CN105626015A - 一种提高微生物单井吞吐效果的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高微生物单井吞吐效果的方法，属于微生物采油技术领域，其特征在于包括以下步骤：(1)试验油井的选择；(2)功能微生物氧气需求量的确定；(3)功能微生物和激活剂及氧气的现场注入；(4)后续空气的现场注入；(5)试验油井关井；(6)试验油井开井生产。本发明利用注入的氧气不仅激活油井近井地带的好氧微生物，而且激活功能微生物的生长代谢，同时通过后续空气的方式扩大功能微生物的波及范围，进一步提高现场试验的效果。本发明具有适用的范围广，该发明不仅适用于稠油井，还适用于含蜡油井；针对性、可操作性强和有效期长；现场实施工艺简单，现场试验效果显著，安全环保。因此，可广泛地应用于微生物单井吞吐的现场试验中。
Description
技术领域
本发明涉及一种微生物采油的方法，特别涉及一种提高微生物单井吞吐效果的方法。
背景技术
微生物单井吞吐开采技术是指向油井中注入功能微生物和激活剂，利用微生物在油藏条件下，油水界面处的大量繁殖，产生表面活性物质和生物气，从而增加原油流动性，改变岩石表面润湿性，使油膜从岩石表面剥离，疏通渗流通道，驱替残余油提高单井产量的技术。但由于油藏的封闭环境，导致以好氧及兼性厌氧的功能微生物有效作用时间和作用范围有限，传统的单井吞吐处理方法是在油井注入微生物和激活剂以后，后续注水扩大微生物和激活剂的波及范围，这势必对微生物和激活剂造成稀释，降低了代谢产物的浓度，影响了现场试验效果。因此，需要一种新的单井吞吐采油的方法既能够满足好氧微生物生长的需要，同时还能够扩大微生物和激活剂的波及范围，延长微生物作用的有效期，提高微生物单井吞吐的处理效果。
经专利检索，专利号为“CN101131080A”，专利名称为“微生物单井吞吐采油方法”，介绍了一种利用石油烃为唯一碳源生长的菌种，经过地面发酵培养，并根据地面流程现状，利用水泥车集中注入的单井吞吐方法，但是该方法的不足在于：(1)发酵菌种在注入油藏以后，由于菌种生长代谢受到油藏温度、氧气、矿化度等油藏条件的限制，因此，势必影响微生物的有效作用；(2)发酵菌种在注入以后尽管用后续的顶替液进行了推进扩散，但是与实际油藏相比作用范围仍然有限，这影响微生物的作用范围，不利于微生物的大范围作用；(3)所用的顶替液一般为清水或油田注入水，这对发酵菌液是不断稀释的作用过程，从而影响微生物的有效代谢；(4)上述方法仅就微生物单井的处理给出了比较笼统的操作方法，没有针对油藏特点提供一种更加有效可行的提高油井处理的方法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足而提供一种提高微生物单井吞吐效果的方法，利用注入的氧气不仅激活油井近井地带的好氧微生物，而且激活注入的功能微生物的生长代谢，同时通过后续空气的方式扩大功能微生物和激活剂的波及范围，进一步提高微生物单井吞吐现场试验的效果。
本发明公开了一种提高微生物单井处理效果的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)试验油井的选择
试验油井的选择标准为渗透率大于100×10-3μm2、地面原油粘度小于3000mPa·s、油藏温度小于80℃、地层水矿化度低于50000mg/L、地层压力小于20MPa；
(2)功能微生物氧气需求量的确定
功能微生物氧气需求量的确定，其具体方法为：①配制5份激活剂溶液，每份激活剂溶液体积为500mL、质量浓度为2％～5％；②往激活剂溶液中接种功能微生物，每份的接种量均为激活剂溶液体积的0.1％～0.5％；③对接种功能微生物后的激活剂溶液配注不同体积的氧气，氧气配注量分别为500mL、2500mL、5000mL、10000mL和15000mL；④静态培养7d～15d后，测定功能微生物的菌浓；⑤评价不同配气条件下功能微生物的激活效果，选择功能微生物激活后菌浓升高4个数量级以上的氧气配注量；
(3)功能微生物和激活剂及氧气的现场注入
首先在水井中注入地层水作为前置液，注入量为10m3～20m3，之后同时注入功能微生物和激活剂及氧气，微生物和激活剂注入量由如下公式计算得到：
V＝3.14R2HФβ
式中：V-功能微生物和激活剂注入体积总量，m3；
R-处理半径，m，取值范围为4～6；
H-油井油层有效厚度，m；
Ф-油井油层孔隙度，无量纲；
β-用量系数，无量纲，取值范围为0.8～1.0；
微生物和激活剂注入速度为8m3/h～10m3/h，氧气的注入量由步骤(2)确定，氧气注入速度为40Nm3/h～50Nm3/h；
