采出程度對(duì)內(nèi)源微生物驅(qū)油效果的影響研究

吳曉玲，李 越，曹功澤，郭遼原，劉 濤

(中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司 石油工程技術(shù)研究院，山東 東營(yíng) 257000；2.山東大學(xué) 微生物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100)

引 言

內(nèi)源微生物驅(qū)油技術(shù)是通過(guò)向地層中注入激活劑，激活油藏中微生物，利用微生物及其代謝產(chǎn)物的綜合作用提高原油采收率，具有成本低、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)，在進(jìn)一步提高油藏采收率方面具有巨大的潛力[1-4]。但目前國(guó)內(nèi)外開展內(nèi)源微生物驅(qū)油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)基本相似，都是從油藏溫度、內(nèi)源微生物群落結(jié)構(gòu)、滲透率、地層壓力、原油黏度等方面進(jìn)行考慮，篩選方法較為簡(jiǎn)單，沒有考慮不同采出程度油藏對(duì)內(nèi)源微生物驅(qū)油效果的影響[5-8]。

孤東51-511區(qū)塊微生物種類較為豐富，在勝利油田具有代表性，存在大量嗜烴菌、產(chǎn)甲烷菌、產(chǎn)表面活性劑菌等驅(qū)油功能菌，具備開展內(nèi)源微生物驅(qū)的菌群結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[9-10]。因此，本文模擬孤東51-511油藏條件，開展一維物理模擬實(shí)驗(yàn)，研究不同采出程度(10%、20%、30%、40%、50%)的巖心內(nèi)源微生物驅(qū)油效果，并分析驅(qū)替過(guò)程中微生物濃度、綜合含水以及最終采出程度，從而分析采出程度對(duì)內(nèi)源微生物驅(qū)油的影響規(guī)律，為開展內(nèi)源微生物驅(qū)油的油藏篩選提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)所用地層水來(lái)自孤東51-511，該油藏埋深1 367 m，溫度為68℃，原油黏度774 mPa·S，滲透率為867×10-3μm2，地層水礦化度9 130 mg/L。實(shí)驗(yàn)所用原油為孤東51-511-10脫水脫氣原油，實(shí)驗(yàn)所用激活劑配方為糖蜜5 g，磷酸氫二銨K2HPO4·3H2O 3 g，NaNO32 g，地層水1 000 mL。

實(shí)驗(yàn)所用儀器500 mL三角瓶、高壓模型管(Ф38 mm×600 mm)10組、P2000型平流泵2臺(tái)、Ⅲ型1L中間容器2個(gè)、手搖式加壓泵1臺(tái)、SL-B型恒溫培養(yǎng)箱1套、HK-4型氣測(cè)滲透率儀1臺(tái)、BX53型奧林巴斯顯微鏡。

1.2 模擬油藏條件下內(nèi)源微生物驅(qū)油實(shí)驗(yàn)

(1)配制石英砂，模型管前期準(zhǔn)備，填裝巖心；

(2)巖心抽真空飽和地層水；

(3)測(cè)巖心水相滲透率，計(jì)算巖心孔隙體積和孔隙度；

(4)巖心飽和不同黏度原油，并在油藏溫度(68℃)下老化7 d；

(5)進(jìn)行一次水驅(qū)，分別控制采出程度為10%、20%、30%、40%、50%，空白巖心直接水驅(qū)到出口含水98%以上；

(6)激活劑的注入量為0.3PV，然后在68℃條件下恒溫培養(yǎng)15 d；

(7)進(jìn)行二次水驅(qū)，至出口含水98%以上，驅(qū)替過(guò)程中鏡檢出口端微生物濃度，最終保證6塊巖心驅(qū)替總注入量相同，計(jì)算增油量。

實(shí)驗(yàn)所裝填巖心的氣測(cè)滲透率1.0 μm2左右、孔隙體積190～220 mL、孔隙度0.30左右、原始含油飽和度0.82～0.92，所填巖心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)巖心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)Tab.1 Basic parameters of experimental cores

2 結(jié)果與分析

2.1 空白巖心水驅(qū)

圖1為空白巖心水驅(qū)對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，包括采出程度和出口端含水隨注入PV數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由曲線可以看出空白巖心含水上升速度較快，注入1PV時(shí)含水已經(jīng)達(dá)到90.4%，采出程度為32.8%，驅(qū)替7PV后空白巖心最終采出程度為56.8%，含水達(dá)到98.6%，由此看出后續(xù)水驅(qū)6PV驅(qū)替效率較低，采油量較少。根據(jù)空白巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)可以推斷出油藏條件下如果只進(jìn)行水驅(qū)，驅(qū)替效率和最終采出程度都會(huì)不理想。

根據(jù)空白巖心的驅(qū)替實(shí)驗(yàn)可以確定巖心不同采出程度所需要注入的PV數(shù)，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2。

圖1 空白巖心含水、采出程度與注入PV數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線Fig.1 Varying curves of water content and recovery degree of blank core with injected water volume

注入量/PV采出程度/%含水率/%0.11080.320700.830852.140954.05096

2.2 不同采出程度巖心注入激活劑微生物濃度變化

不同采出程度的巖心注入激活劑后培養(yǎng)15 d，二次水驅(qū)過(guò)程中跟蹤檢測(cè)出口端內(nèi)源微生物的濃度，具體見圖2。

圖2 不同采出程度巖心驅(qū)出液微生物濃度Fig.2 Microorganism concentration in the produced fluid of cores with different recovery degree

