CN105403557A - 一种采油用复合微生物驱油剂的筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微生物采油技术领域，具体涉及一种采油用复合微生物驱油剂的筛选方法，具体包括以下步骤：配伍性能评价；生物相容性评价，生物相容性评价指标包括内源微生物的激活效果和内源微生物的群落结构；化学性能评价，化学性能评价指标包括洗油效率、界面张力和乳化性能；驱油性能评价。本发明具有方法简单、可操作性及针对性极强；本发明筛选得到的驱油剂不仅具有最佳的生物相容性能，而且无后续原油处理及水处理的相应问题；本发明筛选得到的驱油剂现场实验效果良好。因此，可广泛地应用于微生物采油技术领域中。

Description

一种采油用复合微生物驱油剂的筛选方法
技术领域
本发明涉及微生物采油技术领域，特别涉及一种采油用复合微生物驱油剂的筛选方法。
背景技术
微生物采油技术是指利用功能微生物或其代谢产物提高原油采收率的技术。由于该技术应用工艺简单、成本低廉、有较强的油藏环境适应性、无污染等特点，因而受到越来越多的关注。
但微生物采油技术对于改善水驱体系流变性能相对较弱，特别是长期注水导致的水流通道异常发育的稠油油藏，从而使微生物驱油体系洗油、降粘等性能不能充分发挥，因此，为了进一步提升微生物采油技术在水驱稠油油藏的应用效果，需要与环境友好、生物友好型化学驱油剂相结合，提升微生物采油技术在驱油中的乳化、降粘能力，改善整个驱油体系的流变性能。
传统的化学驱油剂虽然易于提高水驱效率，但与微生物制剂使用，存在着其自身无法摒弃的缺陷，即与微生物的配伍性较差，大量的化学驱油剂注入到油藏后，很大程度上降低了油藏内微生物成活率。因此，当传统化学驱油剂与微生物制剂相结合后，极大地影响了微生物提高原油采收率的程度。已有的研究和应用证明传统的化学驱油剂使用浓度较高、成本高、生物相容性等性能难以满足对于目前水驱稠油油藏提高采收率的开发要求，因此，需要针对性地筛选出与微生物制剂复配使用的复合驱油剂，进一步提高水驱稠油油藏的开发效果。
发明内容
本发明目的是针对现有技术的不足而提供一种采油用复合微生物驱油剂的筛选方法，通过该方法筛选出的复合驱油剂不仅配伍性能、生物相容性好，且现场试验提高采收率的幅度高。
一种采油用复合微生物驱油剂的筛选方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1、配伍性能评价
向目标油藏的激活剂溶液中，添加质量浓度为1～2％化学驱油剂，静置20～30min后观察溶液是否出现沉降，根据复合驱油剂溶液中沉降现象评价复合驱油剂的配伍性，筛选未出现沉降的复合驱油剂体系。
2、生物相容性评价
生物相容性评价指标包括内源微生物的激活效果和内源微生物的群落结构，具体评价方法如下：
(1)内源微生物的激活效果
根据目标油藏条件进行室内静态培养，培养7～15d后测试添加质量浓度为0.1～0.3％化学驱油剂的复合驱油剂和单一激活剂的微生物数量，筛选出激活后菌浓高于单一激活剂体系的复合驱油剂。
(2)内源微生物的群落结构
依据目标油藏条件进行室内静态培养，考察添加质量浓度为0.1～0.2％化学驱油剂的复合驱油剂与单一激活剂的微生物群落结构变化，筛选出激活后微生物群落结构相似度大于75％的复合驱油剂。
3、化学性能评价
化学性能评价指标包括洗油效率、界面张力和乳化性能，各指标的具体评价方法如下：
(1)洗油效率
对复合驱油剂进行洗油效率评价，筛选洗油效率不低于单一化学驱油剂5％的复合驱油剂。
(2)界面张力
对复合驱油剂进行界面张力评价，筛选界面张力低于单一化学驱油剂20％以上的复合驱油剂。
(3)乳化性能
对复合驱油剂进行乳化性能评价，筛选乳化值高于单一化学驱油剂10％以上的复合驱油剂。
4、驱油性能评价
利用室内物理模拟实验对复合的驱油剂、单一化学驱油剂与激活剂分别进行驱油效果评价，筛选出提高采收率值大于单一化学驱油剂与激活剂提高采收率值之和的复合驱油剂。
其中，所述的化学驱油剂为低聚型非离子表面活性剂、低聚型阴离子表面活性剂和石油磺酸盐中的一种，所述的低聚型非离子表面活性剂和低聚型阴离子表面活性剂分子量均为1000～5000。
