微生物调剖技术的工程应用进展

注水开发目前是我国多数油田主要的开发方式。由于地层的非均质性导致注入水易沿着高渗透带发生窜流,降低吸水剖面,严重影响注水开发效果。常见的化学调剖剂通常有工艺复杂、稳定性差、污染严重和成本高等不足。近年来微生物提高采收率技术在国外迅速发展,逐渐受到国内学者的广泛关注。本文总结微生物调剖技术机理并综述了国内外微生物调剖技术的发展现状,最后提出未来微生物调剖技术应用的挑战与前景。

大庆油田聚合物驱后微生物调剖先导性现场试验研究

针对大庆油田聚合物驱后进一步提高原油采收率的问题,从大庆油田聚合物工业化区块采出液中分离、筛选出DT-1和DT- 2两株微生物调剖菌。菌种性能评价结果表明,所筛选的两种调剖菌不仅能够在聚合物驱后的油藏条件下有效地生长繁殖,而且与地层本源菌有很好的兼容性。物理模拟岩心实验结果表明,调剖菌对聚合物驱后的油层有很好的封堵调剖作用,封堵率可以达到70%以上;聚合物驱后利用微生物调剖,原油采收率可进一步提高3.9%(OOIP)。现场试验证明,聚合物驱后实施微生物调剖,能够有效改善注水剖面,增加吸水层位和吸水厚度,采油井见到明显降水增油效果,为聚合物驱后进一步提高采收率探索了一条有效的途径。

高含水油田微生物调剖技术

报道了吉林油田分公司与日本国石油公团石油开发技术中心在吉林扶余油田东十八九站联合开展的微生物调剖堵水研究和矿场先导性试验情况。所用菌种筛选自某油井采出水,为大肠杆菌Enterobactersp近缘种,兼性厌氧、嗜温,利用糖类代谢产出一种长链生物聚合物,生物聚合物在水中形成凝胶,凝胶被水流压缩生成生物膜。在室内实验中将菌液和糖蜜共3PV注入长10m的10段串连填砂岩心,岩心渗透率由2.5μm2下降到2.2μm2,关闭5d后注水45PV使渗透率从0.8μm2下降到0.05μm2,注入纤维素酶使渗透率恢复到1.6μm2;由渗透率2～20μm2的20段岩心组成的三入口三出口填砂岩心网,注入菌种和糖蜜并产出生物聚合物后,高渗段渗透率下降40%～85%,低渗段渗透率下降5%～25%;在天然岩心上,依次注入菌液1.5PV、2%糖蜜3.0PV后关闭5d,继续注水,采收率在水驱残余油基础上提高9%。在包括2口注水井和10口采油井、地温28℃、综合含水88.3%的调剖试验区,第一阶段随注水连续注入菌液28m3和糖蜜300m3,在11个月内综合含水下降10.6%,平均日增产原油9.1t;在第二阶段每日以小段塞注入菌液,共注入25m3菌液和225m3糖蜜,在10个月内综合含水下降5.6%,平均日增产原油4.8t。在4口采油井实施微生物堵水,菌液以小段塞式或连续式随糖蜜注入,关井10d。

微生物调剖机理及应用

岩芯试验和矿场应用发现,微生物可以在多孔介质中生长、运移和繁殖,代谢产生生物聚合物,并进一步形成生物膜。生物聚合物在地层中可以通过条件的改变而形成凝胶;生物膜由于其致密性也可以对高渗透层产生选择性的封堵,调整吸水剖面,提高原油采收率。对生物矿化作用的进一步研究有助于微生物调剖机理的完善和应用。微生物调剖技术以其设备简单、施工简便、经济环保而在提高油田采收率方面得到广泛的应用。

微生物调剖技术及其进展

介绍了微生物调剖技术,综述了一些先进的室内研究手段如物理模拟微生物封堵及调剖实验、示踪剂技术和可视化技术,总结了激活本源微生物和注入外源微生物调剖技术及现场应用情况。研究表明,在一定范围内微生物调剖效果明显、经济效益较好,但普遍存在着应用菌种单一、稳定性差和外加碳源成本高等不足,驯化筛选适应不同类型油藏条件并以原油或廉价原材料为碳源的高效复合菌群,是微生物调剖技术今后发展的关键所在。

北二西聚驱后微生物调剖矿场试验初步认识

在油田采出液中筛选的菌种,通过菌种生长、繁殖和代谢规律的研究,确定了菌种适宜的生长条件,并对菌种的调剖性能进行了室内研究。在此基础上,2004年在北二西开展了2口井聚驱后微生物调剖矿场试验,试验后取得了较好效果,菌种与油层环境有良好的适应性,注水井吸水剖面得到较好改善,剖面有效期超过10个月;周围采油井见到明显的增油、降水效果,为探索聚驱后进一步提高采收率新技术提供了新的途径。

微生物调剖的实验室设计和矿场应用

在新墨西哥州Lea县EuniceMonument南单元的一个碳酸盐油层 ,设计和矿场实施了一种连续注入微生物孢子和营养物的微生物调剖方法。室内研究包括微生物在地层水中的存活能力、营养物的优化选择、孢子和营养物的注入浓度及注入体积等。矿场试验采用 80acre反五点井网。中心注入井处理前注入剖面表明存在两个贼层 ,分别占注水量的 42 %和 5 8%。矿场试验时 ,共注入了 1 6 0 0 0bbl浓度为 1〔1 0 8cfu/mL (colonyformingunitpermL)的孢子悬浮液 ,为期 1 6天 ,随后又注入 1 40 0 0bbl营养液。结果显示 ,微生物处理前在井口注水压力为 30lb/in2 时 ,注水量为 1 0 0 0bbl/d ,而处理后在井口注水压力变为6 5 0lb/in2 时 ,注水量为 5 0 0lb/in2 。处理后 ,一些注入剖面维持了八个月 ,这表明注入流体已转向 ,原位生成了稳定的生物膜。

