伍晓林 三十年后的庆典

2049年9月26日早上,个人信息终端上来自大庆油田的邀请函不断闪烁,提示我要在早上8点多到达位于市中心的广场花园,这里将举行庆典,热烈祝贺油田开发建设90周年。2049年的大庆油田,不仅仅是石油城,也是以新能源、新材料、新农业、可再生能源开发等为核心的高新技术城,产业发展百花齐放。

石油羧酸盐的研制及其在三次采油中的应用

介绍了以大庆原油馏分油为原料 ,采用液相氧化法生产石油羧酸盐的合成工艺。根据石油羧酸盐与烷基苯磺酸盐的协同效应 ,研究了两种国产表面活性剂的复配体系与大庆原油间的界面性能。室内研究结果表明 ,该复配体系能与大庆原油形成 10 -3 mN/m以下的超低界面张力 ,三元复合体系驱油效率比水驱提高 2 0 % (OOIP)左右。该项成果的应用可使三元复合驱成本降低 30 %以上。该项研究实现了配方的中试国产化 ,为在大庆油田大面积推广三元复合驱奠定了良好的理论和实践基础。

采油微生物发酵液中有机酸(醇)的GC-MS分析

为探索微生物采油的机理, 对预处理后的微生物发酵液进行分步蒸馏, 有效提取发酵液中的低相对分子质量有机酸和有机醇。选用FFAP石英毛细管色谱柱, 采用GC-MS直接进样法定性和定量分析了HP和HT (两种以原油为唯一碳源的采油微生物菌种) 发酵液中的低相对分子质量有机酸和有机醇的种类和含量。HP发酵液中分析出四种低碳有机酸 (乙酸、丙酸、丁酸和异戊酸 ) 和一种低碳醇 (乙醇), 总酸含量为 9 915 8mmol/L, 醇含量为 16 52mmol/L; HT发酵液中分析出三种低碳有机酸 (乙酸、丙酸、丁酸), 没有检出低碳醇, 总酸含量为 0 109 1mmol/L。定量分析的标准偏差小于 1, 变异系数小于 8%。

大庆油田聚驱后油藏内源微生物激活剂的筛选和效果评价

聚合物驱油后的油藏含水大幅回升,操作成本高,传统化学方法很难继续提高采收率,而内源微生物采油技术是最有希望的接替技术之一.针对大庆油田聚驱后油藏,利用分子生态学技术考察目标油藏的菌群结构,并通过统计学方法对内源微生物激活剂进行筛选和效果评价.结果表明目标油藏具有多种采油功能微生物,确定以糖蜜,硝酸盐,磷酸盐及酵母粉为主的激活剂体系,该体系能显著提高内源微生物的数量,有益菌浓度提高1～3个数量级,代谢产生的表面活性剂能将原油完全乳化分散,形成稳定的悬浊液,同时也能兼顾厌氧微生物的生长及产甲烷菌代谢产甲烷,因此具备实施内源微生物采油的潜力.

以烃为碳源的微生物驱油微观机理探索研究

在大庆油田油藏条件下,对所筛选的以石油烃为唯一碳源的兼性厌氧菌种(U_(1-6)),在微观模型上进行了驱油实验,并探索性地研究了微生物驱油机理。研究结果表明,微生物因迁移作用布及整个微观孔隙,在油水界面上生长、繁殖,降解重质原油,改善原油流动性质,同时产生具有界面活性的代谢产物;通过乳化、润湿性反转以及微生物在位繁殖效应等综合作用,使得孔隙中的未动油被启动、油膜被剥离,并在大孔隙中聚并,随着后续水驱被驱出,达到提高采收率的目的。

生物表面活性剂在提高原油采收率方面的应用

生物表面活性剂和一般的化学表面活性剂一样 ,都拥有亲水和疏水基团 ,是微生物生长在水不溶的有机物中并以营养物而产生的代谢产物。在油田应用中 ,生物表面活性剂的作用是微生物提高采收率的重要机理之一 ,具有水溶性好、反应产物均一、安全无毒、驱油效果好等特点。本文从产生生物表面活性剂的菌种及生物表面活性剂的类型、生物表面活性剂的特性、实验研究、矿场实验及展望等五个方面综述了生物表面活性剂在提高原油采收率方面的应用。

泡沫复合体系配方的研究

采用泡沫综合指数评价方法结合三元复合体系界面张力特征 ,系统地研究了适合大庆油田地层条件的泡沫复合体系配方。同时 ,对泡沫复合体系国产化配方也进行了探索性研究 ,并获得良好的效果。室内驱油实验结果表明 ,泡沫复合体系的驱油效率比水驱提高 30 % (OOIP)以上。

大庆油田微生物采油代谢成分对比分析的研究

从大庆油田采油污水中分离出一种菌株,进行了实验室配伍试验和室内驱油模拟试验。建立了一种新的乙醇-氢氧化钠-正己烷萃取剂体系,直接对原油中极性化合物进行了提取分离,并通过气相色谱-质谱联用等方法对微生物降解前、后原油中的极性化学成分进行了分析测定。结果表明,该菌种具有较强的降解原油的能力。

