CN101240703A - 本源微生物驱采油方法 - Google Patents
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Abstract
一种本源微生物驱采油方法，第一阶段：好氧发酵阶段，注水井近井地带需氧的和兼性厌氧的烃氧化菌被激活，由于烃类的部分氧化，产生醇、脂肪酸、表面活性剂、CO2、生物多糖和其它产物；这些物质一方面是原油释放剂，另一方面，用作厌氧微生物(包括产甲烷菌)的营养源；第二阶段：厌氧发酵阶段，产甲烷菌在缺氧的油藏深部被激活，产生CH4、CO2和其他物质，这些物质在溶于油后，就会增加油的流动性，进而提高采收率；该过程中，生物产生的同位素轻甲烷与总甲烷的比例增加。
Description
技术领域
本发明属于采油方法，特别涉及一种本源微生物驱采油方法。
背景技术
本源微生物是指存在于油藏中较为稳定的微生物群落。本源微生物驱油方法是应用在注水开发2年以上的油藏中的生物采油技术。这些油藏在注水过程中无意将地表水中的各种微生物带入油藏，也有的细菌是在油藏形成过程中就已经存在。由于细菌种类的差异，有的不适应环境而死亡，有的转入休眠状态，也有的细菌通过自身调节而适应了恶劣的地层环境，并利用地层中有限的营养进行缓慢的生长，阻碍本源微生物大量繁殖的主要因素是缺乏足够的营养，如氮源、磷源。分析其原因主要有两个：①本源微生物数量，尤其是厌氧菌数量增加幅度相对较低(相对于好氧菌)；②有益菌的激活力度不够，不能大量繁殖表面活性剂、多糖等物质，起不到明显地降解原油、改善油藏生态系统和油水性质、提高剩余油流动性能和采收率的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种本源微生物驱油方法。该方法是以这部分微生物为基础，在注水中引入空气、含磷源和含氮源的矿物质无机盐，激活它们，在油藏中发酵，发酵过程共分两个阶段。
本发明的技术方案是：
一种本源微生物驱采油方法，其特征在于：第一阶段：好氧发酵阶段，注水井近井地带需氧的和兼性厌氧的烃氧化菌被激活，由于烃类的部分氧化，产生醇、脂肪酸，表面活性剂、CO2、生物多糖和其它产物；这些物质一方面是原油释放剂，另一方面，用作厌氧微生物(包括产甲烷菌)的营养源；
第二阶段：厌氧发酵阶段，产甲烷菌在缺氧的油藏深部被激活，产生CH4、CO2和其他物质，这些物质在溶于油后，就会增加油的流动性，进而提高采收率；该过程中，生物产生的同位素轻甲烷与总甲烷的比例增加。
所述的本源微生物驱油方法，其特征在于：
注入方案
本方案主要是针对本源菌激活剂类型、用量及注入方案进行优化；第一，增加注入轻质原油一次，使原油注入次数达到3次，补充碳源；第二，增加注入发酵本源菌--烃氧化菌---一次，使菌液注入次数也达到3次，增加地层中源菌数量；
共进行5轮次现场施工，周期为30天，其中第一和第三次的单次注入方案相同，第二、第四和第五次的单次注入方案相同，具体方案如下：
1)第一和第三次的单次注入方案
(1)在Xh内，在X大站注入浓度为0.45％的营养液Xm3，营养剂--磷酸氢二铵--用量为Xkg；同时混以Xm3的空气；
(2)注入完混气营养液后，以正常注水方式在Xh内注入Xm3水，将混气营养液顶入油藏深部；
(3)重复步骤(1)；
(4)重复步骤(2)；
(5)注水井停注24h，然后以正常注水方式连续注水，完成本轮次本源微生物驱现场注入；
2)第二、第四和第五次的单次注入方案
(1)在Xh内，在X大站注入浓度为0.45％的营养液Xm3，营养剂--磷酸氢二铵--用量为Xkg，同时混以Xm3的空气和Xm3轻质原油；
(2)注入完混气营养液后，以正常注水方式在Xh内注入Xm3水，将混气营养液顶入油藏深部；
