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        大庆油田微生物采油技术研究及应用

        大庆油田微生物采油技术研究及应用

        • 分类:华理简报
        • 作者:高文博
        • 来源:
        • 发布时间:2022-02-28 14:59
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        【概要描述】微生物采油是一项利用微生物代谢产物和微生物自身活动来增产或提高采收率的采油技术,具有适用范围广、工艺简单、成本低、绿色无污染等优点。自20世纪60年代以来,在大庆油田一直开展微生物采油技术研究,是中国率先开展微生物采油现场试验的油田,1990年在其中区东部油水过渡带的稠油区进行了2口井的微生物吞吐试验,累积增油量为1468t,但所用碳源为糖类等碳水化合物,成本较高?!熬盼濉逼诩淇沽艘栽吞荚吹奈⑸锞稚秆⊙芯?,实现了碳源由碳水化合物向碳氢化合物的转变,先后筛选出具有降解、产表面活性剂等功能的系列菌种200多株。2007年以来,针对微生物摄取、降解原油机理开展研究,明确了微生物趋向原油和降解原油的方式及影响因素。在室内研究的基础上,成功开展了低渗透油藏外源微生物驱和聚合物驱后油藏内源微生物驱现场试验,并取得了较好的应用效果:实验室筛选出具有良好降解烃及产表面活性剂能力的用于趋向性研究的采油菌株 7 株,由实验结果(表 1)可以看出,所选菌株均可以不同程度地乳化降解原油,作为采油菌株具有较好的代表性 1、微生物的原油趋向性机理 主动趋向原油的微生物的趋油能力主要表现在微生物浓度相对于原油的空间变化,该种微生物向原油具有明显的趋化带和趋油梯度,且受氧含量、运动缓冲液和矿化度等条件的影响。其中运动缓冲液(KH2PO4∶Na2HPO4=1∶1)有利于细菌保持良好的运动性,从而增强细菌的趋油性,使细菌在原油周围形成趋化带,采油菌与原油的密切接触促进了对原油的降解。以黏附原油方式趋向原油的微生物,其趋油能力主要表现在不同的生长周期微生物细胞表面的疏水性不同,疏水性越强,越易发生趋向;黏附原油主要依靠微生物细胞表面的疏水性物质,其疏水性有利于微生物在原油表面黏附聚集,添加表面活性剂等营养物质,可以较好地促进该种微生物繁殖并协同表面活性剂黏附原油。通过研究发现表面活性剂对细菌本身没有激活作用,而是通过乳化原油增加了细菌与原油的接触机会,而接触的增加源于细菌的趋油性及黏附作用。在该过程中,表面活性剂乳化原油,使其亲水性增强、溶解度增加。依靠产生表面活性剂乳化原油的微生物,其趋油能力主要表 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 现在产生的表面活性剂(下接第四版)的质量浓度的高低;通过优化培养条件,提高微生物自身表面活性剂的产量和速率,能够加速微生物在原油表面的聚集。 2、微生物的原油应用实例 2.1、微生物吞吐技术 微生物吞吐技术是大庆油田单井增产增注措施。自2001年以来,针对由于近井地带堵塞导致供液不足、产量递减快以及采油速度低的油井,筛选出以无机氮、磷为主要营养物的短短芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。微生物吞吐技术采用移动式撬装注入方式,利用环套空间将配伍菌菌液和营养物注入到采油井井底,先后在外围低渗透油田进行了93口井的微生物吞吐试验,总成功率为74.2%,平均单井增油量为149t,累积增油量为1.39×104t,吨增油菌液和激活剂成本为300元 2.2、外源微生物驱技术 针对大庆油田外围油田储层渗透率低、储量丰度低和油井产量低等开发问题,利用复配外源微生物的降黏和产表面活性剂等机理,先后在朝阳沟油田进行了2注10采先导试验和9注24采扩大微生物驱试验。2004年开展2注10采先导试验,至2009年7月底,10口油井中有7口见效,试验区含水率由46.8%降至最低的40.3%,月产油量由361t/月最高上升至843t/月,阶段累积增油量为1.45×104t。在先导试验成功的基础上,2009年实施扩大微生物驱试验,全区日产油量从32.4t/d最高上升至49.6t/d,截至2018年,在注入量仅为0.03PV的条件下,累积增油量为6×104t,采收率提高4.95个百分点,吨增油菌液和激活剂成本为557元。自2000年以来,朝阳沟油田朝50区块的动态数据统计结果显示,微生物驱技术可以有效减缓产量递减趋势,是特低渗透油田改善开发效果的有效方法 2.3、内源微生物驱技术 大庆油田聚合物驱工业化应用的动用储量达10.45×108t,平均采出程度为56.7%,进入后续水驱的地质储量为7.86×108t,具有进一步提高采收率的巨大潜力,是油田持续开发的优质资源。自2007年以来,开展了不同类型油藏内源微生物群落研究,显示聚合物驱后油藏具有丰富的微生物资源,适合开展内源微生物驱油。针对聚合物驱后剩余油无法有效驱替的问题,利用微生物驱的产气、降黏和产表面活性剂机理,进一步提高聚合物驱后油藏采收率,自2011年开展了萨南油田聚合物驱后油藏1注4采的2轮内源微生物驱试验。从2011年12月开始分2个周期共计注入激活剂0.05PV,试验区日产液量由482t/d最高增至560t/d,日产油量由18.1t/d最高增至31.5t/d,综合含水率由96.2%下降至93.9%,累积增油量为6243t,采收率提高3.93个百分点,吨增油激活剂成本为643元。现场试验效果证实,利用微生物驱技术进一步提高聚合物驱后油藏采收率具有可行性 针对大庆油田研究出不同微生物趋向原油的方式以及关键影响因素,明确了微生物降解原油的途径。针对大庆油田低渗透和化学驱后油层开展微生物采油技术研究,对于油层发育好、微生物丰度高的长垣油田老区聚合物驱后油藏,应充分发挥内源微生物成本低的优势,以内源微生物驱为主;对于微生物种类少、部分采油功能菌缺失的外围油田,在充分利用油藏内源微生物的基础上,应补充相应的外源菌,采用内、外源微生物驱技术相结合的方法。已开展的外围特低渗透和聚合物驱后油层先导性试验均取得较好的开发效果,经济效益突出,为中外同类型油藏利用该技术提供了重要的借鉴。针对大庆油田将进一步研发高效微生物驱油体系,不断扩大微生物采油技术在外围油田、化学驱后油藏的应用规模。 (侯兆伟,李蔚,乐建君,金锐,窦绪谋.大庆油田微生物采油技术研究及应用[J].油气地质与采收率,2021,28(02):10-17.) ?

