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利用微生物提高高含水期稠油油藏采收率研究_徐豪飞

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利用 微生物 提高 含水 油油 收率 研究 徐豪飞
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第 42 卷第 1 期2013 年 1 月应 用 化 工2 013收稿日期 : 2012改稿日期 : 2012 国家科技重大专项资助项目 ( 2011者简介 : 徐豪飞 ( 1984 - ) , 男 , 湖南常德人 , 西南石油大学在读博士研究生 , 师从叶仲斌教授 , 从事提高采收率理论与技术研究 。电话 : 13438171681, E - 26. 施雷庭1, 叶仲斌1, 张健2, 王大威2, 吕鑫2( 1. 西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 , 四川 成都 610500;2. 海洋石油高效开发国家重点实验室 , 北京 100027)摘 要 : 田原油粘度大 , 边底水较发育 , 无水采油期短 , 含水率上升较快 。根据油藏特点 , 通过室内物理模拟实验 , 研究了微生物提高稠油油藏高含水期采收率的能力 。结果表明 , 微生物体系能够有效的提高采收率 , 当含水率达到 98%时 , 注入 0.3 生物 C 体系 , 采收率增幅为 3.78%; 当增加注入量为 0. 6 , 采收率增幅显著提高 , 为 14.4%。微生物在油藏环境下能很好的繁殖生长 , 并通过代谢产物改变原油性质 , 使油水界面张力下降了31.48%, 原油粘度下降了 26.35%。关键词 : 微生物 ; 提高采收率 ; 稠油油藏 ; 高含水期中图分类号 : 3; 57 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 -3206( 2013) 01 -0015 -03of in by L 1. il 10500, 2. 00027, B in on to of of in 8%, to . 3 PV .78%; as 0.6 , 4. 4%) . In of by 1.48% of 6.35%. 主要集中在松辽盆地 、南阳盆地以及渤海湾盆地等 12 个盆地[ 1渤海盆地储层原油粘度分布范围较广 , 多数在 50 少数甚至超过 300 s[ 3]。陆地油田稠油开采通常采用热力采油 、化学驱等技术[ 4 然而渤海油区由于其复杂的油藏地质特征以及海上平台对开采工艺的限制 , 陆地稠油开采技术对于渤海稠油藏具有一定的约束性[ 6]。根据国内稠油分类标准( 6169—1995) 以及中外 364 个已实施提高采收率区块油藏的静动态数据统计表明 , 渤海油区属于普通稠油藏 , 其中适宜聚合物驱和微生物驱的储量较大[ 7]。微生物驱提高采收率技术主要是利用微生物在地层中繁殖和其代谢产物 , 降低原油的粘度 , 改善原油的流动性 , 从而达到提高采收率的目的 , 已经成功应用于单井吞吐 、调剖 、降粘等方面[ 8同时 , 许多国内外先导性试验结果表明[ 11 微生物驱能够经济有效地延长油田开采周期 , 提高采收率 。因此 ,应用化工 第 42 卷本文针对 田原油粘度大 、边底水较发育 、无水采油期短 、含水率上升较快 、产出液含水率较高 、波及系数低以及驱油效率差等特点 , 利用物理模拟等实验 , 研究分析了微生物技术在稠油藏高含水时期提高原油采收率的能力 。1 实验部分1.1 材料与仪器菌种 , 南开大学生命科学学院分子微生物学与技术教育部重点实验室提供的好氧菌 3 和厌氧菌 4 株菌均为单菌 , 能够以石油烃为碳源生长 , 好氧菌代谢产生的生物表面活性物质较多 , 厌氧菌能够以胶质为唯一碳源生长 , 降解大分子石油烃 ; 培养基由 油以及甘油等按照一定的比列配制而成 ; 实验用油由 田产出脱水脱气原油添加适当比例煤油混合而成 , 55 ℃ 下粘度为210 s; 实验用水为 田水源井水 , 矿化度为 4 013 , 离子组成 ( ) : K+1 265. 