn)行的鏡檢發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)后油井產(chǎn)出液中存在大量的乳化油滴，乳化油滴直徑在10～20 μm(見圖4)，乳化油滴顯著增加，原油黏度從試驗(yàn)前的4 696 mPa·s下降到2 340 mPa·s，這表明油藏中功能微生物被大量激活后，對(duì)原油起到了明顯的乳化作用，有利于降低原油黏度。

3.2.3油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)跟蹤分析

在生產(chǎn)參數(shù)不變的情況下，開井后日產(chǎn)油由試驗(yàn)前的1.0 t最高提高到1.8 t，含水率由試驗(yàn)前的82.1%最低下降到68.1%，含水率降低14%，增油降水效果顯著。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1) 室內(nèi)研究的長(zhǎng)鏈碳源類激活劑營(yíng)養(yǎng)體系能夠激活辛68區(qū)塊油藏微生物及功能菌，微生物激活后產(chǎn)生乳化效果，物理模擬能提高驅(qū)替效率8.5%以上。

(2) 現(xiàn)場(chǎng)開展的單井吞吐試驗(yàn)表明，微生物作用特征明顯。油井開井后，含水率降低，產(chǎn)量升高，具有明顯的提高采收率效果。

[1] 曹嫣鑌, 劉濤, 李彩風(fēng), 等. 一株嗜熱脂肪地芽孢桿菌的驅(qū)油性能及機(jī)理[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào), 2015, 12(6): 1060-1064.

[2] BAO M, LIU T, CHEN Z, et al. A laboratory study for assessing microbial enhanced oil recovery[J]. Energy Sources, 2013, 35(22): 2141-2148.

[3] 宋智勇, 郭遼原, 袁書文, 等. 高溫油藏內(nèi)源微生物的堵調(diào)及種群分布[J]. 石油學(xué)報(bào), 2010, 31(6): 975-979.

[4] ZHU H, CARISON H K, COATES J D. Applicability of anaerobic nitrate-dependent Fe(II) oxidation to microbial enhanced oil recovery (MEOR)[J]. Environmental Science & Technology, 2013, 47(15): 8970-8977.

[5] 付穎, 俞理, 修建龍, 等. 微生物驅(qū)油產(chǎn)出液循環(huán)利用方法研究[J]. 石油與天然氣化工, 2017, 46(4): 72-76.

[6] GHOJAVAND H, VAHABZADEH F, SHAHRAKI A K. Enhanced oil recovery from low permeability dolomite cores using biosurfactant produced by a Bacillus mojavensis (PTCC 1696) isolated from Masjed-I Soleyman field[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2012, 81: 24-30.

[7] ARMSTRONG R T, WILDENSCHILD D. Investigating the pore-scale mechanisms of microbial enhanced oil recovery[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2012, 94/95: 155-164.

[8] 馬波, 劉濤, 曹功澤, 等. 勝利油田孤島中一區(qū)Ng3微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果[J]. 油田化學(xué), 2016, 33(4): 732-735.

[9] 徐海燕, 丁明山, 劉娟, 等. 枯草芽孢桿菌提高原油采收率的物模驅(qū)油實(shí)驗(yàn)[J]. 石油與天然氣化工, 2016, 45(3): 61-66.

[10] 樂建君, 劉芳, 張繼元, 等. 聚合物驅(qū)后油藏激活內(nèi)源微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[J]. 石油學(xué)報(bào), 2014, 35(1): 99-106.

[11] 劉濤, 宋智勇, 曹功澤, 等. 微生物驅(qū)油過程中模擬地層條件對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響[J]. 油田化學(xué), 2013, 30(1), 92-95.

[12] 曹功澤, 巴燕, 劉濤, 等. 沾3區(qū)塊內(nèi)源微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[J]. 特種油氣藏, 2014, 21(1): 145-147.

[13] 雷光倫, 程明明, 高雪梅, 等. 注入?yún)?shù)對(duì)微生物提高采收率的影響研究[J]. 石油與天然氣化工, 2014, 43(3): 287-291.

[14] 孫宏亮, 袁志華, 朱衛(wèi)平, 等. 新莊油田油氣微生物勘探研究[J]. 天然氣勘探與開發(fā), 2014, 37(2): 24-28.