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大慶油田微生物采油技術研究及應用
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大慶油田微生物采油技術研究及應用

  • 分類:華理簡報
  • 作者:高文博
  • 來源:
  • 發布時間:2022-02-28 14:59
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【概要描述】微生物采油是一項利用微生物代謝產物和微生物自身活動來增產或提高采收率的采油技術,具有適用范圍廣、工藝簡單、成本低、綠色無污染等優點。自20世紀60年代以來,在大慶油田一直開展微生物采油技術研究,是中國率先開展微生物采油現場試驗的油田,1990年在其中區東部油水過渡帶的稠油區進行了2口井的微生物吞吐試驗,累積增油量為1468t,但所用碳源為糖類等碳水化合物,成本較高?!熬盼濉逼陂g開展了以原油烴為碳源的微生物菌種篩選研究,實現了碳源由碳水化合物向碳氫化合物的轉變,先后篩選出具有降解、產表面活性劑等功能的系列菌種200多株。2007年以來,針對微生物攝取、降解原油機理開展研究,明確了微生物趨向原油和降解原油的方式及影響因素。在室內研究的基礎上,成功開展了低滲透油藏外源微生物驅和聚合物驅后油藏內源微生物驅現場試驗,并取得了較好的應用效果:實驗室篩選出具有良好降解烴及產表面活性劑能力的用于趨向性研究的采油菌株 7 株,由實驗結果(表 1)可以看出,所選菌株均可以不同程度地乳化降解原油,作為采油菌株具有較好的代表性 1、微生物的原油趨向性機理 主動趨向原油的微生物的趨油能力主要表現在微生物濃度相對于原油的空間變化,該種微生物向原油具有明顯的趨化帶和趨油梯度,且受氧含量、運動緩沖液和礦化度等條件的影響。其中運動緩沖液(KH2PO4∶Na2HPO4=1∶1)有利于細菌保持良好的運動性,從而增強細菌的趨油性,使細菌在原油周圍形成趨化帶,采油菌與原油的密切接觸促進了對原油的降解。以黏附原油方式趨向原油的微生物,其趨油能力主要表現在不同的生長周期微生物細胞表面的疏水性不同,疏水性越強,越易發生趨向;黏附原油主要依靠微生物細胞表面的疏水性物質,其疏水性有利于微生物在原油表面黏附聚集,添加表面活性劑等營養物質,可以較好地促進該種微生物繁殖并協同表面活性劑黏附原油。通過研究發現表面活性劑對細菌本身沒有激活作用,而是通過乳化原油增加了細菌與原油的接觸機會,而接觸的增加源于細菌的趨油性及黏附作用。在該過程中,表面活性劑乳化原油,使其親水性增強、溶解度增加。依靠產生表面活性劑乳化原油的微生物,其趨油能力主要表 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 現在產生的表面活性劑(下接第四版)的質量濃度的高低;通過優化培養條件,提高微生物自身表面活性劑的產量和速率,能夠加速微生物在原油表面的聚集。 2、微生物的原油應用實例 2.1、微生物吞吐技術 微生物吞吐技術是大慶油田單井增產增注措施。自2001年以來,針對由于近井地帶堵塞導致供液不足、產量遞減快以及采油速度低的油井,篩選出以無機氮、磷為主要營養物的短短芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌。微生物吞吐技術采用移動式撬裝注入方式,利用環套空間將配伍菌菌液和營養物注入到采油井井底,先后在外圍低滲透油田進行了93口井的微生物吞吐試驗,總成功率為74.2%,平均單井增油量為149t,累積增油量為1.39×104t,噸增油菌液和激活劑成本為300元 2.2、外源微生物驅技術 針對大慶油田外圍油田儲層滲透率低、儲量豐度低和油井產量低等開發問題,利用復配外源微生物的降黏和產表面活性劑等機理,先后在朝陽溝油田進行了2注10采先導試驗和9注24采擴大微生物驅試驗。2004年開展2注10采先導試驗,至2009年7月底,10口油井中有7口見效,試驗區含水率由46.8%降至最低的40.3%,月產油量由361t/月最高上升至843t/月,階段累積增油量為1.45×104t。在先導試驗成功的基礎上,2009年實施擴大微生物驅試驗,全區日產油量從32.4t/d最高上升至49.6t/d,截至2018年,在注入量僅為0.03PV的條件下,累積增油量為6×104t,采收率提高4.95個百分點,噸增油菌液和激活劑成本為557元。自2000年以來,朝陽溝油田朝50區塊的動態數據統計結果顯示,微生物驅技術可以有效減緩產量遞減趨勢,是特低滲透油田改善開發效果的有效方法 2.3、內源微生物驅技術 大慶油田聚合物驅工業化應用的動用儲量達10.45×108t,平均采出程度為56.7%,進入后續水驅的地質儲量為7.86×108t,具有進一步提高采收率的巨大潛力,是油田持續開發的優質資源。自2007年以來,開展了不同類型油藏內源微生物群落研究,顯示聚合物驅后油藏具有豐富的微生物資源,適合開展內源微生物驅油。針對聚合物驅后剩余油無法有效驅替的問題,利用微生物驅的產氣、降黏和產表面活性劑機理,進一步提高聚合物驅后油藏采收率,自2011年開展了薩南油田聚合物驅后油藏1注4采的2輪內源微生物驅試驗。從2011年12月開始分2個周期共計注入激活劑0.05PV,試驗區日產液量由482t/d最高增至560t/d,日產油量由18.1t/d最高增至31.5t/d,綜合含水率由96.2%下降至93.9%,累積增油量為6243t,采收率提高3.93個百分點,噸增油激活劑成本為643元?,F場試驗效果證實,利用微生物驅技術進一步提高聚合物驅后油藏采收率具有可行性 針對大慶油田研究出不同微生物趨向原油的方式以及關鍵影響因素,明確了微生物降解原油的途徑。針對大慶油田低滲透和化學驅后油層開展微生物采油技術研究,對于油層發育好、微生物豐度高的長垣油田老區聚合物驅后油藏,應充分發揮內源微生物成本低的優勢,以內源微生物驅為主;對于微生物種類少、部分采油功能菌缺失的外圍油田,在充分利用油藏內源微生物的基礎上,應補充相應的外源菌,采用內、外源微生物驅技術相結合的方法。已開展的外圍特低滲透和聚合物驅后油層先導性試驗均取得較好的開發效果,經濟效益突出,為中外同類型油藏利用該技術提供了重要的借鑒。針對大慶油田將進一步研發高效微生物驅油體系,不斷擴大微生物采油技術在外圍油田、化學驅后油藏的應用規模。 (侯兆偉,李蔚,樂建君,金銳,竇緒謀.大慶油田微生物采油技術研究及應用[J].油氣地質與采收率,2021,28(02):10-17.) ?