0,7.30, 30.06, 80.1, 9.61, 708.6, 210.07, 使用前用 0. 45 μm 的滤膜精细过滤水中杂质 。60D 微量泵 ; 度计 ;转滴界面张力仪 ; 精密压力传感器 ; 恒温箱 。1.2 微生物驱油物模实验利用胶结人造岩心模拟 藏储层 , 岩心为长 30 宽 4.5 高 4.5 长方体 , 平均气测渗透率 2 300 本实验步骤 : ①将岩心抽真空饱和地层水 6 ②装填岩心 , 放入55 ℃恒温烘箱 , 加载围压以及回压 , 以变流速注入饱和原油 , 直至不出水为止 , 计算含油饱和度并老化岩心 3 d; ③水驱油阶段 : 以 1 mL/速注入地层水 , 当产出液含水率超过 98%后再持续注入约 1 转注微生物 ; ④注微生物 : 以 1 mL/速注入微生物与培养基的混合溶液 ( 微生物体系 ) , 注入结束后封闭岩心两端 , 在 55 ℃下作用 5 d; ⑤后续水驱 : 以 1 mL/速注入地层水 , 当产出液含水率超过 98% 后再持续注入约 1 层水 , 停止注入并计算采收率 。1.3 微生物降低界面张力的能力将后续水驱出的原油乳状液进行破乳脱水 , 测定脱油水的界面张力值[ 15], 分析微生物体系降低油水界面张力的能力 。将脱油水置于油藏温度( 55 ℃) 的烘箱中恒温 24 h, 使用旋转滴界面张力仪测定 , 将待测溶液充填玻璃毛细管内 , 再移入油珠 ,密闭毛细管 。调整仪器转速 , 待温度上升至油藏温度后进行测定 。1.4 微生物对原油粘度的影响将后续水驱出的原油乳状液进行破乳脱水 , 测定经微生物作用后的原油粘度[ 15], 分析微生物体系的降粘效果 。使用表观粘度计 , 设定温度 55 ℃, 剪切速率为 7.34 s-1, 分别读取 3, 5, 8 度值 , 求平均值 。2 结果与讨论2.1 微生物体系提高采收率的能力2.1.1 组合类型对驱油效果的影响 三组岩心分别注入 0.3 同组合类型的微生物体系 , 3 种微生物体系在高含水时期提高稠油油藏采收率的能力见表 1。表 1 不同体系组合类型驱油实验结果 of of 系组成 水驱 98%时采收率 /% 最终采收率 /% 采收率增幅 /%A 1 号菌液 ∶ 培养基 =2∶4 18.53 20.39 1.97B 2 号菌液 ∶ 培养基 =2∶2 18.87 20.65 2.23C 2 号菌液 ∶ 培养基 =2∶1 18.18 22.20 3.78空白水驱实验 18.42 18.42 -注 : 1 号菌液 : 1∶1∶1∶ 1, 2 号菌液 : 1∶ 1∶ 2∶ 2。采收率增幅 = 微生物驱油实验最终采收率- 空白水驱实验最终采收率 。由表 1 可知 , 当产出液含水率在 98% 时 , 一次水驱采收率约为 18%, 表明还有大量的剩余油没有被水驱出 。而在注入微生物体系之后 , 各组岩心采收率均有一定增长 , 其中体系 C( 2 号菌液 ∶ 培养基=2∶ 1) 的采收率增幅最大 , 对比空白岩心提高了3.78%。体系 B 和体系 C 都为 2 号菌液 , 由于 2 号菌液中好氧菌 3 含量相对厌氧菌 量61第 1 期 徐豪飞等 : 利用微生物提高高含水期稠油油藏采收率研究较多 , 则体系中容易生成较多的表面活性物质乳化原油[ 16], 能更有效的提高原油采收率 ; 但在相同用量情况下 , 体系 B 采收率增幅为 2. 23% 小于体系 . 78%, 因此增加培养基的含量 ( 菌液含量减少 ) , 会影响微生物的作用效果 , 降低其提高采收率的能力 。体系 A 中培养基的含量最多 , 对应其菌液含量最少 。但由于 1 号菌液中厌氧菌 降解稠油中的胶质 、沥青质等烃重质组分 , 与好氧菌3 共同作用 , 起到改善原油品质 、降粘的作用[ 17], 也能一定程度的提高采收率 。2.1. 2 注入量对驱油效果的影响 分别注入0.3 . 6 生物 C 体系 , 微生物体系注入量对提高采收率的影响见表 2。