微生物采油的方法

微生物采油的方法

1微生物提高采收率的方法在世界范圍內(nèi)，傳統(tǒng)開(kāi)采只能開(kāi)采30%40%的地下原油。如何提高采收率,從地下采出更多原油,一直是世界上許多國(guó)家不斷研究的課題。直到1926年Beekman提出細(xì)菌能采油至今,經(jīng)過(guò)70多年的發(fā)展,微生物清蠟和降低重油粘度、微生物選擇性封堵地層、微生物吞吐、微生物強(qiáng)化水驅(qū)等已成為一項(xiàng)成熟的提高采收率技術(shù)。80年代,美國(guó)和前蘇聯(lián)的微生物采油技術(shù)已進(jìn)入礦場(chǎng)試驗(yàn)階段,而且美國(guó)1991年把微生物采油列為傳統(tǒng)的熱驅(qū)、化學(xué)驅(qū)、氣驅(qū)之后的第四種提高采收率的方法,并在許多油田中應(yīng)用,取得了投入產(chǎn)出比為1∶5的好效果。我國(guó)從60年代就開(kāi)始進(jìn)行微生物采油技術(shù)研究,但進(jìn)展較慢。進(jìn)入90年代,我國(guó)在某些油田相繼開(kāi)展了微生物采油的研究和應(yīng)用,取得了一定的成效。目前,國(guó)內(nèi)外微生物提高采收率方式大致有兩種。一類(lèi)是地面法,在地面建立發(fā)酵反應(yīng)罐,為微生物提供必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),通過(guò)微生物代謝作用產(chǎn)生生物產(chǎn)物(主要是生物表面活性劑和生物聚合物),將生物產(chǎn)物注入地層從而達(dá)到提高采收率的目的。這種工藝特點(diǎn)是發(fā)酵在地面進(jìn)行,所以微生物生長(zhǎng)和代謝不受地層的影響。另一類(lèi)是地下法(油層法),指直接將微生物注入到油層,使其在油層中產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物,只要供給微生物足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)速度就會(huì)大于被微生物降解的速度。此種工藝特點(diǎn)是驅(qū)油持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)且施工成本低。微生物采油有明顯的特點(diǎn)。首先,微生物以水為生長(zhǎng)介質(zhì),以質(zhì)量較次的糖蜜作為營(yíng)養(yǎng),實(shí)施方便,可從注水管線(xiàn)或油套環(huán)形空間將菌液直接注入地層,不需對(duì)管線(xiàn)進(jìn)行改造和添加專(zhuān)用注入設(shè)備;由于微生物在油藏中可隨地下流體自主移動(dòng),作用范圍比聚合物驅(qū)大,注入井后不必加壓,不損傷油層,無(wú)污染,提高采收率顯著。其次以吞吐方式可對(duì)單井進(jìn)行微生物處理,解決邊遠(yuǎn)井、枯竭井的生產(chǎn)問(wèn)題,提高孤立井產(chǎn)量和邊遠(yuǎn)油田采收率;再有選用不同的菌種,微生物可解決油井生產(chǎn)中多種問(wèn)題,如降粘、防蠟、解堵、調(diào)剖,最后提高采收率的代謝產(chǎn)物在油層內(nèi)產(chǎn)生,利用率高,且易于生物降解,具有良好的生態(tài)特性。微生物采油由于其成本低、效果好、無(wú)污染,愈來(lái)愈受到人們廣泛的重視。2產(chǎn)生有利于提高采收率的代謝產(chǎn)物微生物采油是將地面分離培養(yǎng)的微生物菌液和營(yíng)養(yǎng)液注入油層,或單獨(dú)注入營(yíng)養(yǎng)液激活油層內(nèi)微生物,使其在油層內(nèi)生長(zhǎng)繁殖,產(chǎn)生有利于提高采收率的代謝產(chǎn)物,以提高油田采收率的方法。微生物采油是技術(shù)含量較高的一種提高采收率技術(shù),不但包括微生物在油層中的生長(zhǎng)、繁殖和代謝等生物化學(xué)過(guò)程,而且包括微生物菌體、微生物營(yíng)養(yǎng)液、微生物代謝產(chǎn)物在油層中的運(yùn)移,以及與巖石、油、氣、水的相互作用引起的巖石、油、氣、水物性的改變,深入研究作用機(jī)理顯得尤為重要。2.1微生物作用后原油高碳烴密度變化微生物以石油中正構(gòu)烷烴作為碳源而生長(zhǎng)繁殖,從而改變?cè)偷奶兼溄M成。微生物不斷老化,改變了石蠟基原油的物理性質(zhì),影響了原油液或固相的平衡,降低了石蠟基原油的臨界溫度和壓力。微生物的增加能大大減少儲(chǔ)層、井眼和設(shè)備表面的原油結(jié)蠟的溫度和壓力。微生物生長(zhǎng)時(shí)釋放出的生物酶,可降解原油,使原油碳鏈斷裂,高碳鏈原油變?yōu)榈吞兼溤?使重組分減少,輕質(zhì)組分增加,凝固點(diǎn)和粘度均可降低,不僅改善原油在油層中的流動(dòng)性,而且會(huì)使原油品質(zhì)得到改善。