        大庆油田微生物采油技术研究及应用

        【概要描述】微生物采油是一项利用微生物代谢产物和微生物自身活动来增产或提高采收率的采油技术,具有适用范围广、工艺简单、成本低、绿色无污染等优点。自20世纪60年代以来,在大庆油田一直开展微生物采油技术研究,是中国率先开展微生物采油现场试验的油田,1990年在其中区东部油水过渡带的稠油区进行了2口井的微生物吞吐试验,累积增油量为1468t,但所用碳源为糖类等碳水化合物,成本较高?!熬盼濉逼诩淇沽艘栽吞荚吹奈⑸锞稚秆⊙芯?,实现了碳源由碳水化合物向碳氢化合物的转变,先后筛选出具有降解、产表面活性剂等功能的系列菌种200多株。2007年以来,针对微生物摄取、降解原油机理开展研究,明确了微生物趋向原油和降解原油的方式及影响因素。在室内研究的基础上,成功开展了低渗透油藏外源微生物驱和聚合物驱后油藏内源微生物驱现场试验,并取得了较好的应用效果:实验室筛选出具有良好降解烃及产表面活性剂能力的用于趋向性研究的采油菌株 7 株,由实验结果(表 1)可以看出,所选菌株均可以不同程度地乳化降解原油,作为采油菌株具有较好的代表性
        1、微生物的原油趋向性机理
        主动趋向原油的微生物的趋油能力主要表现在微生物浓度相对于原油的空间变化,该种微生物向原油具有明显的趋化带和趋油梯度,且受氧含量、运动缓冲液和矿化度等条件的影响。其中运动缓冲液(KH2PO4∶Na2HPO4=1∶1)有利于细菌保持良好的运动性,从而增强细菌的趋油性,使细菌在原油周围形成趋化带,采油菌与原油的密切接触促进了对原油的降解。以黏附原油方式趋向原油的微生物,其趋油能力主要表现在不同的生长周期微生物细胞表面的疏水性不同,疏水性越强,越易发生趋向;黏附原油主要依靠微生物细胞表面的疏水性物质,其疏水性有利于微生物在原油表面黏附聚集,添加表面活性剂等营养物质,可以较好地促进该种微生物繁殖并协同表面活性剂黏附原油。通过研究发现表面活性剂对细菌本身没有激活作用,而是通过乳化原油增加了细菌与原油的接触机会,而接触的增加源于细菌的趋油性及黏附作用。在该过程中,表面活性剂乳化原油,使其亲水性增强、溶解度增加。依靠产生表面活性剂乳化原油的微生物,其趋油能力主要表 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 现在产生的表面活性剂(下接第四版)的质量浓度的高低;通过优化培养条件,提高微生物自身表面活性剂的产量和速率,能够加速微生物在原油表面的聚集。
        2、微生物的原油应用实例
        2.1、微生物吞吐技术
        微生物吞吐技术是大庆油田单井增产增注措施。自2001年以来,针对由于近井地带堵塞导致供液不足、产量递减快以及采油速度低的油井,筛选出以无机氮、磷为主要营养物的短短芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。微生物吞吐技术采用移动式撬装注入方式,利用环套空间将配伍菌菌液和营养物注入到采油井井底,先后在外围低渗透油田进行了93口井的微生物吞吐试验,总成功率为74.2%,平均单井增油量为149t,累积增油量为1.39×104t,吨增油菌液和激活剂成本为300元
        2.2、外源微生物驱技术
        针对大庆油田外围油田储层渗透率低、储量丰度低和油井产量低等开发问题,利用复配外源微生物的降黏和产表面活性剂等机理,先后在朝阳沟油田进行了2注10采先导试验和9注24采扩大微生物驱试验。2004年开展2注10采先导试验,至2009年7月底,10口油井中有7口见效,试验区含水率由46.8%降至最低的40.3%,月产油量由361t/月最高上升至843t/月,阶段累积增油量为1.45×104t。在先导试验成功的基础上,2009年实施扩大微生物驱试验,全区日产油量从32.4t/d最高上升至49.6t/d,截至2018年,在注入量仅为0.03PV的条件下,累积增油量为6×104t,采收率提高4.95个百分点,吨增油菌液和激活剂成本为557元。自2000年以来,朝阳沟油田朝50区块的动态数据统计结果显示,微生物驱技术可以有效减缓产量递减趋势,是特低渗透油田改善开发效果的有效方法