本源微生物激活/调驱复合体系先导试验研究

所报道的复合体系中,本源菌激活/调驱剂由好氧、厌氧菌激活物和吸水膨胀颗粒按3∶1∶1质量比组成,含有淀粉56.0%、蛋白质13.0%、纤维素10.5%、矿物质5.3%、脂肪4.2%,另外加有聚合物作为固体颗粒悬浮剂。注入复合体系后随即注入空气激活好氧菌。先导试验在有5口油井、含水平均94.1%的羊丛14井组实施两轮,在有6口油井、含水40.7%～95.0%的港西42-6-1井组实施一轮。通过羊丛14井组第一轮试验,根据注入压力将激活/调驱剂浓度由30g/L提高至50g/L,将聚合物浓度由0.4g/L提高至1.0g/L;根据3口油井菌数变化并考虑化学需氧量,将按激活半径1.5m、孔隙中气液比3∶1计算的注入空气量920m3大幅提高至7000m3;注空气工艺由双段塞式改为五段塞式,每月注一次,每次1400m3,共注5次。激活/调驱施工后注水压力上升,油井产出水中FMB、HDB菌数增加,SRB菌数减少,一些油井产油量增加,港西42-6-1井组试验有经济效益。一部分油井未见效果的原因有待深入研究。

聚驱后油藏产多糖微生物多样性与功能分析

通过16SrDNA克隆建库方法对大庆北二西油藏微生物调剖过程中和调剖后4个不同油井(B2-D4-P45井、B2-4-P47井、B2-4-P49井和B2-5-51井)3个不同时间段的样品经选择富集后的产多糖微生物群落进行研究。结果表明,主要的产多糖菌为爱媛类芽孢杆菌(Paenibacillus ehimensis)和爱媛芽孢杆菌(Bacillus ehimensis),经分离纯化得到一株纯菌DT-1,与爱媛类芽孢杆菌的16SrDNA序列同源性达到99%。调剖过程中主要激活了3类产多糖菌,调剖1年后微生物多样性明显增加,产生物表活剂菌和降解石油烃菌都被共同激活。

油藏调剖菌TP-1的培养条件及岩芯模拟驱油研究

从油井产出水中分离得到一株兼性厌氧芽孢杆菌TP-1,该菌株可在55℃的油藏温度生长,并代谢产生粘性多糖和气体。经培养条件优化,发酵液多糖产量可达5.5g/L,产气量为22mL/L。低浓度的CaCl2、MgSO4和AlCl3对多糖的生成有促进作用。岩芯模拟试验表明,该菌的注入可使岩芯压力增加,提高石油采收率7.37%。TP-1是一株性能良好的油藏调剖菌。

一株融合菌的构建及其调剖特征研究

利用原生质体融合的方法构建了微生物采油菌株,并通过其耐温、产糖量等指标筛选了一株优秀的融合子RH18.适应性实验表明,RH18在40℃下能代谢不溶于水的生物多糖,在有杂菌的地层水中也能生长代谢;岩心驱替实验表明,RH18在多孔介质中流动会优先进入大孔道,发酵产糖后能较好地封堵大孔道、调整吸水剖面和提高非均质油层的采收率;从岩心剖面电镜照片上观察到了生物多糖的形状及其分布,分析了融合菌调剖堵水的微观机理.

一株高温产粘菌株的筛选及其产胞外聚合物分析

从油井采出水中分离到一株高温产胞外聚合物的细菌MS-1,经16S rDNA基因序列分析属于芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。该菌能在60℃生长并产生胞外聚合物,其中胞外多糖含量为48.3%～54.5%,主要由甘露糖、葡萄糖、半乳糖组成,摩尔比分别是2.04:1.00:0.89。胞外聚合物中蛋白含量为37.2%～42.4%,主要由甲硫氨酸、亮氨酸、天门冬氨酸、丙氨酸、组氨酸和丝氨酸组成。利用透射电镜和环境扫描电镜对胞外聚合物的形成进行了观察。该菌的分离和研究为高温油藏的微生物调剖和驱油奠定了生物学基础。

大庆油田聚驱后油藏细菌群落演替规律研究

应用分子生态学方法,研究了大庆油田聚驱后油藏微生物调剖过程中细菌群落结构变化规律。从大庆油田聚驱油藏样品中提取总DNA,扩增其16S rDNA片段,PCR-DGGE实验,通过切胶测序分析研究了细菌群落结构演替规律。微生物调剖试验结果显示,日产液下降3吨,日产油量提高11吨,含水量下降4吨。PCR-DGGE结果显示,北-2-4-P49主要的优势种群为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、不动杆菌属(Acinetobacter sp.)、梭菌属(Clostridia bacterium)、热微菌属(Thermomicrobium sp.)、厚壁菌属(Firmicutes bacterium)和一些未知菌属。细菌多样性丰富,群落结构变化较大。对微生物调剖前后细菌群落结构的研究可以为微生物采油过程提供技术指导和实际参考。

长庆油田第三采油厂跻身中国石油采油三强

此外，长庆油田第三采油厂加大技术创新力度，形成了“增储建产一体化、精细注采调控、提高单井产量”3大主体技术系列，空气泡沫驱油、微生物调剖驱油、杆式泵采油、分层采油、侧钻水平井等19项关键技术日益成熟，各项开发技术指标均处于全国特低渗透油田开发先进行列。