大港油田、青海油田重復(fù)試驗(yàn)證明微生物作用后原油高碳烴密度減少,原油組成改變。東濮凹陷胡狀集油田19塊進(jìn)行微生物現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn),對(duì)胡19-6、胡19-28、胡19-14三口井注微生物前、后采出原油的物理性質(zhì)進(jìn)行全烴色譜分析,注微生物后采出原油中低碳數(shù)正構(gòu)烷烴增加而高碳數(shù)正構(gòu)烷烴相減少。胡19塊3口井注入微生物僅1個(gè)月,采出原油的凝固點(diǎn)降低了0.5~2.0℃,粘度降低了16.0~31.2mPa·s。2.2改變?cè)万?qū)油環(huán)境2.2.1微生物活性劑的組成微生物所產(chǎn)生的表面活性劑會(huì)降低油水界面張力,減小水驅(qū)油毛管力,提高驅(qū)替毛管數(shù)。同時(shí)生物表面活性劑會(huì)改變油藏巖石潤(rùn)濕性,從親油變成親水,使吸附在巖石表面上的油膜脫落,油藏殘余飽和度降低,從而提高采收率。勝利油田微生物中心用色譜、質(zhì)譜儀聯(lián)機(jī)分析,確定其微生物活性劑組分為十六烷酸、十七烷酸和十八烷酸。遼河油田的李牧等,用滴定法測(cè)得產(chǎn)活性劑菌23-1在含原油的培養(yǎng)基中發(fā)酵后,表面活性劑含量為2.6%,23-1菌水基培養(yǎng)后使蒸餾水的表面張力從76mN/m降為39mN/m。2.2.2增加石油的滲透率,提高兩水體積大多數(shù)微生物在代謝過(guò)程中都產(chǎn)生氣體,如二氧化碳、氫氣、甲烷等,這些氣體能夠使油層部分增壓并降低原油粘度,提高原油流動(dòng)能力。溶解巖石中的碳酸鹽,增加滲透率;使石油膨脹,其體積增大,有利于驅(qū)出原油,增加產(chǎn)量。同時(shí)氣泡的賈敏效應(yīng)還會(huì)增加水流阻力,提高注入水波及體積。以青海7個(gè)泉油田為研究對(duì)象,菌種從遼河油田、塔里木油田、江漢油田等大量油田水樣中分離,試驗(yàn)結(jié)果,甲烷占4.57%,乙烷占3.10%,丙烷占4.25%,二氧化碳占0.82%,氮?dú)庹?1.3%,未知?dú)怏w占25.6%。2.2.3有機(jī)溶劑。在雙礦生物產(chǎn)生的酸主要是相對(duì)低分子質(zhì)量的有機(jī)酸(甲酸,丙酸),也有部分無(wú)機(jī)酸(即硫酸),它們能溶解碳酸鹽,一方面增加孔隙度,提高滲透率,另一方面,釋放二氧化碳,提高油層壓力,降低原油粘度,提高原油流動(dòng)能力。產(chǎn)生的醇、有機(jī)酯等有機(jī)溶劑,可以改變巖石表面性質(zhì)和原油物理性質(zhì),使吸附在孔隙巖石表面的原油被釋放出來(lái),并易于采出地面。何正國(guó)等的研究結(jié)果表明微生物作用原油主要產(chǎn)生乙酸、丙酸,另外還有其它幾種短鏈有機(jī)酸,與此同時(shí),微生物還產(chǎn)生兩種未知醇類(lèi),這些都是微生物在發(fā)酵原油過(guò)程中的代謝產(chǎn)物,它們有利于改善原油粘度,類(lèi)似輕度酸化,增加巖石孔隙度,從而提高原油量。2.2.4提高掃油效率在油藏高滲透區(qū)的生長(zhǎng)繁殖及產(chǎn)生聚合物,使其能夠有選擇地堵塞大孔道,增大掃油系數(shù)和降低水油比。在水驅(qū)中增加水的粘度,降低水相的流動(dòng)性,減少指進(jìn)和過(guò)早的水淹,提高波及系數(shù),增大掃油效率。在地層中產(chǎn)生的生物聚合物,能在高滲透地帶控制流度比,調(diào)整注水油層的吸水剖面,增大掃油面積,提高采收率。2.3改變碳?xì)浠衔锏酿s分通過(guò)在巖石表面上的生長(zhǎng)占據(jù)孔隙空間,用物理的方法驅(qū)出石油,改變碳?xì)浠衔锏酿s分。微生物能粘附到巖石表面,在油膜下生長(zhǎng),最后把油膜推開(kāi),使油釋放出來(lái)。3微生物采收率下降MEOR技術(shù)可以解決很多原油生產(chǎn)問(wèn)題,美國(guó)NPC公司1987年在猶他州A/B油田開(kāi)展微生物清蠟降粘的礦場(chǎng)應(yīng)用最具代表性。單井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,微生物處理后,原油密度由原來(lái)的0.828g/cm3降到0.816g/cm3,原油粘度由原來(lái)的25mPa·s降到15mPa·s,含蠟量由60%降到48%,輕質(zhì)油采收率由40%提高到52%,大大降低了成本。1989年3月全油田開(kāi)始推廣微生物采油技術(shù),至1990年8月整個(gè)油田146口油井均采用微生物采油,第一年后每口井增加原油438.4t,天然氣31.7m3,增加收入7.78萬(wàn)美元,146口井增收1135.9萬(wàn)美元。整個(gè)過(guò)程完成后,單井平均增油4110t,146口井總增油60萬(wàn)t,天然氣155億m3,總增收達(dá)8967.3萬(wàn)美元。4生物表面活性