        2.3、内源微生物驱技术
        大庆油田聚合物驱工业化应用的动用储量达10.45×108t,平均采出程度为56.7%,进入后续水驱的地质储量为7.86×108t,具有进一步提高采收率的巨大潜力,是油田持续开发的优质资源。自2007年以来,开展了不同类型油藏内源微生物群落研究,显示聚合物驱后油藏具有丰富的微生物资源,适合开展内源微生物驱油。针对聚合物驱后剩余油无法有效驱替的问题,利用微生物驱的产气、降黏和产表面活性剂机理,进一步提高聚合物驱后油藏采收率,自2011年开展了萨南油田聚合物驱后油藏1注4采的2轮内源微生物驱试验。从2011年12月开始分2个周期共计注入激活剂0.05PV,试验区日产液量由482t/d最高增至560t/d,日产油量由18.1t/d最高增至31.5t/d,综合含水率由96.2%下降至93.9%,累积增油量为6243t,采收率提高3.93个百分点,吨增油激活剂成本为643元。现场试验效果证实,利用微生物驱技术进一步提高聚合物驱后油藏采收率具有可行性
        针对大庆油田研究出不同微生物趋向原油的方式以及关键影响因素,明确了微生物降解原油的途径。针对大庆油田低渗透和化学驱后油层开展微生物采油技术研究,对于油层发育好、微生物丰度高的长垣油田老区聚合物驱后油藏,应充分发挥内源微生物成本低的优势,以内源微生物驱为主;对于微生物种类少、部分采油功能菌缺失的外围油田,在充分利用油藏内源微生物的基础上,应补充相应的外源菌,采用内、外源微生物驱技术相结合的方法。已开展的外围特低渗透和聚合物驱后油层先导性试验均取得较好的开发效果,经济效益突出,为中外同类型油藏利用该技术提供了重要的借鉴。针对大庆油田将进一步研发高效微生物驱油体系,不断扩大微生物采油技术在外围油田、化学驱后油藏的应用规模。
        (侯兆伟,李蔚,乐建君,金锐,窦绪谋.大庆油田微生物采油技术研究及应用[J].油气地质与采收率,2021,28(02):10-17.)
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        • 分类:华理简报
        • 作者:高文博
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        • 发布时间:2022-02-28 14:59
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        微生物采油是一项利用微生物代谢产物和微生物自身活动来增产或提高采收率的采油技术,具有适用范围广、工艺简单、成本低、绿色无污染等优点。自20世纪60年代以来,在大庆油田一直开展微生物采油技术研究,是中国率先开展微生物采油现场试验的油田,1990年在其中区东部油水过渡带的稠油区进行了2口井的微生物吞吐试验,累积增油量为1468t,但所用碳源为糖类等碳水化合物,成本较高。“九五”期间开展了以原油烃为碳源的微生物菌种筛选研究,实现了碳源由碳水化合物向碳氢化合物的转变,先后筛选出具有降解、产表面活性剂等功能的系列菌种200多株。2007年以来,针对微生物摄取、降解原油机理开展研究,明确了微生物趋向原油和降解原油的方式及影响因素。在室内研究的基础上,成功开展了低渗透油藏外源微生物驱和聚合物驱后油藏内源微生物驱现场试验,并取得了较好的应用效果:实验室筛选出具有良好降解烃及产表面活性剂能力的用于趋向性研究的采油菌株 7 株,由实验结果(表 1)可以看出,所选菌株均可以不同程度地乳化降解原油,作为采油菌株具有较好的代表性。

