微生物技术在页岩油气开发中的研究与应用

通过对国外微生物技术在页岩油气开发中的研究与应用进行调研,详细介绍了页岩油气藏内源微生物解堵技术、页岩地层地下DNA诊断技术的原理、工艺、应用情况,以及微生物提高页岩油气采收率、微生物改造页岩储层岩石等的原理和研究进展。研究表明,页岩油气藏中存在微生物,基于油藏微生物对大分子有机物的降解和对油藏特定微生物DNA的检测分析建立的页岩油气藏内源微生物解堵技术、页岩地层地下DNA诊断技术已经进入现场应用,并在提高页岩油气产能和高效储层描述方面取得良好效果。基于油藏微生物对原油渗流能力和储层岩石性质的改善而开展的微生物提高页岩油气采收率研究和微生物改造页岩储层岩石研究都展现了非常好的应用前景。中国页岩油气开发目前处于快速增长阶段,需要借鉴国外经验,探索符合中国页岩油气特色的微生物开发技术。

罗801区块油藏环境厌氧微生物链的形成及其对微生物驱采收率的影响

概述了油藏厌氧生境中的厌氧微生物链并给出图解式。根据胜利罗家油田罗 80 1区块微生物驱油试验中的监测数据 ,注入驱油菌BS、FM及营养物质后 ,试验区产出水中水解菌、产氢产乙酸菌、反硝化菌、产甲烷菌、同型产甲烷菌的总菌数由 10 0 ～ 10 7个 /mL增加到 10 3 ～ 10 4个 /mL ,乙酸根浓度由 2 1.8mg/L增加到 4 0 0mg/L以上。由此推断 ,注入的水解类菌BS和FM及营养物质激发了油藏中各类厌氧菌的活性 ,通过各类菌群的繁殖代谢 ,形成了新的厌氧微生物链。该微生物链的首端为注入油藏的和油藏中原有的水解菌 ,以产氢产乙酸菌、反硝化菌、同型产乙酸菌为中间阶段 ,末端为产甲烷菌 ,给出了该厌氧微生物链的图解式 ,讨论了链中一些微生物的生长代谢、相互作用及驱油作用。介绍了罗 80 1区块微生物驱油试验的结果 :产油量递减率控制在 5 %以内 ,年产油量稳定在4 .4× 10 4t以上 ,平均年增产油量 1.2 7× 10 4t ,采收率已提高 2 .11% ,预计最终可提高采收率 5 .6 6 %。图 7表 1参5。

采油污水回用深度处理技术研究进展

油田在生产开发过程中产生了大量多余的污水,如果外排将会对生态环境造成危害。采取合适的技术手段将多余污水深度处理后回用,是保障油田可持续发展、减少环境污染、提高经济效益的重要途径。综述了油田污水回用深度处理技术的研究及应用进展,并对采油污水回用处理技术进行了展望。

三次采油污水生化处理研究

实验采用生化法对三次采油污水进行处理。生化处理实验过程中应用了高效降解聚丙烯酰胺菌和烃类氧化菌,有效降低了三次采油污水的聚合物含量、含油量、悬浮物和COD等污染控制指标,处理后的污水达到了油田回注水处理要求和国家污水综合排放标准中的一级排放标准。

内外源微生物复合吞吐技术在常规稠油低效井中的研究与应用

微生物单井吞吐可以有效提高稠油低效井产能,为了强化微生物作用效果,对内外源微生物进行综合研究。利用激活剂体系(糖蜜3 g/L,玉米浆2 g/L,硝酸钠1.5 g/L,磷酸氢二钾1.2 g/L,磷酸二氢钾1 g/L)对地层水进行内源微生物激活,添加嗜热脂肪地芽孢杆菌SL-1进行细菌浓度和乳化能力研究,利用微生物复合吞吐技术对稠油低效井进行单井处理。结果表明,内源微生物被有效激活,细菌浓度峰值为5×108个/mL,乳化指数最高可达95%,产气量最高达260 mL;相比单纯激活内源微生物,添加外源菌后细菌浓度由2×10~8个/mL增加至9×10~8个/mL,乳化指数峰值时间由20 d缩短至15 d。GO7-53X145井和SJSH14-8井取得了显著增油降水效果,为微生物吞吐技术的应用提供了一种新思路。