(3)在Xh内，在X大站注入浓度为0.45％的营养液Xm3，营养剂--磷酸氢二铵--用量为Xkg，同时混以Xm3的空气和Xm3发酵本源菌液---烃氧化菌液，菌种取自注水井返排液，发酵菌液的菌浓度为108-109个/mL，发酵本源菌要求另外提供；
(4)重复步骤(2)；
(5)注水井停注24h，然后以正常注水方式连续注水，完成本轮次本源微生物驱现场注入。
本发明效果是：
本源微生物驱油方法，产甲烷菌在缺氧的油藏深部被激活，产生CH4、CO2和其他物质，这些物质在溶于油后，就会增加油的流动性，进而提高采收率；该过程中，生物产生的同位素轻甲烷与总甲烷的比例增加。
附图说明
图1-3是本源微生物驱油方法的方框图
具体实施方式
实例：
为激活本源菌，首先需进行油层中本源微生物区的详细调查。微生物在油藏中的存在和分布依赖于油藏的构造特征，水交替程度和水化特点。查明油田中微生物的分布不仅有助于解释油田中存在的一些现象，而且在于探索控制微生物的活动以利于提高原油采收率。
油层中微生物种类繁多，如腐生菌、烃氧化菌，在厌氧条件下分解石蜡和脂肪的细菌，在厌氧条件下分解石油形成气态产物的细菌，在厌氧条件下破环石油中含氮化合物的细菌，硫酸盐还原菌等。其中主要分析鉴定硫酸盐还原菌(SRB)，烃氧化菌，产甲烷菌等。
油层本源菌的活性及分布情况随油层条件的变化而异，也随水的渗滤速度而异。在石油沉积自身范围内在经过多年抽汲和注水采油后，细菌的数目和种类明显提高。此外，开放性石油沉积中的本源细菌的活性较封闭性沉积的细菌活性高。注水开发导致SRB数量明显增加，并且在多数情况下，高矿化度地层中SRB的活性和数量较高，而其他菌类则受到抑制。
本源微生物驱油技术适用油藏标准表
| 指标 | 允许取值范围 | 最佳指标 |
| 储层类型 | 陆沉积，砂岩 | / |
| 油层深度，m | 100～4000 | / |
| 油层厚度，m | ≥1 | 3～10 |
| 孔隙度，％ | 12～25 | 17～25 |
| 绝对渗透率，μm2 | ≥0.05 | ≥0.15 |
| 地层压力，MPa | 40 | -- |
| 地层温度，℃ | 20～80 | 30～60 |
| 地层水矿化度，g/L | 300 | 100 |
| 注入水矿化度，g/L | 60 | 30 |
| 地层水和注入水硫酸根浓度，mg/L | 100 | 5 |
| 含水量，％ | 40～95 | 60～85 |
| 地层水H2S浓度，mg/L | 30 | 0 |
| 原油粘度，mPa.s | 10～500 | 30～150 |
| 采油井产液量，m3/d | ≤5 | / |
注：新选区块采用注水开发不应少于2年，能从注水井近井地带采取底层水样，试验区年产油量不少于50000t。
孔店油田二断块北部本源微生物驱注入方案，本源微生物驱扩大试验成果及存在问题
针对孔二北断块高采出(可采储量采出程度已达83.4％)、特高含水(综合含水95.6％)、主力馆二、馆三油层射开程度高(85.0％)，后备资源严重贫乏的现状，如何进一步提高该区的开发效果，是我们研究的重点。为此2001年引进了本源微生物驱油技术，经过可行性论证后，于2001年3月开始现场先导试验，历时4年时间，其实施情况及效果评价如下：
本源微生物驱油试验方案及实施情况
根据2001年度断块的油水井生产情况和注采井网分布，设计孔二北微生物驱先导试验区注入井11口。根据生化参数分析、油藏地质和开发状况，设计2001～2002年每年度各进行5个周期的激活本源菌现场试验，其营养剂和空气用量相同，即每个周期注入营养剂为2800kg，空气6000m3；每年营养剂用量14000kg，空气30000m3。2001～2002年试验过程中连续的生化参数、流体监测和生产动态的跟踪结果表明，本源微生物虽然是被激活了，但活化的力度不够，表现在近井带好氧菌和产甲烷菌数量增加幅度相对较小，生产动态上，油井见效不明显。为此在前两年试验经验的基础上，2003年对原设计方案进行了调整，即本源菌活化剂类型和施工工艺不变，营养剂单次用量为5600kg，空气单次用量6000m3，单次注入发酵本源微生物原菌液5.5m3，年施工5次。2004年开始扩大试验，对设计方案进行了调整，即本源菌活化剂类型和施工工艺不变，营养剂单次用量为7000kg，空气单次用量9000m3，单次注入发酵本源微生物原菌液5.5m3，年施工5次；其中，在第2和第4次施工时增加原油注入，补充碳源，单次注入原油20m3。