(4)后续空气的现场注入
后续注入空气的体积总量由如下公式计算得到：
V＝3.14R2HФβ
式中：V-空气注入体积总量，Nm3；
R-处理半径，m，取值范围为20～30；
H-油井油层有效厚度，m；
Ф-油井油层孔隙度，无量纲；
β-用量系数，无量纲，取值范围为0.8～1.0；
空气现场注入的速度为100Nm3/h～200Nm3/h；
(5)试验油井关井
试验油井关井的时间为10d～15d；
(6)试验油井开井生产
试验油井关井时间结束后，油井开井生产，第1个月产液量为处理前产液量的1/3，第2个月产液量为处理前产液量的2/3，第3个月及以后的产液量为处理前产液量。
其中，所述的功能微生物为地芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、不动杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌和假单胞菌属中的一种或几种。
所述的激活剂由碳源、氮源和磷源组成，碳源的质量浓度为1.0％～2.5％、氮源的质量浓度为0.6％～1.5％、磷源的质量浓度0.4％～1.0％，碳源为淀粉或葡萄糖；氮源为玉米浆干粉或蛋白胨；磷源为磷酸氢二钾或磷酸氢二钠。
所述的功能微生物和激活剂溶液注入地层的方式采用高压泵车经油套环空注入。
所述的空气注入地层方式采用空气压缩机将空气经油套环空注入。
本发明与现有技术相比，其有益效果如下：
(1)适用的范围广，该发明不仅适用于稠油井，还适用于含蜡油井；
(2)针对性、可操作性强和有效期长，利用注入氧气的方式将好氧微生物激活，提高了微生物生长代谢的活性，后续注入的空气扩大了微生物和激活剂的波及范围，进一步延长作用效果；
(3)现场实施工艺简单，现场试验效果显著，安全环保。
具体实施方式
实施例1
胜利油田河口采油厂某油井F，油井温度60℃，油井油层厚度3m，地层压力10MPa，矿化度12000mg/L，渗透1200×10-3μm2，孔隙度23％，地面原油粘度2000mPa·s，油井日液18.5t/d，日油0.6t/d，油井综合含水97％。利用本发明的具体步骤为：
(1)试验油井的选择
试验油井渗透率大于100×10-3μm2、地面原油粘度小于3000mPa·s、油藏温度小于80℃、地层水矿化度低于50000mg/L、地层压力小于20MPa，符合本发明的筛选标准。
(2)功能微生物氧气需求量的确定
功能微生物氧气需求量的确定，其具体方法为：
①配制5份激活剂溶液，每份激活剂溶液体积为500mL、质量浓度为2％；其中碳源为淀粉，质量浓度为1.0％，氮源为蛋白胨，质量浓度0.6％，磷源为磷酸氢二钾，质量浓度为0.4％；②往激活剂溶液中接种功能微生物，每份接种量为激活剂溶液体积的0.1％，所接种的功能微生物为地芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，接种后初始菌浓为1×103个/mL；③对接种功能微生物后的激活剂溶液分别配注不同体积的氧气，氧气配注量分别为500mL、2500mL、5000mL、10000mL和15000mL；④静态培养7d后，测定功能微生物的菌浓，具体菌浓见表1：
表1不同氧气配注量下功能微生物菌浓
| 编号 | 配气量，mL | 气液比 | 菌浓，个/mL |
| 1 | 500 | 1∶1 | 104 |
| 2 | 2500 | 5∶1 | 105 |
| 3 | 5000 | 10∶1 | 108 |
| 4 | 10000 | 20∶1 | 106 |
| 5 | 15000 | 30∶1 | 105 |
⑤评价不同配气条件下功能微生物的激活效果，选择功能微生物激活后菌浓升高4个数量级以上的氧气配注量。
实验结果表明：氧气配注量为5000mL时其菌浓最高，升高4个数量级以上，所以现场选择气液比10∶1配注氧气。
(3)功能微生物和激活剂及氧气的现场注入
首先在水井中注入地层水作为前置液，注入量为10m3，之后同时注入功能微生物和激活剂及氧气，微生物和激活剂注入量由如下公式计算得到：
V＝3.14R2HФβ
式中：V-微生物和激活剂注入体积总量，m3；
R-处理半径，m，取值为5；
H-油井油层有效厚度为3m；
Ф-油井油层孔隙度为23％；
β-用量系数，无量纲，取值范围为0.8。
通过计算得到功能微生物和激活剂的注入量为43.3m3，注入速度为8m3/h，氧气的注入量为433Nm3，氧气注入速度为40Nm3/h。
(4)后续空气的现场注入
后续注入空气的体积总量由如下公式计算得到：
V＝3.14R2HФβ
式中：V-空气注入体积总量，Nm3；
