CN104594862A - 一种采用膜生物反应器系统用于微生物采油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膜生物反应器系统用于微生物采油的方法，所述系统主要包括发酵单元、膜组件单元、产物回收单元、储存注井单元。其特征在于：将膜生物反应器系统用于采油微生物的培养，实现连续封闭循环发酵，可原位分离部分代谢产物，降低对微生物的毒害作用，大大提高微生物及其代谢物(表面活性剂)的浓度，将发酵液注入油井可降低原油的界面张力，增加原油流动性，提高原油采收率。本发明工艺简单，易于控制，原油采收效果好，施工成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种微生物采油方法，尤其涉及一种采用膜生物反应器系统用于微生物采油方法。
背景技术
微生物采油，又称微生物强化采油技术(Microbial Enhanccd Oil Rccovery，简称MEOR)，作为三次采油技术中最具前景、绿色可控的提高采收率技术，正受到越来越广泛的关注，与其它采收技术相比，微生物采油具有多方面突出的优势，比如适用范围广、成本低、施工简便、原料来源广泛、不伤害储层、环境友好等，据预测，我国适合于生物驱油技术的地质储量约110亿吨，应用前景十分广阔。
目前，国内外微生物采油的方式大致有两种，一种是地面法，即在地面建立发酵反应系统，将微生物产生的代谢产物注入地层从而达到提高采收率的目的，另一种是地下法，即直接将微生物连同营养液注入到油层，微生物在油藏中运移，生长繁殖产生多种代谢产物作用于原油，实现采收率提高的目的。
美国是最早应用微生物采油技术进行矿场研究的国家，截止到2003年，已有超过400个油田进行了微生物采油的现场实验。俄罗斯从1988年开始在油田进行激活地下本源微生物提高石油采收率的试验，先后在鞑靼、西西伯利亚、巴什基尔等多个油田开展大量矿场试验，应用内源微生物驱油方法，已实现原油增产55万吨，是已报道的增油产量最高的国家，国内也有多个油田进行了微生物采油的矿场试验，包括大庆油田、大港油田、胜利油田、吉林油田等。其中大庆油田截止到2012年底，在长恒过渡带、萨北油田、萨南油田、喇嘛甸油田等区域进行了517口井的微生物吞吐试验，开展了10项(45个井组)微生物驱试验，累计增油达12万吨，实现现场采收率提高3％左右的效果。
微生物的发酵过程，即微生物利用碳源以及其他营养物质，在适宜条件下生长代谢生成发酵产物的过程。常见的发酵代谢产物，如各种酸类、醇类等，在发酵液中累积到一定程度会对微生物产生极大的抑制和毒害作用，进而导致发酵结束，限制发酵长期持续运行。而膜生物反应器可通过亲有机膜对代谢物进行选择性分离，减轻产物对微生物的抑制作用，实现长期封闭循环发酵，进而提高微生物及其代谢产物的累积浓度。
微生物采油技术的核心要互是微生物及其代谢产物，要充分发挥微生物采油的作用，大幅度提高原油采收率，其关键技术在于提高微生物和代谢产物的浓度，长期以来，国内关于微生物采油技术的现有研究主要集中在地下法，通过条件优化、基因工程、化学诱变、种群调控等手段来提高采油微生物性能，强化微生物采油的方法十分广泛，然而地下法始终存在一个难以解决的困境，即恶劣的井下环境不利于微生物生长，难以提高微生物及其代谢物的浓度。事实上地面法由于发酵在地面进行，微生物生长和代谢可不受地层的影响，而且便于控制，也是一个重要的研究方向。
发明内容
本发明基于一种采用膜生物反应器系统，本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种采用膜生物反应器系统用于微生物采油方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明主要包括发酵单元、膜组件单元、产物回收单元、储存注井单元。具体由采油井(1)、储罐(2)、恒温槽(3)、进样口(4)、发酵罐(5)、阀门一(6)、阀门二(7)、循环泵(8)、流量计(9)、膜组件(10)、冷凝管(11)、真空泵(12)、收集瓶一(13)、收集瓶二(14)组成，其特征在于：在采油井附近建立一套地面膜生物反应器系统，将采油微生物与配制好的营养液在发酵罐(5)中发酵培养，同时通过恒温槽(3)将发酵温度控制在最佳温度，通过进料口(4)补加原料。
发酵罐(5)后并联连按两个通路，前期生产累积表面活性产物时，关闭阀门(6)，打开阀门(7)，通过循环泵(8)和流量计(9)，使发酵液流通至膜组件，能过膜的有机组分在下游真空泵(12)的作用下，经冷凝管回收和常温回收至收集瓶(13)和(14)，不能过膜的发酵残液则回流至发酵罐(5)。经过长期封闭连续循环运行，当发酵液中的表面活性产物累积到较高浓度时，则关闭阀门(7)，开启阀门(6)，将富含表面活性物质的高浓度发酵液泵送至储罐(2)，经管道输送至油井，作用于原油和岩石，降低原油的界面张力，增加原油流动性、增加地层压力等，从而提高原油采收率。
在上述方法中：
1、采油微生物为可代谢生成表面活性物质的微生物，包括但不仅限于铜绿假单胞菌、枯草芽孢杆菌、丙酮丁醇梭菌等。
2、发酵罐为夹套式反应器，便于控制发酵温度。
3、膜组件为多层串联平板密封组件。
4、膜组件所采用的膜为聚二甲基硅氧烷(PDMS)渗透汽化复合膜。
5、真空泵为无油真空泵。
6、其他组件为常规标准件。
本发明具有下列优点：
1、经由本发明的实施，在油井旁建立一套膜生物反应器系统，能提高采油微生物的利用率，提高代谢产物(尤其是表面活性物质)的累积浓度，将其注入油井采油，能有效提高原油采收率。