因此，2001-2004年共计进行了20次施工，共注入营养剂8.9t，空气136200m3，发酵本源菌液50m3，原油40m3。
本源微生物驱油阶段试验效果评价
本源微生物驱油试验效果主要从以下三个方面进行评价：
1)生化参数评价：注水井近井地带既是好氧又是厌氧区，返排液中本源菌数量以好氧菌为主；油藏深部为厌氧区，油井产出液中微生物数量以厌氧菌为主。通过评价油井产出液中菌的数量较试验前增加的数量级进行分类，共分为三类。根据分类指标，属于一类生化参数的井有16口，占总井数的72％；二类井3口，占14％，三类井3口，占14％。
2)油井生产动态评价：对该断块29口受益油井生产情况逐一进行了分析，根据具体生产情况将29口井分为两大类：第一类为产量上升或减缓递减型的井有12口，占总井数的45％；第二类为保持原递减规律型的井有17口，占55％。
对9口一类井按递减曲线计算了增油量，截止到2005年2月，累计增油17866t。受益油井平均含水下降2％～5％。
3)注水井效果评价：通过对11口注水井的注水曲线和霍尔曲线分析，并结合两口合注井的指示曲线测试结果，分析表明，目前有3口井的井口启动压力因解堵等作用降低，有8口井地层阻力系数因产生多糖和乳化液提高渗流阻力作用而略有上升。
目前存在问题
从以上分析中可以看到，在4年的试验过程中，全区虽然有45％的井不同程度地见到了本源微生物驱油效果，但还有相当一部分受益油井见效不明显或没有见到效果(其中包括强排等因素的影响)，分析其原因主要有两个：①本源微生物数量，尤其是厌氧菌数量增加幅度相对较低(相对于好氧菌)；②有益菌的激活力度不够，不能大量繁殖表面活性剂、多糖等物质，起不到明显地降解原油、改善油藏生态系统和油水性质、提高剩余油流动性能和采收率的目的。因此针对试验中存在的问题，2005年有必要对试验方案再次进行调整。
油水井生产状况
1、注入井的注水状况
2005年1月孔43井由抽油井转为注水井，使注水井数量由11口增加到12口。其中，孔1015井停注，转抽，不再作为注水井。而启动孔1051井为注水井进行正常注水。目前各注水井井况良好。本源微生物驱施工时，这12口注入井执行现配注，即1237m3/d。
2、油井生产状况
2005年1月孔43井由抽油井转为注水井，使受益油井数量由29口减少为28口。目前的28口(13口电泵井，15口抽油机井)生产井均为受益油井，且生产情况正常。在目前11注28采的井网下，一线受益井有20口，其中单向受益井10口，双向受益井7口，多向受益井3口；二线受益井8口，均为单向受益。
目前，试验区日产油量为163.56t，日产液量3513.33m3，综合含水95.43％。四、注入方案
1、注入方案
本次方案调整主要是针对本源菌激活剂类型、用量及注入方案进行优化。孔二北断块2005年本源微生物驱注入方案总体设计思路和注入方案是由俄罗斯科学院微生物研究所专家提供的。在2001～2004年先导试验的基础上，针对试验方案实施过程中存在的问题，2005年进行原油和菌液用量方面的调整：第一，增加注入轻质原油一次，使原油注入次数达到3次，补充碳源；第二，增加注入发酵本源菌(烃氧化菌)一次，使菌液注入次数也达到3次，增加地层中源菌数量。
此次调整方案的实施是预计2005年4月至8月，期间共进行5轮次现场施工，周期为30天，其中第一和第三次的单次注入方案相同，第二、第四和第五次的单次注入方案相同，具体方案如下：