高温产乳化剂菌原位生长下的微观驱油机理

以高温产乳化剂菌嗜热脂肪地芽孢杆菌SL-1为对象,研究该菌株的生长和界面趋向性,同时利用微观仿真可视模型,研究SL-1菌对水驱后残余油的驱替作用和机理。结果表明:该菌具有嗜烃性能,在高温(65℃)和高压(10MPa)复合极端环境中,SL-1菌能够以原油为唯一碳源进行繁殖代谢,降解原油;代谢产生的生物表面活性剂具有乳化原油和改变岩石润湿性的作用,残余油被乳化分散成油滴;此外,该菌可降低油水界面张力和原油粘度,改善残余油的流变性。膜状残余油、柱状残余油以及盲端残余油等不同类型的残余油都能被有效驱替,最终提高原油采收率为12.84%。

一株嗜蜡嗜胶质基因工程菌ZH_(20)的构建与评价

利用DNA转化法将嗜胶质菌的功能基因转入嗜蜡菌中,成功构建一株嗜蜡、嗜胶质基因工程菌ZH20,分析此菌株的生物特性及高温下对原油的作用。结果表明:ZH20的生长特性与受体菌基本相同,最高耐受温度为75℃,对pH值的适应范围较广(4～10),对盐(NaCl)的最大耐受量为12.5%;基因工程菌ZH20不仅保留受体菌的嗜蜡性能,同时还获得供体菌的嗜胶质性能,能够有效降低原油凝固点和黏度。

一株沥青质降解菌的筛选及其对稠油作用评价

以稠油中的沥青质组分作为唯一碳源,利用选择性富集方法,从油田采出水筛选得到一株能够降解沥青质的菌株S,分子生物学分析表明,菌株S与Genbank中Bacillussubtilis Bsn5的序列相似度达99%.利用菌株S对富含沥青质的稠油进行了微生物降解评价实验,分析了其对稠油物理化学性质的影响.结果表明,经菌株S作用后,稠油外观及组成结构都发生了明显变化,其中烷烃含量增加,沥青质组分降低,沥青质降解率达到34%;稠油黏度和密度也相应降低,降低程度分别为34.11%和4.57%;菌株S对稠油的作用,改善了稠油的物化性质.

嗜热解烃基因工程菌SL-21的构建

从以C15—C36直链烷烃为惟一碳源生长的解烃菌——地芽孢杆菌MD-2细胞中获得了1个新的烃降解基因——烷烃单加氧酶基因sladA。将基因sladA克隆到质粒pSTE33上,构建了重组质粒pSTalk。通过电转化将pSTalk转化入嗜热脱氮土壤芽孢杆菌ZJ-3内,构建了基因工程菌SL-21。SL-21兼具嗜热和解烃的功能,在70℃条件下,14d后对原油的降解率达75.08%。研究结果表明,可以通过体外重组的方式向嗜热菌中引入烃降解基因,从而构建嗜热解烃基因工程菌。

高温高矿化度超稠油油藏细菌多样性分析

运用16S rDNA克隆文库技术分析研究了塔河油田高温高矿化度超稠油油藏中的细菌多样性.研究结果表明:在油藏温度100～130℃、地层水矿化度26×104mg/L、地面原油黏度10×104mPa.s的油藏环境中,存在丰富的细菌群落,其中包括Candidate division OP菌、盐单胞菌(Halomonas sp.)、耐盐芽孢杆菌(Bacillus halodurans)和油杆菌(Petrobacter sp.)等具有耐温、耐盐和降解原油的生理生化特性的菌群,同时还存在大量未培养的微生物.

胜利油田S12块内源微生物群落选择性激活条件研究

在考察了胜利油田S12块注入水和油井产出水中细菌群落状况的基础上,针对烃类降解菌、产甲烷菌、硝酸盐还原菌等有益于采油的细菌群落,研究了营养条件对细菌群落激活的影响。结果表明,激活剂配方St 12能较好地刺激有益内源菌群落的生长,且对硫酸盐还原菌、铁细菌及硫细菌等对采油不利的细菌起到了一定的抑制作用。室内岩心模拟试验表明,在水驱基础上内源微生物驱可以提高采收率最高达9.14%。