2、经由本发明的实施，所提出的一种膜生物反应器系统用于微生物采油的方法，可原位分离代谢产物，降低发酵产物对于微生物的抑制作用，实现长期封闭循环连续发酵，提高采油微生物的累积浓度。
3、经由本发明的实施，所提出的一种膜生物反应器系统用于微生物采油的方法，可避免将微生物注入到高温高压高盐的恶劣环境下进行培养，大大提高采油微生物的代谢产物，即表面活性物质的产量。
4、经由本发明的实施，所提出的一种膜生物反应器系统用于微生物采油的方法，不但能获得富含表面活性物质的发酵液，还能在膜组件下游收集得到高浓度的渗透产物，可分离提纯用于工业用途，实现资源综合利用。
5、经由本发明的实施，所提出的一种膜生物反应器系统用于微生物采油的方法，充分利用地面资源，减少人工干预，工艺简单，设备少，成本低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的实施工艺流程图。
图中1采油井、2储罐、3恒温槽、4进料口、5发酵罐、6阀门一、7阀门二、8循环泵、9流量计、10膜组件、11冷凝管、12真空泵、13收集瓶一、14收集瓶二
具体实施方式
如图1所示，本发明具体的实施方法如下：
实施例一
图1所示本发明主要由采油井(1)、储罐(2)、恒温槽(3)、进样口(4)、发酵罐(5)、阀门一(6)、阀门二(7)、循环泵(8)、流量计(9)、膜组件(10)、冷凝管(11)、真空泵(12)、收集瓶一(13)、收集瓶二(14)组成。
首先关闭阀门一(6)和阀门二(7)，将预先配制好的培养基加入到发酵罐(5)中，调节恒温槽(3)温度，将发酵液温度控制在35℃，再将培养好的铜绿假单胞菌液接种至发酵罐(5)中。待发酵运行24h后，开启阀门二(7)，运行循环泵(8)，通过流量计(9)控制发酵液流量在120L/h，实现发酵液在膜组件上游的循环；同时开启真空泵(12)，使部分能过膜的亲有机组分在压差作用下，经冷凝固(11)冷凝回收在收集瓶(13)(14)中。
当发酵液中代谢物，尤其是表面活性剂累积到一定程度，且微生物活性大大下降时，关闭阀门二(7)，开启阀门一(6)，将富含代谢物(尤其是表面活性剂和各种代谢酸)的发酵液泵送至储罐(2)中，经由管线输送至井下，与原油和岩石作用，降低原油的界面张力，增加原油流动性、增加地层压力等，提高原油采收率。
实施例二
按照实施例一进行，但采油微生物为枯草芽孢杆菌，其余同实施例一。
实施例三
按照实施例一进行，但采油微生物为丙酮丁醇梭菌，其余同实施例一。
实施例四
按照实施例一进行，但采油微生物为地衣芽孢杆菌，其余同实施例一。
本发明工艺简单，操作简便，设备投入少，采油效果好，能广泛用于适合微生物采油的原油开采现场，上述实施例是针对本发明可行的具体说明，并未限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明的等效实施或变更，均应包含在本案专利范围内。将该系统用于采油微生物的培养，降低产物对微生物的抑制作用，实现连续封闭循环发酵，提高微生物及其代谢物的浓度，再将高浓度的发酵液注入油井可降低原油的界面张力，增加原油流动性，提高原油采收率，本发明工艺简单，易于控制，原油采收效过好，施工成本低。
Claims (4)
1.一种膜生物反应器系统用于微生物采油的方法，主要由采油井(1)、储罐(2)、恒温槽(3)、进样口(4)、发酵罐(5)、阀门一(6)、阀门二(7)、循环泵(8)、流量计(9)、膜组件(10)、冷凝管(11)、真空泵(12)、收集瓶一(13)、收集瓶二(14)组成，其特征在于：在采油井附近建立一套地面膜生物反应器系统，将采油微生物与配制好的发酵液在发酵罐(5)中发酵培养，同时通过恒温槽(3)将发酵温度控制在最佳温度，通过进料口(4)补加原料。发酵罐(5)后并联连接两个通路，前期生产累积表面活性剂时，关闭阀门(6)，打开阀门(7)，通过循环泵(8)和流量计(9)，使发酵液流通至膜组件，能过膜的有机组分在下游真空泵(12)的作用下经冷凝管回收和常温回收至收集瓶(13)和(14)，不能过膜的发酵残液则回流至发酵罐(5)。经过长期封闭连续循环运行，当发酵液中的表面活性剂累积到较高浓度时，则关闭阀门(7)，开启阀门(6)，将富含表面活性剂的发酵液泵送至储罐(2)，经管道输送至油井，作用于原油和岩石，可降低原油的界面张力，增加原油流动性、增加地层压力等，从而提高原油采收率。
2.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器系统用于微生物采油的方法，其特征在于：通过地面法实现微生物采油，避免将微生物直接作用于高温高压高盐的地下井环境，有利于微生物及其代谢物的积累。
3.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器系统用于微生物采油的方法，其特征在于：采用渗透汽化膜对发酵产物进行原位分离，降低产物对微生物的毒害作用，能实现长期封闭循环发酵，提高代谢物(即表面活性剂)的浓度，进而提高原油采收率。
4.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器系统用于微生物采油的方法，其特征在于：膜组件为多层串联平板组件，所采用的渗透汽化膜为聚二甲基硅氧烷复合膜。
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