所述的洗油效率，其具体评价方法为：将原油、石油沥青及石蜡按照1∶1∶1的比例配置成相应的人造油污；用上述人造油污制备含油量质量浓度为2％的油砂；将油砂与测试样品按照质量比为3∶10的比例置于比色管内，在目标油藏温度下恒温水域中进行搅动1～2h；用石油醚清洗油砂至原色，在225nm处测定含油浓度。
所述的乳化性能，其具体评价方法为：取一根试管，加等体积的培养液和柴油后利用微型旋涡混合仪高速涡旋震荡2～5min后混匀，在目标油藏温度下静置12～24h，然后测量乳化液和油相体积。
所述的驱油性能评价，其具体评价方法为：装填与目标油藏渗透率相似的填砂岩心3组；岩心抽真空，饱和油藏地层水，计算岩心孔隙体积；饱和目标油藏中脱水脱气原油，饱和至岩心出口产出液中含油100％为止，计算岩心的原始含油；岩心在目标油藏温度下老化7d；一次水驱，一次水驱3PV地层水为止，计算一次水驱采收率；分别注入复合驱油剂、单一化学驱油剂和激活剂；培养15～20d后进行二次水驱，二次水驱3PV为止，分别计算提高采收率的值。
本发明与现有技术相比有益效果是：
(1)本发明方法简单、可操作性及针对性极强，能够快速有效的优选适宜与微生物采油技术复配驱油剂；
(2)本发明筛选得到的驱油剂不仅具有最佳的生物相容性能，而且无后续原油处理及水处理的相应问题；
(3)本发明筛选得到的驱油剂现场实验效果良好，能够辅助微生物采油技术进一步提高原油采收率。
附图说明
附图1为低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂、低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂和单一激活剂的内源微生物生长情况；
附图2为低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂、低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂和单一激活剂的内源微生物生长情况；
附图3为石油磺酸盐的复合驱油剂和单一激活剂的内源微生物生长情况。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：以胜利油田H3油藏为例
目标油藏H3特点如下：油藏渗透率1400×10-3μm2，孔隙度36％，属高孔高渗油藏，油藏温度65℃，压力10.3MPa，地质储量为3.5×104t，该油藏已经水驱和聚合物驱开发25年，采出程度为47.0％，产出液含水达96.0％。实施本发明的具体步骤如下：
1、配伍性能评价
向目标油藏的激活剂溶液中，分别添加分子量为1000～2000、质量浓度为1％的低聚型非离子表面活性剂，分子量为1000～2000、质量浓度为1％的低聚型阴离子表面活性剂以及质量浓度为1％的石油磺酸盐，静置20min后观察溶液是否出现沉降，根据复合驱油剂溶液中沉降现象评价复合驱油剂的配伍性，筛选未出现沉降的复合驱油剂体系。
实验结果表明：低聚型非离子表面活性剂和低聚型阴离子表面活性剂与激活剂复配后溶液均一透明，无任何沉淀产生，而添加石油磺酸盐的复配溶液有沉淀产生，低聚型非离子表面活性剂和低聚型阴离子表面活性剂与激活剂复配后与油藏地层水具有良好的配伍性，因此，筛选出低聚型非离子表面活性剂和低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂进行下一步评价实验。
2、生物相容性评价
生物相容性评价指标包括内源微生物的激活效果和内源微生物的群落结构，具体评价方法如下：
(1)内源微生物的激活效果
根据目标油藏条件进行室内静态培养，培养7d后测试分别添加质量浓度均为0.1％的低聚型非离子表面活性剂和低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂与单一激活剂的微生物数量，筛选出激活后菌浓高于单一激活剂的复合驱油剂。
