CN102587875B - 一种用含解磷和固氮菌的组合菌液协同作用来提高原油产量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用含解磷和固氮菌的组合菌液协同作用来提高原油产量开采的方法，将具有解磷作用的假单胞菌发酵液、固氮菌发酵液与具有石油烃降解功能的组合菌液组成的复合微生物菌剂的稀释液经注水井注入油藏内部或通过生产井注入，进行采油，得到原油；所述的复合微生物菌剂为：假单胞菌发酵液、固氮菌发酵液与具有石油烃降解功能的组合菌培养液以1∶1.2∶1.6～8的比例制成的复合微生物菌剂；所述具有石油烃降解功能的组合菌液含有芽孢杆菌、不动杆菌和黄单胞菌，将所述的3种菌单独培养成10⁸-10¹⁰cfu/ml的单菌液，然后等体积混合得到具有石油烃降解功能的组合菌液。本发明方法施工简单、时间短、成本低增产幅度大、采油率高。

Description

一种用含解磷和固氮菌的组合菌液协同作用来提高原油产量的方法

技术领域

本发明属于微生物采油技术领域，具体涉及一种利用含解磷和固氮菌的组合菌液协同作用来提高原油产量开采的方法。

背景技术

石油作为一种不可再生的资源，决定了它是确保国家安全，保证国民经济持续发展和人民生活水平不断提高的不可缺少的重要战略资源。随着经济和现代社会的快速发展，世界石油消耗量急剧增长，国际石油价格不断上涨，石油产品的供需矛盾日趋紧张。因此，石油资源紧缺，对未来人类都是一个最严峻的考验和必须面对的现实。

我国是世界石油资源消耗大国，又是石油资源匮乏的发展中国家。据有关资料显示，我国探明石油储量中可供开采利用的仅有45亿吨左右，占世界总储量的2.61％，未勘探蕴藏量为30.6亿吨，占世界总蕴藏量的1.81％。随着我国经济社会的高度发展，我国石油消费平均以每年5％速度增长，进入21世纪以来，特别是近期(2007年)石油消费量已突破5亿吨，进口原油量已达1.8亿吨。据专家预测，我国到2020年时，每年石油能源供需缺口将达到3亿吨。

目前采油步骤分为一次、二次和三次采油。利用地下岩石自身压力出油叫一次采油，二次采油是注水产生压力出油，但在世界范围内，经过这两种传统工艺只能开采出原始地质储量的30-40％，遗留在底层中的残油仍占60-70％，剩余在油藏中的石油由于吸附在岩石空隙间难以开采，如何提升采收率，便成为油田开发的重中之重。各国都迫切需要一种能提高出油率的三次采油技术，常规的三次采油方法有：热驱，蒸汽驱油，化学驱油(包括表面活性剂驱油和聚合物驱油)以及微生物采油，目前多采用蒸气采油和添加活性剂的化学采油方法，效果好但成本高，而且经过多年的应用，化学采油对地面和地层造成污染、易使原油中的杂质增多。微生物提高石油采收率技术(MicrobialEnhancedOilRecovery，MEOR)是利用微生物在油藏中的生命活动及其代谢产物来提高原油产量的一种生物技术，与其他三次采油技术相比，这一技术具有适用范围广、工艺简单、操作简便、操作方式灵活多变，容易控制、不伤害地层、不污染环境、生态安全、见效快、增产效果持续时间长、实施成本低和经济效益显著等特点，因此受到人们的普遍重视。利用微生物开采枯渴的油层是目前最经济的方法，应用这种方法不仅可以开采出流动的原油，而且可以开采出不动的石油，并能使枯渴井延长寿命。

微生物提高原油采收率技术是利用微生物在油藏中的有益活动，微生物的代谢产物与油藏中液相和固相的互相作用，对原油/岩油/水界面性质的特性作用等，改变原油的某些物理化学特征，改善原油的流动性质，从而提高原油采收率的综合性技术。具体主要包括：微生物在代谢过程中都产生气体，油层部分增压并降低原油黏度，提高原油流动能力；微生物所产生的表面活性剂会降低油水界面张力，减少水驱油主管张力，提高驱替毛管数，同时生物表面活性剂会改变油藏岩石的润湿性，从亲油变成亲水，使吸附在岩石表面上的油膜脱落；微生物产生的有机酸提高渗透率；产生的醇，有机酯等有机溶剂，可以改变岩石表面性质和原油物理性质；产生聚合物，能够有选择地堵塞大孔道，增大扫油系数和降低水油比；微生物能黏附则岩石表面，在油膜下生长，最后把油膜推开，使原油释放出来等。不同的微生物适应地层中各种条件的能力及产生的代谢物不同。另外，不同的生物工程目的所需的微生物代谢产物也有所不同。因此也形成了不同的微生物采油工艺。