大慶油田微生物采油技術研究及應用

【概要描述】微生物采油是一項利用微生物代謝產物和微生物自身活動來增產或提高采收率的采油技術,具有適用范圍廣、工藝簡單、成本低、綠色無污染等優點。自20世紀60年代以來,在大慶油田一直開展微生物采油技術研究,是中國率先開展微生物采油現場試驗的油田,1990年在其中區東部油水過渡帶的稠油區進行了2口井的微生物吞吐試驗,累積增油量為1468t,但所用碳源為糖類等碳水化合物,成本較高?!熬盼濉逼陂g開展了以原油烴為碳源的微生物菌種篩選研究,實現了碳源由碳水化合物向碳氫化合物的轉變,先后篩選出具有降解、產表面活性劑等功能的系列菌種200多株。2007年以來,針對微生物攝取、降解原油機理開展研究,明確了微生物趨向原油和降解原油的方式及影響因素。在室內研究的基礎上,成功開展了低滲透油藏外源微生物驅和聚合物驅后油藏內源微生物驅現場試驗,并取得了較好的應用效果:實驗室篩選出具有良好降解烴及產表面活性劑能力的用于趨向性研究的采油菌株 7 株,由實驗結果(表 1)可以看出,所選菌株均可以不同程度地乳化降解原油,作為采油菌株具有較好的代表性
1、微生物的原油趨向性機理
主動趨向原油的微生物的趨油能力主要表現在微生物濃度相對于原油的空間變化,該種微生物向原油具有明顯的趨化帶和趨油梯度,且受氧含量、運動緩沖液和礦化度等條件的影響。其中運動緩沖液(KH2PO4∶Na2HPO4=1∶1)有利于細菌保持良好的運動性,從而增強細菌的趨油性,使細菌在原油周圍形成趨化帶,采油菌與原油的密切接觸促進了對原油的降解。以黏附原油方式趨向原油的微生物,其趨油能力主要表現在不同的生長周期微生物細胞表面的疏水性不同,疏水性越強,越易發生趨向;黏附原油主要依靠微生物細胞表面的疏水性物質,其疏水性有利于微生物在原油表面黏附聚集,添加表面活性劑等營養物質,可以較好地促進該種微生物繁殖并協同表面活性劑黏附原油。通過研究發現表面活性劑對細菌本身沒有激活作用,而是通過乳化原油增加了細菌與原油的接觸機會,而接觸的增加源于細菌的趨油性及黏附作用。在該過程中,表面活性劑乳化原油,使其親水性增強、溶解度增加。依靠產生表面活性劑乳化原油的微生物,其趨油能力主要表 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 現在產生的表面活性劑(下接第四版)的質量濃度的高低;通過優化培養條件,提高微生物自身表面活性劑的產量和速率,能夠加速微生物在原油表面的聚集。
2、微生物的原油應用實例
2.1、微生物吞吐技術
微生物吞吐技術是大慶油田單井增產增注措施。自2001年以來,針對由于近井地帶堵塞導致供液不足、產量遞減快以及采油速度低的油井,篩選出以無機氮、磷為主要營養物的短短芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌。微生物吞吐技術采用移動式撬裝注入方式,利用環套空間將配伍菌菌液和營養物注入到采油井井底,先后在外圍低滲透油田進行了93口井的微生物吞吐試驗,總成功率為74.2%,平均單井增油量為149t,累積增油量為1.39×104t,噸增油菌液和激活劑成本為300元
2.2、外源微生物驅技術
針對大慶油田外圍油田儲層滲透率低、儲量豐度低和油井產量低等開發問題,利用復配外源微生物的降黏和產表面活性劑等機理,先后在朝陽溝油田進行了2注10采先導試驗和9注24采擴大微生物驅試驗。2004年開展2注10采先導試驗,至2009年7月底,10口油井中有7口見效,試驗區含水率由46.8%降至最低的40.3%,月產油量由361t/月最高上升至843t/月,階段累積增油量為1.45×104t。在先導試驗成功的基礎上,2009年實施擴大微生物驅試驗,全區日產油量從32.4t/d最高上升至49.6t/d,截至2018年,在注入量僅為0.03PV的條件下,累積增油量為6×104t,采收率提高4.95個百分點,噸增油菌液和激活劑成本為557元。自2000年以來,朝陽溝油田朝50區塊的動態數據統計結果顯示,微生物驅技術可以有效減緩產量遞減趨勢,是特低滲透油田改善開發效果的有效方法