        1、微生物的原油趋向性机理
        主动趋向原油的微生物的趋油能力主要表现在微生物浓度相对于原油的空间变化,该种微生物向原油具有明显的趋化带和趋油梯度,且受氧含量、运动缓冲液和矿化度等条件的影响。其中运动缓冲液(KH2PO4∶Na2HPO4=1∶1)有利于细菌保持良好的运动性,从而增强细菌的趋油性,使细菌在原油周围形成趋化带,采油菌与原油的密切接触促进了对原油的降解。以黏附原油方式趋向原油的微生物,其趋油能力主要表现在不同的生长周期微生物细胞表面的疏水性不同,疏水性越强,越易发生趋向;黏附原油主要依靠微生物细胞表面的疏水性物质,其疏水性有利于微生物在原油表面黏附聚集,添加表面活性剂等营养物质,可以较好地促进该种微生物繁殖并协同表面活性剂黏附原油。通过研究发现表面活性剂对细菌本身没有激活作用,而是通过乳化原油增加了细菌与原油的接触机会,而接触的增加源于细菌的趋油性及黏附作用。在该过程中,表面活性剂乳化原油,使其亲水性增强、溶解度增加。依靠产生表面活性剂乳化原油的微生物,其趋油能力主要表现在产生的表面活性剂(下接第四版)的质量浓度的高低;通过优化培养条件,提高微生物自身表面活性剂的产量和速率,能够加速微生物在原油表面的聚集。