微生物驱油提高采收率的重要特征，体现在微生物生命活动的强度和规模。在井下建立繁育和快速适应的最佳生态条件，是影响微生物提高采收率效果的最重要因素。在目前采用的大多数微生物提高原油采收率的工艺技术中，注入的营养物质均渗入到地层的水洗孔隙和水洗带，并在其中形成有利于细菌新陈代谢的条件。地层中微生物一般都需要氮、磷化合物，含氧化合物，含碳化合物，硫，各种微量元素，氢、维生素、二氧化碳等，尤其是要有充足的氮、磷营养物质来保证微生物的高代谢活性，而油藏地层水中的氮、磷营养物质是非常少的，所以氮、磷的含量成为制约它们大量生长的和驱油的限制性因素，因此，对注入地层的微生物必须提供氮、磷等各种营养物质，但是，注入的营养物质不断被微生物消耗及被注入水稀释，营养物浓度降低，在油藏中滞留代谢时间短，与油层岩石和流体作用时间不够，不能充分发挥微生物驱油的优势，难以达到稳定提高原油采收率的目的，因此需要开发和研制一种持续氮、磷营养物质的供给的方法，从而较大幅度地提高驱油效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用含解磷和固氮菌的组合菌液协同作用来提高原油产量开采的方法，该方法通过加入解磷和固氮菌来增加油藏环境中氮、磷营养物质的供给和在油藏中滞留代谢的时间，满足了微生物与油层岩石和流体作用时间对氮、磷营养物质的需求，同时，通过与组合的解烃微生物菌液协同作用，也增加了组合菌的氮、磷营养物质供给，并激活微生物的活性，从而有效地提高了微生物采油技术效果。

本发明所采用的技术方案是：

本发明中所用菌株可通过所附DSM登录号获得。

一种利用含解磷和固氮菌的组合菌液协同作用来提高原油产量开采的方法，将具有解磷作用的假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa，DSMNo.：50069)发酵液、固氮菌(Azotobacterbeijerinckii，DSMNo.：373)发酵液与具有石油烃降解功能的组合菌液组成的复合微生物菌剂的稀释液经注水井注入油藏内部或通过生产井注入，进行采油，得到原油。

本发明提供了一种利用含解磷和固氮菌的组合菌液协同作用来提高原油产量开采的方法，具体按照以下步骤进行：

1)将具有解磷作用的假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa，DSMNo.：50069)发酵液、固氮菌(Azotobacterbeijerinckii，DSMNo.：373)发酵液与具有石油烃降解功能的组合菌培养液组成混合微生物菌剂。

2)将步骤1)得到的混合微生物菌剂的稀释液经注水井注入油藏内部或通过生产井注入，进行采油，得到原油。

本发明的混合微生物菌剂是假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa，DSMNo.：50069)发酵液、固氮菌(Azotobacterbeijerinckii，DSMNo.：373)发酵液与具有石油烃降解功能的组合菌培养液以1∶1.2∶1.6～8的比例制成的复合微生物菌剂。

具有解磷作用的假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa，DSMNo.：50069)发酵液中的磷含量达到了151.67mg/L，发酵液中固氮菌(Azotobacterbeijerinckii，DSMNo.：373)的固氮酶活性为47.35μmolC₂H₄·mL^-1·h^-1。

上述解烃组合菌通过菌体细胞能够以原油中的长链大分子烷烃(C13～C31烷烃)为碳源进行代谢等生命活动，其含有芽孢杆菌(Bacilluscereus，DSMNo.：345)、不动杆菌(Acinetobacterjunii，DSMNo.：6964)和黄单胞菌(Xanthomonascampestris，DSMNo.：3586)。

上述含石油烃降解功能的组合菌培养液是将所述的3种菌单独培养成10⁸-10¹⁰cfu/ml的单菌液，然后等体积混合得到具有石油烃降解功能的组合菌液。

上述含石油烃降解功能组合菌培养液的pH5.0～6.0、脂肽类表面活性剂的含量为2.1～5.8g/L、表面张力为35～47mN/m。

使用时，用水将具有石油烃降解功能的组合菌菌剂原液稀释3～9倍，制成混合菌制剂稀释液。选择一个适合微生物驱油的注水采油区块，将得到的混合微生物菌剂的稀释液经注水井注入油藏内部或通过生产井注入，进行采油，得到原油。