图1为低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂、低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂和单一激活剂的内源微生物生长情况；从图1可以看出低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂具有很好的激活效果，而低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂对于H3油藏的内源微生物具有抑制作用，因此，筛选出低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂进行下一步评价实验。
(2)内源微生物的群落结构
依据目标油藏条件进行室内静态培养，考察添加质量浓度为0.2％低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂与单一激活剂的微生物群落结构变化，激活后低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂与单一激活剂的微生物群落结构相似度为85％，符合微生物菌落结构的筛选条件。
3、化学性能评价
化学性能评价指标包括洗油效率、界面张力和乳化性能，具体评价方法如下：
(1)洗油效率
洗油效率的具体评价方法为：将原油、石油沥青及石蜡按照1∶1∶1的比例配置成相应的人造油污；用上述人造油污制备含油量质量浓度为2％的油砂；将油砂与测试样品按照质量比为3∶10的比例置于比色管内，在目标油藏温度下恒温水域中进行搅动1h；用石油醚清洗油砂至原色，在225nm处测定含油浓度，测试结果见表1。
(2)界面张力
对低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂进行界面张力评价，测试结果见表1。
(3)乳化性能
乳化性能具体评价方法为：取一根试管，加等体积的培养液和柴油后利用微型旋涡混合仪高速涡旋震荡2min后混匀，在目标油藏温度下静置12h，然后测量乳化液和油相体积，测试结果见表1。
表1低聚型非离子表面活性剂及其复合驱油剂的化学性能评价结果
从表1可以看出，低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂的洗油效率、界面张力和乳化性能指标均满足筛选要求。
4、驱油性能评价
驱油性能评价的具体方法为：装填渗透率为1400×10-3μm2的填砂岩心3组；岩心抽真空，饱和油藏地层水，计算岩心孔隙体积为250mL；饱和目标油藏中脱水脱气原油，饱和至岩心出口产出液中含油100％为止，计算岩心的原始含油为0.912；岩心在目标油藏温度下老化7d；一次水驱，一次水驱750mL地层水为止，计算一次水驱采收率；分别注入低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂、单一化学驱油剂和激活剂；培养15d后进行二次水驱，二次水驱750mL地层水为止，分别计算提高采收率的值，实验结果见表2。
表2注剂一、二次水驱采收率以及提高采收率值
从表2可以看出低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂的驱油性能符合筛选要求。
通过上述筛选方法，筛选出低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂，利用该复合驱油剂在该区块进行现场试验，截止到2014年底，含水下降至89.2％，下降了6.8个百分点，累计增油4.1×103t，提高采收率11.4％。
实施例2：以胜利油田P油藏为例
目标油藏P的特点如下：油藏渗透率900×10-3μm2，孔隙度33.5％，属高孔高渗油藏，油藏温度70℃，压力12.5MPa，地质储量为4.8×104t，该油藏已经水驱开发21年，采出程度为40.2％，产出液含水达98.2％。实施本发明的具体步骤如下：
1、配伍性能评价