         

        2、微生物的原油应用实例
         

        2.1、微生物吞吐技术
         

        微生物吞吐技术是大庆油田单井增产增注措施。自2001年以来,针对由于近井地带堵塞导致供液不足、产量递减快以及采油速度低的油井,筛选出以无机氮、磷为主要营养物的短短芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌。微生物吞吐技术采用移动式撬装注入方式,利用环套空间将配伍菌菌液和营养物注入到采油井井底,先后在外围低渗透油田进行了93口井的微生物吞吐试验,总成功率为74.2%,平均单井增油量为149t,累积增油量为1.39×104t,吨增油菌液和激活剂成本为300元
         

        2.2、外源微生物驱技术
         

        针对大庆油田外围油田储层渗透率低、储量丰度低和油井产量低等开发问题,利用复配外源微生物的降黏和产表面活性剂等机理,先后在朝阳沟油田进行了2注10采先导试验和9注24采扩大微生物驱试验。2004年开展2注10采先导试验,至2009年7月底,10口油井中有7口见效,试验区含水率由46.8%降至最低的40.3%,月产油量由361t/月最高上升至843t/月,阶段累积增油量为1.45×104t。在先导试验成功的基础上,2009年实施扩大微生物驱试验,全区日产油量从32.4t/d最高上升至49.6t/d,截至2018年,在注入量仅为0.03PV的条件下,累积增油量为6×104t,采收率提高4.95个百分点,吨增油菌液和激活剂成本为557元。自2000年以来,朝阳沟油田朝50区块的动态数据统计结果显示,微生物驱技术可以有效减缓产量递减趋势,是特低渗透油田改善开发效果的有效方法。
         

        2.3、内源微生物驱技术
         

        大庆油田聚合物驱工业化应用的动用储量达10.45×108t,平均采出程度为56.7%,进入后续水驱的地质储量为7.86×108t,具有进一步提高采收率的巨大潜力,是油田持续开发的优质资源。自2007年以来,开展了不同类型油藏内源微生物群落研究,显示聚合物驱后油藏具有丰富的微生物资源,适合开展内源微生物驱油。针对聚合物驱后剩余油无法有效驱替的问题,利用微生物驱的产气、降黏和产表面活性剂机理,进一步提高聚合物驱后油藏采收率,自2011年开展了萨南油田聚合物驱后油藏1注4采的2轮内源微生物驱试验。从2011年12月开始分2个周期共计注入激活剂0.05PV,试验区日产液量由482t/d最高增至560t/d,日产油量由18.1t/d最高增至31.5t/d,综合含水率由96.2%下降至93.9%,累积增油量为6243t,采收率提高3.93个百分点,吨增油激活剂成本为643元。现场试验效果证实,利用微生物驱技术进一步提高聚合物驱后油藏采收率具有可行性。
         

        针对大庆油田研究出不同微生物趋向原油的方式以及关键影响因素,明确了微生物降解原油的途径。针对大庆油田低渗透和化学驱后油层开展微生物采油技术研究,对于油层发育好、微生物丰度高的长垣油田老区聚合物驱后油藏,应充分发挥内源微生物成本低的优势,以内源微生物驱为主;对于微生物种类少、部分采油功能菌缺失的外围油田,在充分利用油藏内源微生物的基础上,应补充相应的外源菌,采用内、外源微生物驱技术相结合的方法。已开展的外围特低渗透和聚合物驱后油层先导性试验均取得较好的开发效果,经济效益突出,为中外同类型油藏利用该技术提供了重要的借鉴。针对大庆油田将进一步研发高效微生物驱油体系,不断扩大微生物采油技术在外围油田、化学驱后油藏的应用规模。
         

        (侯兆伟,李蔚,乐建君,金锐,窦绪谋.大庆油田微生物采油技术研究及应用[J].油气地质与采收率,2021,28(02):10-17.)
         

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