1)第一和第三次的单次注入方案
(1)在16.1h内，在孔大站注入浓度为0.45％的营养液770m3，营养剂(磷酸氢二铵)用量为3500kg；同时混以4500m3的空气。
(2)注入完混气营养液后，以正常注水方式在13.6h内注入650m3水，将混气营养液顶入油藏深部；
(3)重复步骤(1)；
(4)重复步骤(2)；
(5)注水井停注24h，然后以正常注水方式连续注水，完成本轮次本源微生物驱现场注入。
2)第二、第四和第五次的单次注入方案
(1)在16.5h内，在孔大站注入浓度为0.45％的营养液770m3，营养剂(磷酸氢二铵)用量为3500kg，同时混以4500m3的空气和20m3轻质原油。
(2)注入完混气营养液后，以正常注水方式在13.6h内注入650m3水，将混气营养液顶入油藏深部；
(3)在16.2h内，在孔大站注入浓度为0.45％的营养液770m3，营养剂(磷酸氢二铵)用量为3500kg，同时混以4500m3的空气和4.5m3发酵本源菌液(烃氧化菌液，菌种取自注水井返排液，发酵菌液的菌浓度为108-109个/mL，发酵本源菌要求另外提供)。
(4)重复步骤(2)；
(5)注水井停注24h，然后以正常注水方式连续注水，完成本轮次本源微生物驱现场注入。
2、监测要求
在试验期间(2005年4月至8月)，用标准的化学分析法分析产出水中的溶解氧、氨和总磷，周期为1个月。用化学分析法分析半生气成分(CH4，N2，CO2，C2～C5)，周期为2个月，其它指标监测要求见下表。
本源微生物驱油试验监测项目及周期表
Claims (2)
1. 一种本源微生物驱采油方法，其特征在于：第一阶段：好氧发酵阶段，注水井近井地带需氧的和兼性厌氧的烃氧化菌被激活，由于烃类的部分氧化，产生醇、脂肪酸、表面活性剂、CO2、生物多糖和其它产物；这些物质一方面是原油释放剂，另一方面，用作厌氧微生物(包括产甲烷菌)的营养源；
第二阶段：厌氧发酵阶段，产甲烷菌在缺氧的油藏深部被激活，产生CH4、CO2和其他物质，这些物质在溶于油后，就会增加油的流动性，进而提高采收率；该过程中，生物产生的同位素轻甲烷与总甲烷的比例增加。
2. 根据权利要求1所述的本源微生物驱采油方法，其特征在于：
注入方案
本方案主要是针对本源菌激活剂类型、用量及注入方案进行优化；第一，增加注入轻质原油一次，使原油注入次数达到3次，补充碳源；第二，增加注入发酵本源菌--烃氧化菌一次，使菌液注入次数也达到3次，增加地层中源菌数量；
共进行5轮次现场施工，周期为30天，其中第一和第三次的单次注入方案相同，第二、第四和第五次的单次注入方案相同，具体方案如下：
1)第一和第三次的单次注入方案
(1)在Xh内，在X大站注入浓度为0.45％的营养液Xm3，营养剂--磷酸氢二铵--用量为Xkg；同时混以Xm3的空气；
(2)注入完混气营养液后，以正常注水方式在Xh内注入Xm3水，将混气营养液顶入油藏深部；
(3)重复步骤(1)；
(4)重复步骤(2)；
(5)注水井停注24h，然后以正常注水方式连续注水，完成本轮次本源微生物驱现场注入；
2)第二、第四和第五次的单次注入方案
(1)在Xh内，在X大站注入浓度为0.45％的营养液Xm3，营养剂--磷酸氢二铵--用量为Xkg，同时混以Xm3的空气和Xm3轻质原油；
(2)注入完混气营养液后，以正常注水方式在Xh内注入Xm3水，将混气营养液顶入油藏深部；
(3)在Xh内，在X大站注入浓度为0.45％的营养液Xm3，营养剂--磷酸氢二铵--用量为Xkg，同时混以Xm3的空气和Xm3发酵本源菌液---烃氧化菌液，菌种取自注水井返排液，发酵菌液的菌浓度为108-109个/mL，发酵本源菌要求另外提供；
(4)重复步骤(2)；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080813 |