新型弱碱表面活性剂在三次采油中的应用

以α-烯烃为初始原料,经过烷基化,再经磺化、中和研制出了组分相对单一、结构合理的新型弱碱烷基苯磺酸盐表面活性剂。室内评价结果表明,该表面活性剂具有良好的界面活性,配制的复合体系在较宽的表面活性剂浓度和碱浓度范围可与原油形成10-3mN/m数量级的超低界面张力。同时,该表面活性剂对大庆油田不同区块、不同油层的油水条件表现出了很强的适应性。另外,由于表面活性剂组成较为单一,可大大降低表面活性剂在地层中因吸附滞留而产生的色谱分离效应。室内天然岩心驱油实验表明,三元复合体系平均驱油效率可比水驱提高约20%。所开展的小井距三元复合驱矿场试验,取得了比水驱提高采收率24.66%的显著效果,为三元复合驱技术在大庆油田的工业化推广,特别是在二类油层的应用奠定了坚实基础。

重烷基苯磺酸盐溶液中混合无机碱对大庆原油界面流变性质的影响

为阐明碱对化学驱体系界面性质的影响规律,利用振荡滴方法系统研究了重烷基苯磺酸盐与大庆原油间的界面扩张流变性质,考察了无机碱对重烷基苯磺酸盐-大庆原油界面性质的影响。研究发现,重烷基苯磺酸盐分子与大庆原油中活性组分混合吸附,形成具有一定强度的界面膜,界面扩张模量和相角随重烷基苯磺酸盐质量分数的增加变化较小。无机碱与大庆原油中的石油酸作用,随碱质量分数增大和碱性增强,界面膜强度不断增大。NaOH与重烷基苯磺酸盐之间存在协同效应,明显增大界面扩张模量,有利于原油乳化;而Na2CO3和NaHCO3破坏重烷基苯磺酸盐界面膜的结构,造成界面扩张模量降低。

微生物降解原油产甲烷气及其群落构成

通过微生物对原油充分降解生成甲烷，可将不易开采、含有剩余油的油藏转变为更容易开采的气藏。优化后的产气菌群45oc条件下厌氧培养，2个月后，开始检测到甲烷气体，产气量最大可达到15mL；12个月累计产气量为81mL。对产生的气体进行了天然气气相色谱检验，结果表明：在培养2个月后，其中甲烷体积分数为26．156％，二氧化碳体积分数为24．405％；在培养8个月后，甲烷体积分数为72．731％，二氧化碳体积分数为1．443％；随着培养时间的增长，二氧化碳在甲烷菌作用下转化为甲烷。对作用后微生物菌种分析发现，菌群中含有好氧和厌氧降解原油微生物、乙酸盐菌和产甲烷菌。

大庆油田三元复合驱液与储层岩心反应性研究

三元复合驱技术能够显著提高石油的采收率,但在生产过程中,三元复合注入液易与储层岩心反应并结垢,造成井下堵塞,采收率降低。因此,研究了三元复合驱液在储层中的溶、运、堵规律。采用X射线衍射（XRD）、傅里叶转换红外光谱（FT-IR）、偏光显微镜（PM）、环境扫描电镜（ESEM）及X射线能谱仪（EDS）测试手段,分析了大庆油田储层岩心与三元复合驱液作用的反应过程,并通过反应动力学计算得到了相应的Si、Al溶出动力学方程。结果显示,南五区、杏树岗、喇嘛甸岩心碱溶50天后,分别生成钠长石、黝方石、铵长石,Si溶出量约为Al的3~4倍,Al的动力学方程为幂函数形式。建议将强碱物质NaOH改为钾或钙性碱物质。

微生物菌种对大庆原油的降解作用

通过实验研究了微生物菌种对大庆原油的生物降解规律.结果表明:蜡状芽孢杆菌和短短芽孢杆菌只对原油中高碳链的饱和烷烃具有生物降解作用;HP降解偶数高碳链饱和烷烃的能力强于降解奇数高碳链饱和烷烃;HT对偶数和奇数高碳链饱和烷烃具有较强的降解能力;HP和HT对原油芳烃中菲系列发生生物降解作用,引起原油的MPI和DPI指数提高,说明菲系列中化学性质较为活跃的组分易被实验菌种降解.