表 2 不同注入量驱油实验结果 of 系组成 水驱 98%时采收率 /% 最终采收率 /% 采收率增幅 /%0.3 2 号菌液 ∶ 培养基 =2∶1 18.18 22.20 3.780.6 2 号菌液 ∶ 培养基 =2∶1 18.96 32.82 14.40空白水驱实验 18.42 18.42 -由表 2 可知 , 注入微生物 C 体系 0. 3 , 采收率增幅为 3.78%; 注入 0. 6 , 采收率增幅达到 14.4%。因此 , 增大微生物体系的注入量 , 其提高采收率的能力也大幅度增加 。说明微生物在地层中能够很好的发挥其作用 , 通过繁殖和代谢产物 , 有效的乳化原油 、降解烃重质组分 , 达到进一步动用剩余油的目的 。2.2 微生物作用前后界面张力的变化驱替实验结束后 , 将微生物 C 体系 ( 2 号菌液 ∶培养基 =2∶ 1) 作用后的原油乳状液破乳 , 得到脱油水 , 其界面张力见表 3。表 3 微生物作用前后界面张力值 of mN·m-1)界面张力降低率/%空白水样 12.07 - 7.0微生物 C 水样 8.27 31.48 6.2由表 3 可知 , 没有加入菌液作用的空白水样的油水界面张力为 12. 07 mN/m, 而经过微生物 C 体系作用后的脱油水界面张力值下降至 8. 27 mN/m,其界面张力降低了 31. 48%。说明菌液繁殖 、代谢过程中产生了表面活性物质 ; 同时 , 菌液作用前的空白水样 约为 7, 而菌液作用后的脱油水 有所下降 , 也说明菌液繁殖 、代谢过程中产生了有机酸等物质[ 16, 182.3 微生物作用前后脱水原油粘度的变化驱替实验结束后 , 将微生物 C 体系 ( 2 号菌液 ∶培养基 =2∶ 1) 作用后的原油乳状液破乳 , 得到脱水油 , 其粘度见表 4。由表 4 可知 , 模拟油在 55 ℃ 下的粘度为210.6 s, 经过微生物 C 体系作用后的脱水油粘度下降了 26. 35%, 为 155. 1 s。说明微生物能降解稠油中的胶质 、沥青质等烃重质组分 , 改变原油品质 , 降低原油粘度[ 19 使其在后续水驱过程中更容易流动 。表 4 微生物作用前后粘度值 度 /s 降粘率 /%空白油样 210.6 -微生物 C 油样 155.1 26.353 结论微生物体系通过自身的繁殖代谢作用 , 能够产生表面活性物质以及降解稠油重质组分 , 达到改善原油性质的目的 , 有效的在水驱稠油高含水时期提高采收率 。在模拟油藏条件下 , 微生物能够很好的生长 , 经过其作用后的油水界面张力下降了31.48%, 原油粘度下降了 26. 35%; 增加微生物 .6 , 采收率增幅达到 14.40%。因此 , 针对 田 , 在水驱高含水时期运用微生物技术能够有效的增加原油产量 , 具有一定的提高采收率的可行性 。参考文献 :[ 1] 冯岸洲 , 张贵才 , 葛际江 , 等 . 表面活性剂体系改善稠油藏注蒸汽开发效果研究进展 [ J] . 油田化学 ,2012, 29( 1) : 122 2] 张怀文 , 周江 . 稠油 [ J] . 新疆石油科技 , 2011, 21( 2) :78 3] 周守为 . 海上油田高效开发新模式探索与实践 [ M] .北京 : 石油工业出版社 , 2007.[ 4] 程亮 . 渤海稠油油藏润湿性变化及其对渗流特征影响研究 [ D] . 成都 : 西南石油大学 , 2011.[ 5] 吕敏捷 . 含水稠油降粘技术研究 [ D] . 北京 : 中国石油大学 , 2011.[ 6] 周守为 . 海上油田高效开发技术探索与实践 [ J] . 中国工程科学 , 2009, 11( 10) : 55( 下转第 21 页 )71第 1 期 王栋等 : 1, 2 3 d] 异噻唑 3H) 乙烷 2, 2’[ J] . 1994, 29( 10) : 743 6] , , , et of , 2on J] . 1985( 1) : 13 7] , on J] . 998( 429) : 103 8] , . 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