向目标油藏的激活剂溶液中，分别添加分子量为2000～3000、质量浓度为2％的低聚型非离子表面活性剂，分子量为2000～3000、质量浓度为2％的低聚型阴离子表面活性剂以及质量浓度为2％的石油磺酸盐，静置25min后观察溶液是否出现沉降，根据复合驱油剂溶液中沉降现象评价复合驱油剂的配伍性，筛选未出现沉降的复合驱油剂体系。
实验结果表明：低聚型非离子表面活性剂和低聚型阴离子表面活性剂与激活剂复配后溶液均一透明，无任何沉淀产生，而添加石油磺酸盐的复配溶液有沉淀产生，低聚型非离子表面活性剂和低聚型阴离子表面活性剂与激活剂复配后与油藏地层水具有良好的配伍性，因此，筛选出低聚型非离子表面活性剂和低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂进行下一步评价实验。
2、生物相容性评价
生物相容性评价指标包括内源微生物的激活效果和内源微生物的群落结构，具体评价方法如下：
(1)内源微生物的激活效果
根据目标油藏条件进行室内静态培养，培养10d后测试分别添加质量浓度均为0.3％的低聚型非离子表面活性剂和低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂与单一激活剂的微生物数量，筛选出激活后菌浓高于单一激活剂的复合驱油剂。
图2为低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂、低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂和单一激活剂的内源微生物生长情况；从图2可以看出低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂具有很好的激活效果，而低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂对于P油藏的内源微生物具有抑制作用，因此，筛选出低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂进行下一步评价实验。
(2)内源微生物的群落结构
依据目标油藏条件进行室内静态培养，考察添加质量浓度为0.1％低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂与单一激活剂的微生物群落结构变化，激活后低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂与单一激活剂的微生物群落结构相似度为85％，符合微生物菌落结构的筛选条件。
3、化学性能评价
化学性能评价指标包括洗油效率、界面张力和乳化性能，具体评价方法如下：
(1)洗油效率
洗油效率的具体评价方法为：将原油、石油沥青及石蜡按照1∶1∶1的比例配置成相应的人造油污；用上述人造油污制备含油量质量浓度为2％的油砂；将油砂与测试样品按照质量比为3∶10的比例置于比色管内，在目标油藏温度下恒温水域中进行搅动2h；用石油醚清洗油砂至原色，在225nm处测定含油浓度，测试结果见表3。
(2)界面张力
对低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂进行界面张力评价，测试结果见表3。
(3)乳化性能
乳化性能具体评价方法为：取一根试管，加等体积的培养液和柴油后利用微型旋涡混合仪高速涡旋震荡3min后混匀，在目标油藏温度下静置18h，然后测量乳化液和油相体积，测试结果见表3。
表3低聚型阴离子表面活性剂及其复合驱油剂的化学性能评价结果
从表3可以看出，低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂的洗油效率、界面张力和乳化性能指标均满足筛选要求。
4、驱油性能评价
驱油性能评价的具体方法为：装填藏渗透率为900×10-3μm2的填砂岩心3组；岩心抽真空，饱和油藏地层水，计算岩心孔隙体积为230mL；饱和目标油藏中脱水脱气原油，饱和至岩心出口产出液中含油100％为止，计算岩心的原始含油为0.915；岩心在目标油藏温度下老化7d；一次水驱，一次水驱690mL地层水为止，计算一次水驱采收率；分别注入低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂、单一化学驱油剂和激活剂；培养18d后进行二次水驱，二次水驱690mL地层水为止，分别计算提高采收率的值，实验结果见表4。