不同采出程度巖心注入激活劑后，內(nèi)源微生物均被大量激活，巖心二次水驅(qū)初始微生物濃度均達(dá)到3×108個(gè)/mL。采出程度為10%、20%和30%的巖心，二次水驅(qū)6PV時(shí)微生物濃度仍在108個(gè)/mL以上；采出程度為40%和50%的巖心，注入激活劑培養(yǎng)后內(nèi)源微生物濃度達(dá)到3.2×108個(gè)/mL、3.6×108個(gè)/mL，微生物濃度明顯高于其余巖心，主要是因?yàn)閹r心采出程度越高微生物生長(zhǎng)的空間越大，越有利于微生物的繁殖。但采出程度為40%和50%的巖心，后續(xù)二次水驅(qū)微生物濃度下降速度較快，二次水驅(qū)6PV時(shí)微生物濃度下降到108個(gè)/mL以下，這主要是因?yàn)椴沙龀潭仍礁叩膸r心主流通道越明顯，大量微生物都會(huì)隨著二次水驅(qū)采出，縮短了微生物的滯留時(shí)間。

2.3 不同采出程度轉(zhuǎn)內(nèi)源微生物驅(qū)提高采收率效果

二次水驅(qū)至含水達(dá)到98%以上，計(jì)算不同采出程度巖心注入激活劑后內(nèi)源微生物提高驅(qū)替效率及最終采出程度，具體結(jié)果見表3、圖3和圖4。

圖3 采出程度隨注入量變化關(guān)系曲線Fig.3 Relationships between recovery degree and injection volume of cores

圖4 不同采出程度巖心含水隨注入量變化關(guān)系曲線Fig.4 Relatinships between water content and injection volume of cores with different recovery degree

巖心編號(hào)滲透率/10-3μm2注入時(shí)機(jī)采出程度/ %綜合含水率/%激活劑注入量/PV最終采出程度/ %提高驅(qū)替效率/ %511-18501010.60.36912511-291020630.36811511-389030880.3669511-49504094.10.3625511-59805096.50.3592空白920///57/

巖心采出程度為10%時(shí)，注入激活劑培養(yǎng)15 d，內(nèi)源微生物能改善原油流動(dòng)性，提高驅(qū)替效率12%，最終采出程度達(dá)到69%，明顯高于空白巖心；采出程度為40%時(shí)轉(zhuǎn)內(nèi)源微生物驅(qū)，累計(jì)注入392 mL地層水，產(chǎn)出液綜合含水達(dá)到94.1%，巖心經(jīng)過(guò)大量注入水沖刷，導(dǎo)致巖心中形成了主流通道，此時(shí)轉(zhuǎn)內(nèi)源微生物驅(qū)，二次水驅(qū)提高采收率為5%，提高采出率較低，說(shuō)明采出程度大于40%時(shí)，巖心中形成的主流通道不利于微生物停留，后續(xù)水驅(qū)很容易被采出，剩余微生物的量較少，不能發(fā)揮充分內(nèi)源微生物驅(qū)的作用。

采出程度小于30%，內(nèi)源微生物驅(qū)能提高驅(qū)替效率9%以上，含水明顯下降，說(shuō)明內(nèi)源微生物能起到改善油水流度比、調(diào)整油水流度剖面降低含水的作用。采出程度為40%、50%時(shí)，注入激活劑內(nèi)源微生物能大量生長(zhǎng)，但含水下降不明顯，主要是巖心中存在主流通道，內(nèi)源微生物封堵作用很弱，二次水驅(qū)很快被采出，因此導(dǎo)致降水漏斗較小。

相同滲透率和激活劑注入量的條件下，采出程度越高時(shí)轉(zhuǎn)內(nèi)源微生物驅(qū)提高驅(qū)替效率越低，最終采出程度也越低，這是由于采出程度越高巖心中可動(dòng)剩余油含量越低，內(nèi)源微生物提高驅(qū)替效率也越低，從而最終采出程度也越低。因此，轉(zhuǎn)內(nèi)源微生物驅(qū)最佳開發(fā)階段采出程度應(yīng)不高于30%。

3 結(jié) 論

(1)不同采出程度巖心注入激活劑后，內(nèi)源微生物均達(dá)到3×108個(gè)/mL，但隨著二次水驅(qū)微生物濃度下降幅度不同。采出程度為10%、20%和30%的巖心，二次水驅(qū)6PV時(shí)微生物濃度仍在1.5×108個(gè)/mL左右；采出程度為40%和50%的巖心，二次水驅(qū)到6PV時(shí)微生物濃度下降到108個(gè)/mL以下，下降速度較快。巖心采出程度越高越容易形成主流通道，二次水驅(qū)過(guò)程中微生物很容易隨主流通道被采出去，微生物滯留時(shí)間較短最終濃度低，影響內(nèi)源微生物驅(qū)油效率。

(2)相同滲透率和激活劑注入量的條件下，采出程度越高巖心中可動(dòng)剩余油含量越低，內(nèi)源微生物提高采收率效果越不明顯。采出程度低于30%時(shí)內(nèi)源微生物可提高采收率9%以上，驅(qū)油效果較明顯。