上述的油藏参数是埋深为500～3000m、温度＜90℃、矿化度＜150000mg/L、渗透率＞0.05μm²、残余油饱和度＞30％。

上述石油烃降解功能的组合菌的培养液是能够培养上述石油降解菌的营养液，其培养液的配方为：糖蜜10-30g/L，尿素5-10g/L，酵母提取物0.5-1.0g/L，pH7.0-7.5。

上述步骤2)中混合微生物菌剂的稀释液的注入量具体可以是0.07PV(PV是注入体积倍数，即为所注入的体积是地层孔隙体积的倍数)。

本发明对原有的微生物采油技术的改进涉及：通过加入解磷和固氮菌来增加氮、磷营养物质的供给，并与解烃组合菌产生协同作用，从而增加氮、磷营养物质的供给和在油藏中滞留代谢的时间，足以满足解烃混合菌生长之需，并且延长了与油层岩石和流体作用时间的要求，激活微生物的活性，这样可以最大限度地发挥微生物的生长代谢功能，从而有效地提高了采油技术效果，所以在注入该混合菌剂的同时不需要另加入大量营养液。同时，通过利用烃类降解微生物产生乳化剂、表面活性剂和酸等，对原油起到乳化和降粘作用，增强了对原油中沥青等重组分烃类的降解作用，从而使原油粘度降低，流动性增加，提高了原油产量。从下列实施例中可见，本发明方法施工简单、时间短、成本低、增产幅度大、采油率高。

采用本发明的方法，通过加入解磷和固氮菌来增加氮、磷营养物质的供给，并与解烃组合菌产生协同作用，从而增加氮、磷营养物质的供给和在油藏中滞留代谢的时间，激活微生物的活性，从而可以最大限度地发挥微生物的生长代谢功能，有效地提高了原油产量。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

在人造或天然岩心模拟的油藏条件下进行模拟驱油试验，来确定最佳的注入解磷菌、固氮菌与具有石油烃降解功能的组合菌培养液组成混合微生物菌剂的用量，为现场应用提供参考。现场应用步骤如下：

将假单胞菌发酵液、固氮菌发酵液与具有石油烃降解功能的组合菌培养液以1∶1.2∶1.6～8的体积比例制成复合微生物菌剂。

所述单胞菌发酵液、固氮菌发酵液的制备方法如下：选取纯化后的假单胞菌和固氮菌其中之一，将其单一菌落的菌株接入液体种子培养基，菌株摇床时，温度30～35℃，周期48h，转速130r/min。液体种子培养基的组成为：20g的葡萄糖，5g的蛋白胨，3g的酵母提取物，5g的NaCl，1L的蒸馏水，pH7.5。液体发酵培养液：糖蜜10-30g/L，尿素5-10g/L，酵母提取物0.5-1.0g/L，pH7.0-7.5。发酵培养条件及制备方法：发酵培养采用215m³生物发酵罐发酵，培养温度30～35℃，通风量：每立方米液体发酵培养液0.11～0.15m³。搅拌速度75r/min，pH值用缓冲液自动控制在7.0～7.2，以1％(重量/重量)的接种量，接入假单胞菌或固氮菌种子液，周期48h，发酵结束后，菌浓达到10⁹cfu/ml以上，即得到假单胞菌或固氮菌的菌体发酵液。

假单胞菌发酵液在改良PKO培养基中(Ca₃(PO₄)2含量为5.0g，)培养后，解磷活性最高，有效磷含量达到了151.67mg/L，纯化得到的固氮菌，利用乙炔还原法检测固氮酶活性，其活性为47.35μmolC₂H₄·mL^-1·h^-1。

上述具有石油烃降解功能的组合菌培养液，通过菌体细胞，能够以原油中的长链大分子烷烃(C13～C31烷烃)为碳源进行代谢等生命活动，具有石油烃降解功能的组合菌培养液含有芽孢杆菌、不动杆菌和黄单胞菌；将所述的3种菌单独培养成10⁸～10¹⁰cfu/ml的单菌液，然后等体积混合得到。

上述单菌液的制备方法如下：

分别选取纯化后的芽孢杆菌、不动杆菌和黄单胞菌3种菌株中的其中一种菌，将其接入液体种子培养基，进行摇床培养，培养温度30～35℃，周期48h，转速130r/min。