2.3、內源微生物驅技術
大慶油田聚合物驅工業化應用的動用儲量達10.45×108t,平均采出程度為56.7%,進入后續水驅的地質儲量為7.86×108t,具有進一步提高采收率的巨大潛力,是油田持續開發的優質資源。自2007年以來,開展了不同類型油藏內源微生物群落研究,顯示聚合物驅后油藏具有豐富的微生物資源,適合開展內源微生物驅油。針對聚合物驅后剩余油無法有效驅替的問題,利用微生物驅的產氣、降黏和產表面活性劑機理,進一步提高聚合物驅后油藏采收率,自2011年開展了薩南油田聚合物驅后油藏1注4采的2輪內源微生物驅試驗。從2011年12月開始分2個周期共計注入激活劑0.05PV,試驗區日產液量由482t/d最高增至560t/d,日產油量由18.1t/d最高增至31.5t/d,綜合含水率由96.2%下降至93.9%,累積增油量為6243t,采收率提高3.93個百分點,噸增油激活劑成本為643元?,F場試驗效果證實,利用微生物驅技術進一步提高聚合物驅后油藏采收率具有可行性
針對大慶油田研究出不同微生物趨向原油的方式以及關鍵影響因素,明確了微生物降解原油的途徑。針對大慶油田低滲透和化學驅后油層開展微生物采油技術研究,對于油層發育好、微生物豐度高的長垣油田老區聚合物驅后油藏,應充分發揮內源微生物成本低的優勢,以內源微生物驅為主;對于微生物種類少、部分采油功能菌缺失的外圍油田,在充分利用油藏內源微生物的基礎上,應補充相應的外源菌,采用內、外源微生物驅技術相結合的方法。已開展的外圍特低滲透和聚合物驅后油層先導性試驗均取得較好的開發效果,經濟效益突出,為中外同類型油藏利用該技術提供了重要的借鑒。針對大慶油田將進一步研發高效微生物驅油體系,不斷擴大微生物采油技術在外圍油田、化學驅后油藏的應用規模。
(侯兆偉,李蔚,樂建君,金銳,竇緒謀.大慶油田微生物采油技術研究及應用[J].油氣地質與采收率,2021,28(02):10-17.)
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  • 分類:華理簡報
  • 作者:高文博
  • 來源:
  • 發布時間:2022-02-28 14:59
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微生物采油是一項利用微生物代謝產物和微生物自身活動來增產或提高采收率的采油技術,具有適用范圍廣、工藝簡單、成本低、綠色無污染等優點。自20世紀60年代以來,在大慶油田一直開展微生物采油技術研究,是中國率先開展微生物采油現場試驗的油田,1990年在其中區東部油水過渡帶的稠油區進行了2口井的微生物吞吐試驗,累積增油量為1468t,但所用碳源為糖類等碳水化合物,成本較高。“九五”期間開展了以原油烴為碳源的微生物菌種篩選研究,實現了碳源由碳水化合物向碳氫化合物的轉變,先后篩選出具有降解、產表面活性劑等功能的系列菌種200多株。2007年以來,針對微生物攝取、降解原油機理開展研究,明確了微生物趨向原油和降解原油的方式及影響因素。在室內研究的基礎上,成功開展了低滲透油藏外源微生物驅和聚合物驅后油藏內源微生物驅現場試驗,并取得了較好的應用效果:實驗室篩選出具有良好降解烴及產表面活性劑能力的用于趨向性研究的采油菌株 7 株,由實驗結果(表 1)可以看出,所選菌株均可以不同程度地乳化降解原油,作為采油菌株具有較好的代表性。