表4注剂一、二次水驱采收率以及提高采收率值
从表4可以看出低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂的驱油性能符合筛选要求。
通过上述筛选方法，筛选出低聚型阴离子表面活性剂的复合驱油剂，利用该复合驱油剂在该区块进行现场试验，截止到2014年底，含水下降至90.1％，下降了8.1个百分点，累计增油6.34×103t，提高采收率13.2％。
实施例3以胜利油田L油藏为例
目标油藏L特点如下：油藏渗透率750×10-3μm2，孔隙度33.5％，属高孔高渗油藏，油藏温度58℃，压力13.2MPa，地质储量为7.2×104t，该油藏已经水驱和聚合物驱开发21年，采出程度为38.5％，产出液含水达98.8％。实施本发明的具体步骤如下：
1、配伍性能评价
向目标油藏的激活剂溶液中，分别添加分子量为3000～5000、质量浓度为1.5％的低聚型非离子表面活性剂，分子量为3000～5000、质量浓度为1.5％的低聚型阴离子表面活性剂以及质量浓度为1.5％的石油磺酸盐，静置30min后观察溶液是否出现沉降，根据复合驱油剂溶液中沉降现象评价复合驱油剂的配伍性，筛选未出现沉降的复合驱油剂体系。
实验结果表明：石油磺酸盐与激活剂复配后溶液均一透明，无任何沉淀产生，而添加低聚型非离子表面活性剂和低聚型阴离子表面活性剂的复配溶液有沉淀产生，石油磺酸盐与激活剂复配后与油藏地层水具有良好的配伍性，因此，筛选出石油磺酸盐的复合驱油剂进行下一步评价实验。
2、生物相容性评价
生物相容性评价指标包括内源微生物的激活效果和内源微生物的群落结构，具体评价方法如下：
(1)内源微生物的激活效果
根据目标油藏条件进行室内静态培养，培养15d后测试分别添加质量浓度均为0.2％的石油磺酸盐的复合驱油剂与单一激活剂的微生物数量，筛选出激活后菌浓高于单一激活剂的复合驱油剂。
图3为石油磺酸盐的复合驱油剂和单一激活剂的内源微生物生长情况。从图3可以看出石油磺酸盐的复合驱油剂具有很好的激活效果，因此，筛选出石油磺酸盐的复合驱油剂进行下一步评价实验。
(2)内源微生物的群落结构
依据目标油藏条件进行室内静态培养，考察添加质量浓度为0.15％石油磺酸盐的复合驱油剂与单一激活剂的微生物群落结构变化，激活后石油磺酸盐的复合驱油剂与单一激活剂的微生物群落结构相似度为92％，符合微生物菌落结构的筛选条件。
3、化学性能评价
化学性能评价指标包括洗油效率、界面张力和乳化性能，具体评价方法如下：
(1)洗油效率
洗油效率的具体评价方法为：将原油、石油沥青及石蜡按照1∶1∶1的比例配置成相应的人造油污；用上述人造油污制备含油量质量浓度为2％的油砂；将油砂与测试样品按照质量比为3∶10的比例置于比色管内，在目标油藏温度下恒温水域中进行搅动1.5h；用石油醚清洗油砂至原色，在225nm处测定含油浓度，测试结果见表5。
(2)界面张力
对低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂进行界面张力评价，测试结果见表5。
(3)乳化性能
乳化性能具体评价方法为：取一根试管，加等体积的培养液和柴油后利用微型旋涡混合仪高速涡旋震荡5min后混匀，在目标油藏温度下静置24h，然后测量乳化液和油相体积，测试结果见表5。
表5石油磺酸盐及其复合驱油剂的化学性能评价结果
从表1可以看出，石油磺酸盐的复合驱油剂的洗油效率、界面张力和乳化性能指标均满足筛选要求。
4、驱油性能评价
驱油性能评价的具体方法为：装填渗透率为750×10-3μm2的填砂岩心3组；岩心抽真空，饱和油藏地层水，计算岩心孔隙体积为235mL；饱和目标油藏中脱水脱气原油，饱和至岩心出口产出液中含油100％为止，计算岩心的原始含油为0.935；岩心在目标油藏温度下老化7d；一次水驱，一次水驱705mL地层水为止，计算一次水驱采收率；分别注入低聚型非离子表面活性剂的复合驱油剂、单一化学驱油剂和激活剂；培养20d后进行二次水驱，二次水驱705mL地层水为止，分别计算提高采收率的值，实验结果见表6。