油藏内源微生物演替规律及其对驱油效果的影响

利用长岩心连续动态驱替实验模拟现场微生物驱油过程,通过高通量测序及荧光定量PCR技术定量描述物模驱出液菌群结构、多样性指数及驱油功能细菌浓度的动态变化规律,并分析生物特征动态变化规律与含水率变化之间的对应关系。结果表明:激活剂多轮次段塞注入方式下,内源菌群呈现连续动态演替变化,菌群结构趋于简单化,多样性指数逐渐降低,不动杆菌、厌氧小杆菌及甲烷嗜热杆菌逐渐成为群落中的优势菌属;内源总细菌浓度及驱油功能细菌浓度随激活剂的注入逐渐升高,在时间尺度上存在明显的好氧、兼性及厌氧驱油功能菌级联激活规律,厌氧产甲烷古菌激活时整个代谢链被启动,驱油效率最高;在兼性及厌氧驱油功能细菌浓度提高2个数量级后,产出液细菌群落多样性指数与含水率变化之间存在明显的相关性,可以作为内源微生物驱油生物特征指标,指导内源微生物驱油现场效果的分析及方案的针对性调整。

内源微生物提高原油采收率物理模拟驱油实验研究

在分析国外内源微生物物理模拟驱油实验的基础上 ,采用单 12区块原油和原生水模拟地层条件 ,进行了内源微生物物理模拟驱油实验研究 .对残余油采收率、系统压力、醋酸根含量、生物气产量及组成进行了检测 .结果表明 ,采用空气辅助 (液气比 1∶10 )激活好氧微生物 ,经过 36d的培养驱替 ,残余油采收率提高了 4 .7% ;依赖于整个油层生态系统的改善 ,在激活的厌氧微生物的主导作用下 ,经过两轮次 77d的培养驱替 ,残余油采收率提高了 8.3% ;实验结果验证了注水油层中好氧微生物—厌氧微生物演替降解石油的两阶段生物过程 ,生物气中甲烷的含量随培养时间的增加而增加 ,最高达 74 .4 % ;而始终未检测出硫化氢 。

油田水中细菌群落分析

油田水中细菌群落分析,对于外源性和内源性微生物采油技术的研究和开发都是必要的。介绍了油田水中常见的7类细菌对微生物采油的有益和有害作用。采用三管平行MPN或绝迹稀释法和浇注平板法对胜利油田S12块回注污水和5口油井产出水中有益菌(石油烃降解菌HDB,脱氮菌DNB,产甲烷菌MPB)和有害菌(硫酸盐还原菌SRB,铁细菌IB,硫细菌SB,腐生菌TGB)群落进行了计数分析,求得了最大可能含菌量,结果表明胜利S12块油藏内源微生物群落较丰富,3种有益菌和4种有害菌普遍存在,在各水样中各类菌的含量有所不同,含量总体较低。认为S12块油藏可以注入合适的营养物质,选择性地激活微生物采油有益菌,抑制有害菌,提高油藏采收率。表2参21。

生物表面活性剂/碱复配体系的界面性能及对原油采收率的影响

本文以油-水界面张力为指标,考察了碳酸钠质量分数（WNa2O3）在0.0％～1.2％时,鼠李糖脂（RL）和槐糖脂（SL）两种糖脂类生物表面活性剂复配体系的界面性能,进而通过岩芯驱替模拟实验考察具有不同界面性能的复配体系对胜利原油的驱替效果.结果表明,WNa2CO3≥0.2％时和WNa2CO3≥0.6％时,RL/SL/Na2CO3复配体系动态界面张力和平衡界面张力即可分别达到超低界面张力数量级范围.模拟岩芯驱替实验结果表明,复配体系动态界面张力最低值达到超低界面张力时,胜利原油的采收率可显著提高22.80％～30.30％.同时,RL/SL/Na2CO3复配驱油体系提高原油采收率较单独Na2CO3驱油体系高2倍左右,表明RL/SL/Na2CO3复配后在提高原油采收率方面具有协同增效作用.