1、微生物的原油趨向性機理
主動趨向原油的微生物的趨油能力主要表現在微生物濃度相對于原油的空間變化,該種微生物向原油具有明顯的趨化帶和趨油梯度,且受氧含量、運動緩沖液和礦化度等條件的影響。其中運動緩沖液(KH2PO4∶Na2HPO4=1∶1)有利于細菌保持良好的運動性,從而增強細菌的趨油性,使細菌在原油周圍形成趨化帶,采油菌與原油的密切接觸促進了對原油的降解。以黏附原油方式趨向原油的微生物,其趨油能力主要表現在不同的生長周期微生物細胞表面的疏水性不同,疏水性越強,越易發生趨向;黏附原油主要依靠微生物細胞表面的疏水性物質,其疏水性有利于微生物在原油表面黏附聚集,添加表面活性劑等營養物質,可以較好地促進該種微生物繁殖并協同表面活性劑黏附原油。通過研究發現表面活性劑對細菌本身沒有激活作用,而是通過乳化原油增加了細菌與原油的接觸機會,而接觸的增加源于細菌的趨油性及黏附作用。在該過程中,表面活性劑乳化原油,使其親水性增強、溶解度增加。依靠產生表面活性劑乳化原油的微生物,其趨油能力主要表現在產生的表面活性劑(下接第四版)的質量濃度的高低;通過優化培養條件,提高微生物自身表面活性劑的產量和速率,能夠加速微生物在原油表面的聚集。