表6注剂一、二次水驱采收率以及提高采收率值
从表6可以看出石油磺酸盐的复合驱油剂的驱油性能符合筛选要求。
通过上述筛选方法，筛选出石油磺酸盐的复合驱油剂，利用该复合驱油剂在该区块进行现场试验，截止到2015年6月底，含水下降至84.3％，下降了14.5个百分点，累计增油9.5×103t，提高采收率13.2％。

Claims (6)

1.一种采油用复合微生物驱油剂的筛选方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)配伍性能评价
向目标油藏的激活剂溶液中，添加质量浓度为1～2％化学驱油剂，静置20～30min后观察溶液是否出现沉降，根据复合驱油剂溶液中沉降现象评价复合驱油剂的配伍性，筛选未出现沉降的复合驱油剂体系；
(2)生物相容性评价
生物相容性评价指标包括内源微生物的激活效果和内源微生物的群落结构，具体评价方法如下：
①内源微生物的激活效果
根据目标油藏条件进行室内静态培养，培养7～15d后测试添加质量浓度为0.1～0.3％化学驱油剂的复合驱油剂和单一激活剂的微生物数量，筛选出激活后菌浓高于单一激活剂体系的复合驱油剂；
②内源微生物的群落结构
依据目标油藏条件进行室内静态培养，考察添加质量浓度为0.1～0.2％化学驱油剂的复合驱油剂与单一激活剂的微生物群落结构变化，筛选出激活后微生物群落结构相似度大于75％的复合驱油剂；
(3)化学性能评价
化学性能评价指标包括洗油效率、界面张力和乳化性能，各指标的具体评价方法如下：
①洗油效率
对复合驱油剂进行洗油效率评价，筛选洗油效率不低于单一化学驱油剂5％的复合驱油剂；
②界面张力
对复合驱油剂进行界面张力评价，筛选界面张力低于单一化学驱油剂20％以上的复合驱油剂；
③乳化性能
对复合驱油剂进行乳化性能评价，筛选乳化值高于单一化学驱油剂10％以上的复合驱油剂；
(4)驱油性能评价
利用室内物理模拟实验对复合的驱油剂、单一化学驱油剂与激活剂分别进行驱油效果评价，筛选出提高采收率值大于单一化学驱油剂与激活剂提高采收率值之和的复合驱油剂。
2.根据权利要求1所述的采油用复合微生物驱油剂的筛选方法，其特征在于所述的化学驱油剂为低聚型非离子表面活性剂、低聚型阴离子表面活性剂和石油磺酸盐中的一种。
3.根据权利要求2所述的采油用复合微生物驱油剂的筛选方法，其特征在于所述的低聚型非离子表面活性剂和低聚型阴离子表面活性剂分子量均为1000～5000。
4.根据权利要求1所述的采油用复合微生物驱油剂的筛选方法，其特征在于所述的洗油效率，其具体评价方法为：将原油、石油沥青及石蜡按照1∶1∶1的比例配置成相应的人造油污；用上述人造油污制备含油量质量浓度为2％的油砂；将油砂与测试样品按照质量比为3∶10的比例置于比色管内，在目标油藏温度下恒温水域中进行搅动1～2h；用石油醚清洗油砂至原色，在225nm处测定含油浓度。
5.根据权利要求1所述的采油用复合微生物驱油剂的筛选方法，其特征在于所述的乳化性能，其具体评价方法为：取一根试管，加等体积的培养液和柴油后利用微型旋涡混合仪高速涡旋震荡2～5min后混匀，在目标油藏温度下静置12～24h，然后测量乳化液和油相体积。
6.根据权利要求1所述的采油用复合微生物驱油剂的筛选方法，其特征在于所述的驱油性能评价，其具体评价方法为：装填与目标油藏渗透率相似的填砂岩心3组；岩心抽真空，饱和油藏地层水，计算岩心孔隙体积；饱和目标油藏中脱水脱气原油，饱和至岩心出口产出液中含油100％为止，计算岩心的原始含油；岩心在目标油藏温度下老化7d；一次水驱，一次水驱3PV地层水为止，计算一次水驱采收率；分别注入复合驱油剂、单一化学驱油剂和激活剂；培养15～20d后进行二次水驱，二次水驱3PV为止，分别计算提高采收率的值。
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