大庆原油中酸性及含氮组分对界面张力的影响

从低酸值大庆原油分离得到酸性组分(Acids)和含氮杂环组分(NCHC)2种活性组分,系统考察了所分离活性组分的界面活性及其与重烷基苯磺酸盐(HABS)在降低油-水界面张力方面的协同效应。结果表明,NCHC组分尽管在碱性条件下自身的界面活性不如酸性组分,但是其与HABS具有显著的协同效应,使降低体系油-水界面张力的作用与酸性组分相当;二者与HABS的协同作用机理不同,酸性组分和碱反应的产物与HABS在降低油-水界面张力方面存在明显的协同作用,在强碱条件下易于使体系油-水界面张力达到超低值;而含氮杂环组分自身与HABS间在降低油-水界面张力方面存在明显的协同效应,在含盐条件下就易于使体系油-水界面张力达到超低值。

以石油烃为唯一碳源微生物采油现场试验研究

利用以石油烃为唯一碳源的微生物菌种短短芽孢杆菌HT和蜡状芽孢杆菌HP,在大庆油田朝阳沟低渗透油藏进行了微生物采油矿场试验.采用生化分析方法和手段,对室内及现场试验进行了评价、监测.结果表明,所筛选的微生物能够较好地在油层条件下生长、繁殖,通过降解重质石油烃使原油粘度由作用前101 mPa.s降低到作用后56.9 mPa.s,降低43.7%,含蜡量平均下降32.6%,含胶量平均下降为31%,微生物产生的脂肪酸等活性物质能有效降低油水间界面张力;通过气相色谱分析,发现原油中烷烃组分发生变化,正构烷烃碳数分布曲线向轻组份方向移动.现场试验结果表明,该微生物采油方法能够有效地提高低渗透油层的原油采收率,增加原油产量,降低含水率.

利用微生物大幅度改善化学驱效果

针对大庆油田原油酸值低、应用三元复合驱难度大等特点,筛选了两株具有良好的产酸、产表面活性剂和改善原油物性的菌种,经鉴定分别为短短芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。这两株菌可以降解原油中重质成分,尤其是高碳链(C20以上)饱和烃,产生大量的胞外有机酸,可使原油酸值平均升高10倍以上。在发酵液中代谢产生混合酯类生物表面活性剂和低分子量有机酸、醇。微生物作用原油后,产生的有机酸在碱性条件下能与合成表面活性剂产生很好的协同作用,使微生物作用后原油与现有三元复合体系形成更低的界面张力,平均比未作用原油体系界面张力降低一个数量级,达到10-4mN/m数量级。室内天然岩心驱油实验评价结果表明,微生物-三元复合驱结合可比单独三元复合驱驱油效率增加近10%OOIP。

原油黏附性细菌的运动及其调控研究

采用来自大庆油田对原油具有黏附性的菌株,通过显微观察法记录菌株对原油的趋化性运动,通过微生物黏着碳烃化合物(MATH)法进行了菌株对烃类物质的的疏水性试验。结果表明:原油黏附性菌株对原油的黏附作用可在10min以内产生;该菌株具有趋化性,可促使菌体"趋化带"现象产生。在菌体对数生长时期,测得菌株PR-1、1507、12-J对四种烷烃(二甲苯、十六烷、十二烷、环己烷)的平均疏水值分别为83%、56%、21%。添加适量的有机物A(生物表面活性剂)和B(化学表面活性剂)后,在提高菌株1507趋油性运动速率的同时,还提高了非原油黏附性菌株12-J对十六烷的疏水性。添加0.01 mol/L的有机物A或B后,疏水值由18%分别最大提高到70%和85%,对非原油黏附性菌株的趋油性起到明显的促进作用。进一步的显微观察实验表明,添加适量的有机物A和B能显著促进菌体向原油表面聚集,促进了"趋化带"的产生,从而达到对采油微生物激活调控的目的。

微生物采油技术及其应用

介绍了微生物采油技术方法、菌种和营养液选择、油藏筛选标准、作用机理及矿场应用。

驱油用烷基苯磺酸盐表面活性剂

在表面活性剂与低酸值原油定量匹配关系理论研究基础上,以重烷基苯为原料研制出了适合大庆油田的驱油用烷基苯磺酸盐表面活性剂,创建重烷基苯原料、产品的分析方法、精制处理技术、宽馏分烷基苯原料的专有磺化技术,中和复配一体化技术,实现规模化生产。现场应用表明,该产品性能与国外产品性能相当,可比水驱采收率高20个百分点以上,促进了大庆油田三元复合驱技术的发展,提高了中国石油集团三次采油的核心竞争力。

产酸微生物作用大庆原油改善化学驱效果研究

从大庆油层水中筛选出短短芽孢杆菌HT和蜡状芽孢杆菌HP,在兼性厌氧条件下,利用原油烃为唯一碳源,降解原油中重质成分,尤其是高碳链(20碳以上)饱和烃,产生大量的胞外有机酸,可使原油酸值平均升高10倍以上.微生物作用原油后,产生的大量有机酸,在碱性条件下能与合成表面活性剂产生很好的协同作用,使微生物作用后原油与现有三元复合体系形成更低的界面张力,平均比未作用原油体系界面张力降低一个数量级,达到10-4mN/m数量级.室内天然岩心驱油评价结果表明,微生物-三元复合驱结合可比单独三元复合驱驱油效率增加近10%(OOIP).这一技术对大庆主力油田提高可采储量将会发挥巨大的作用.