 

2、微生物的原油應用實例
 

2.1、微生物吞吐技術
 

微生物吞吐技術是大慶油田單井增產增注措施。自2001年以來,針對由于近井地帶堵塞導致供液不足、產量遞減快以及采油速度低的油井,篩選出以無機氮、磷為主要營養物的短短芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌。微生物吞吐技術采用移動式撬裝注入方式,利用環套空間將配伍菌菌液和營養物注入到采油井井底,先后在外圍低滲透油田進行了93口井的微生物吞吐試驗,總成功率為74.2%,平均單井增油量為149t,累積增油量為1.39×104t,噸增油菌液和激活劑成本為300元
 

2.2、外源微生物驅技術
 

針對大慶油田外圍油田儲層滲透率低、儲量豐度低和油井產量低等開發問題,利用復配外源微生物的降黏和產表面活性劑等機理,先后在朝陽溝油田進行了2注10采先導試驗和9注24采擴大微生物驅試驗。2004年開展2注10采先導試驗,至2009年7月底,10口油井中有7口見效,試驗區含水率由46.8%降至最低的40.3%,月產油量由361t/月最高上升至843t/月,階段累積增油量為1.45×104t。在先導試驗成功的基礎上,2009年實施擴大微生物驅試驗,全區日產油量從32.4t/d最高上升至49.6t/d,截至2018年,在注入量僅為0.03PV的條件下,累積增油量為6×104t,采收率提高4.95個百分點,噸增油菌液和激活劑成本為557元。自2000年以來,朝陽溝油田朝50區塊的動態數據統計結果顯示,微生物驅技術可以有效減緩產量遞減趨勢,是特低滲透油田改善開發效果的有效方法。
 

2.3、內源微生物驅技術
 

大慶油田聚合物驅工業化應用的動用儲量達10.45×108t,平均采出程度為56.7%,進入后續水驅的地質儲量為7.86×108t,具有進一步提高采收率的巨大潛力,是油田持續開發的優質資源。自2007年以來,開展了不同類型油藏內源微生物群落研究,顯示聚合物驅后油藏具有豐富的微生物資源,適合開展內源微生物驅油。針對聚合物驅后剩余油無法有效驅替的問題,利用微生物驅的產氣、降黏和產表面活性劑機理,進一步提高聚合物驅后油藏采收率,自2011年開展了薩南油田聚合物驅后油藏1注4采的2輪內源微生物驅試驗。從2011年12月開始分2個周期共計注入激活劑0.05PV,試驗區日產液量由482t/d最高增至560t/d,日產油量由18.1t/d最高增至31.5t/d,綜合含水率由96.2%下降至93.9%,累積增油量為6243t,采收率提高3.93個百分點,噸增油激活劑成本為643元?,F場試驗效果證實,利用微生物驅技術進一步提高聚合物驅后油藏采收率具有可行性。
 

針對大慶油田研究出不同微生物趨向原油的方式以及關鍵影響因素,明確了微生物降解原油的途徑。針對大慶油田低滲透和化學驅后油層開展微生物采油技術研究,對于油層發育好、微生物豐度高的長垣油田老區聚合物驅后油藏,應充分發揮內源微生物成本低的優勢,以內源微生物驅為主;對于微生物種類少、部分采油功能菌缺失的外圍油田,在充分利用油藏內源微生物的基礎上,應補充相應的外源菌,采用內、外源微生物驅技術相結合的方法。已開展的外圍特低滲透和聚合物驅后油層先導性試驗均取得較好的開發效果,經濟效益突出,為中外同類型油藏利用該技術提供了重要的借鑒。針對大慶油田將進一步研發高效微生物驅油體系,不斷擴大微生物采油技術在外圍油田、化學驅后油藏的應用規模。
 

(侯兆偉,李蔚,樂建君,金銳,竇緒謀.大慶油田微生物采油技術研究及應用[J].油氣地質與采收率,2021,28(02):10-17.)
 

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