液体种子培养基的组成为：20g的葡萄糖，5g的蛋白胨，3g的酵母提取物，5g的NaCl，1L的蒸馏水，pH7.5。

液体发酵培养液：糖蜜10-30g/L，尿素5-10g/L，酵母提取物0.5-1.0g/L，pH7.0-7.5。

发酵培养条件及制备方法：发酵培养采用215m³生物发酵罐发酵，培养温度30～35℃，通风量：每立方米液体发酵培养液0.11～0.15m³。搅拌速度75r/min，pH值用缓冲液自动控制在7.0～7.2，以1％(重量/重量)的接种量，分别接入芽孢杆菌、不动杆菌和黄单胞菌种子液，周期48h，发酵结束后，菌浓达到10⁹cfu/ml以上，即得到芽孢杆菌、不动杆菌和黄单胞菌3种菌株菌体各自的单菌液。

上述含石油烃降解功能组合菌培养液的pH5.0～6.0、脂肽类表面活性剂的含量为2.1～5.8g/L、表面张力为35～47mN/m。生物表面活性剂是微生物代谢产生的一种具有表面活性的两性分子，分为糖脂、脂肽、脂蛋白、磷脂以及多聚糖脂等不同种类。从油藏环境中筛选培养可以产生物表面活性剂的微生物(主要是假单胞菌和芽孢杆菌)，其代谢产生的生物表面活性剂主要为糖脂和脂肽两大类。由于它们具有生物相容性、生物降解性、较高的表面活性及抗菌活性而被广泛重视。可以将水的表面张力降低。石油烃降解功能组合菌的代谢产物具有降低表面张力的作用，可以将发酵液表面张力从最初的72.6mN.m-1降到46.3mN.m-1，生物表面活性剂对油藏的直接作用主要表现在通过降解原油，使原油粘度降低，从而使原油变得易于流动。组合菌菌株代谢产物经薄层层析分析初步鉴定为脂肽类生物表面活性剂，红外光谱定性该生物表面活性剂属于环脂肽类表面活性剂。因此，组合菌培养液本身就含有脂肽类生物表面活性剂，不仅如此，还可以产酸、产气。

使用时，用水将复合微生物菌剂原液以体积比例稀释3～9倍，制成混合微生物稀释液。选择一个适合微生物驱油的注水采油区块，将得到的混合菌制剂稀释液经注水井注入油藏内部或通过生产井注入，其用量可由该区块油藏内部地层孔隙体积进行估算，注入量具体可以是0.07PV(PV是注入体积倍数，即为所注入的体积是地层孔隙体积的倍数)。关井5-10天后重复上述步骤，每10天检测一次受益油井产出液的pH值、表面张力、菌浓和油产量诸项目，与施工前数据比较，达到跟踪监测的目的，直至发现无明显增产效果为止。

上述的油藏参数是埋深为500～3000m、温度＜90℃、矿化度＜150000mg/L、渗透率＞0.05μm²、残余油饱和度＞30％。

通过本实施例的油井加注实施例1得到的混合微生物菌剂，关井7天后开井恢复生产，日产油从2.2吨/天上升到2.9吨/天，增油效果明显，而且增产可以持续一年以上。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用含解磷和固氮菌的组合菌液协同作用来提高原油产量开采的方法，其特征在于：将具有解磷作用的假单胞菌发酵液、固氮菌发酵液与具有石油烃降解功能的组合菌液组成的复合微生物菌剂的稀释液经注水井注入油藏内部或通过生产井注入，进行采油，得到原油；所述的复合微生物菌剂为：假单胞菌发酵液、固氮菌发酵液与具有石油烃降解功能的组合菌培养液以体积比1∶1.2∶1.6～8的比例制成的复合微生物菌剂；所述具有石油烃降解功能的组合菌液含有芽孢杆菌、不动杆菌和黄单胞菌，将所述的3种菌单独培养成10⁸-10¹⁰cfu/ml的单菌液，然后等体积混合得到具有石油烃降解功能的组合菌液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：使用时，用水将复合微生物菌剂原液按照体积比例稀释3～9倍，制成混合菌制剂稀释液；选择一个适合微生物驱油的注水采油区块，将得到的混合菌制剂稀释液经注水井注入油藏内部或通过生产井注入，进行采油，得到原油。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的油藏参数是埋深为500～3000m、温度＜90℃、矿化度＜150000mg/L、渗透率＞0.05μm²、残余油饱和度＞30％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述石油烃降解功能组合菌的液体发酵培养液的配方为：糖蜜10-30g/L，尿素5-10g/L，酵母提取物0.5-1.0g/L，pH7.0-7.5。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述复合微生物菌剂的稀释液的注入量是0.07PV，PV是注入体积倍数，即为所注入的体积是地层孔隙体积的倍数。