产生物表面活性剂菌SP-7发酵液的性能

从胜利油田井口土壤中分离并培育出一株可产生生物表面活性剂的假单胞菌,命名为SP 7,考察了SP 7发酵液作为微生物采油用剂的相关性能。在含各种营养物的培养基中在37℃培养48h的SP 7菌发酵液,与等体积比的胜利河口油田一口井的原油(50℃粘度1019mPa·s)混合,生成O/W乳状液,长时静置后生成下相微乳状液。发酵液的油水界面张力为1.3mN/m。发酵液20℃时生成的泡沫稳定性(半衰期)较商品发泡剂新咪唑啉溶液略差,但50℃时则较好,泡沫体细小致密。发酵液在20～110℃热处理2h后,室温表面张力大体维持恒定(29.7～30.5mN/m);pH值在5.0～10.0范围的发酵液,室温表面张力基本不变(29.7～31.2mN/m);矿化度(NaCl质量浓度)在5.0×103～1.0×105mg/L范围的发酵液,室温表面张力也基本不变(29.7～30.3mN/M),矿化度为1.5×105mg/L时小幅上升至33.3mN/m。从发酵液中提取并纯化的生物表面活性剂,含量为2.1g/L,用IR方法鉴定为脂肽和糖脂,室温时其临界胶束浓度仅为36mg/L。SP 7发酵液可直接用于三次采油。介绍了筛选和培养菌种所用培养基的组成及从发酵液中分离和提纯生物表面活性剂的程序。图3表2参6。

微生物采油技术与油田化学剂

微生物采油技术研究和现场应用范围不断扩大 ,前景良好。本专论叙述了微生物采油与油田化学剂之间的关系 ,共分 6个部分 :①影响微生物采油的油田化学剂简介 ;②化学剂对微生物的不良作用 ,包括对微生物呼吸作用 ,蛋白质、核酸、结构大分子合成及细胞壁功能的直接影响和通过改变环境介质渗透压、氧化还原位 ,pH值对微生物生长的间接影响 ;③化学剂影响的评价 ,包括测定最低影响浓度、作用持续时间 ,并考虑化学剂在地层内的变化 ;④化学剂不利影响的消除 ,包括筛选具有抗某种化学剂的菌种 ,培育具有特定性能的菌种 ,如可用于聚合物驱后油田的可降解聚合物的菌种。⑤微生物采油需要的化学剂 :碳源、氮源、磷源等 ,利用内源微生物的驱油技术。

激活剂对油藏微生物群落及其驱油能力的影响

以胜利油田油藏微生物群落为对象,利用物理模拟及末端限制性片段长度多态性(TRFLP)技术研究了不同激活剂调控下油藏微生物群落结构与其驱油能力之间的关系.研究发现:在辅助补充空气的条件下,随着激活剂的加入,微生物多样性减少;分支杆菌属(Mycobacterium)、沼气甲基产孢弧菌属(Methylosporovibrio)、热微菌属(Thermomicrobium)、甲基单胞菌属(Methylomonas)、乳杆菌属(Lactobacillus)等优势种属消失,芽胞杆菌属(Bacillus)、嗜甲基菌属(Methylophilus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、梭菌属(Clostridium)和栖热菌属(Thermus)等构成了激活后的优势菌群;不同的激活剂所对应的岩心产出液中微生物群落结构不同,提高采收率的幅度也不同.分析表明,栖热菌属(Thermus)是提高原油采收率的关键种群,产出液中含有该菌属的2个岩心的采收率分别提高了8.2%和7.8%.

胜利油田单12区块内源微生物分子生态研究

为了全面客观地了解油藏内源微生物生态变化规律,针对油藏微生物特点建立了基于PCR扩增的变性梯度凝胶电泳(DGGE)和末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)2种研究方法。提取胜利油田单12区块注入水和产出水中微生物的总DNA,并以此DNA为模板PCR扩增16S rDNA,然后分别进行DGGE和T-RFLP分析。DGGE分析结果:注入水和单12-4井检测到的条带数各有10条,单12-5井有7条,但是单12-4井、单12-5井优势种群条带数都有6条,大于注入水的4条,表明油藏内源微生物具有十分丰富的多样性,激活剂的注入激活了内源微生物;T-RFLP分析表明,该区块油藏中主要存在脱硫弧菌、假单胞菌、不动杆菌和梭菌等细菌,这些均为有益采油菌类。该研究从分子生态学角度更准确地掌握了油藏微生物生态变化规律,为内源微生物驱油方案的优化和驱油效果的提高起到跟踪指导作用。

采油污水生化-絮凝-超滤处理技术研究

采用生物接触氧化-絮凝-超滤集成技术对采油污水进行了深度处理室内试验研究和600m3/d现场试验。试验结果表明,在工艺进水含油量<60mg/L时,工艺出水含油量<1.0mg/L,浊度为0NTU,悬浮物、粒径中值检测不出,达到《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》(SY5329-1994)规定的A1注水水质标准,亦可作为后续其他深度处理(反渗透、电渗析等)工艺进水。