R-处理半径，m，取值范围为20；
H-油井油层有效厚度3m；
Ф-油井油层孔隙度23％；
β-用量系数，无量纲，取值范围为0.8。
计算得到后续需要注入空气的量为693.3Nm3，注入速度为100Nm3/h。
(5)试验油井关井
试验油井关井时间为10d。
(6)试验油井开井生产
试验油井关井时间结束后，油井开井生产，第1个月产液量为6.17t/d，第2个月产液量为9.25t/d，第3个月及以后的产液量为18.5t/d，该井含水率由试验前97％下降到76％，含水降低21个百分点，平均日增油3.9t，日增油幅度达到5.5倍，见效时间超过250d。
实施例2
河口采油厂某油井M，油井温度65℃，油井油层厚度2.3m，地层压力11MPa，矿化度15000mg/L，渗透1100×10-3μm2，孔隙度30％，地面原油粘度1500mPa·s，油井日液25t/d，日油3t/d，油井综合含水88％。利用本发明的具体步骤为：
(1)试验油井的选择
试验油井渗透率大于100×10-3μm2、地面原油粘度小于3000mPa·s、油藏温度小于80℃、地层水矿化度低于50000mg/L、地层压力小于20MPa，符合本发明的筛选标准。
(2)功能微生物氧气需求量的确定
功能微生物氧气需求量的确定，其具体方法为：
①配制5份激活剂溶液，每份激活剂溶液体积为500mL、质量浓度为4％；其中碳源为葡萄糖，质量浓度为2.0％，氮源为玉米浆干粉，质量浓度1.2％，磷源为磷酸氢二钠，质量浓度为0.8％；②往激活剂溶液中接种功能微生物，每份接种量为激活剂溶液体积的0.3％，所接种的功能微生物为嗜热脂肪芽孢杆菌和假单胞菌，接种后初始菌浓为1×103个/mL；③对接种功能微生物后的激活剂溶液分别配注不同体积的氧气，氧气配注量分别为500mL、2500mL、5000mL、10000mL和15000mL；④静态培养10d后，测定功能微生物的菌浓，具体菌浓见表2：
表2不同氧气配注量下功能微生物菌浓
| 编号 | 配气量，mL | 气液比 | 菌浓，个/mL4 --> |
| 1 | 500 | 1∶1 | 105 |
| 2 | 2500 | 5∶1 | 108 |
| 3 | 5000 | 10∶1 | 106 |
| 4 | 10000 | 20∶1 | 106 |
| 5 | 15000 | 30∶1 | 105 |
⑤评价不同配气条件下功能微生物的激活效果，选择功能微生物激活后菌浓升高4个数量级以上的氧气配注量。
实验结果表明：氧气配注量为2500mL时其菌浓最高，升高4个数量级以上，所以现场选择气液比5∶1配注氧气。
(3)功能微生物和激活剂及氧气的现场注入
首先在水井中注入地层水作为前置液，注入量为15m3，之后同时注入功能微生物和激活剂及氧气，功能微生物和激活剂注入量由如下公式计算得到：
V＝3.14R2HФβ
式中：V-微生物和激活剂注入体积总量，m3；
R-处理半径，m，取值为6；
H-油井油层有效厚度为2.3m；
Ф-油井油层孔隙度为30％；
β-用量系数，无量纲，取值范围为0.9。
通过计算得到功能微生物和激活剂的注入量为70.2m3，注入速度为9m3/h，氧气的注入量为351Nm3，氧气注入速度为45Nm3/h。
(4)后续空气的现场注入
后续注入空气的体积总量由如下公式计算得到：
V＝3.14R2HФβ
式中：V-空气注入体积总量，Nm3；
R-处理半径，m，取值范围为25；
H-油井油层有效厚度2.3m；
Ф-油井油层孔隙度30％；
β-用量系数，无量纲，取值范围为0.9。
计算得到后续需要注入空气的量为1218.7Nm3，注入速度为150Nm3/h。
(5)试验油井关井
试验油井关井时间为12d。
(6)试验油井开井生产
试验油井关井时间结束后，油井开井生产，第1个月产液量为8.3t/d，第2个月产液量为12.5t/d，第3个月及以后的产液量为25t/d，试验结果表明油井含水率由试验前88％下降到72％，含水降低16个百分点，日增油4.0t，有效期超过320d。
实施例3
孤岛采油厂某油井L，油井温度55℃，油井油层厚度4.5m，地层压力15MPa，矿化度5000mg/L，渗透2100×10-3μm2，孔隙度35％，地面原油粘度800mPa·s，油井日液15t/d，日油2t/d，油井综合含水86.7％。利用本发明的具体步骤为：
(1)试验油井的选择
试验油井渗透率大于100×10-3μm2、地面原油粘度小于3000mPa·s、油藏温度小于80℃、地层水矿化度低于50000mg/L、地层压力小于20MPa，符合本发明的筛选标准。
(2)功能微生物氧气需求量的确定
功能微生物氧气需求量的确定，其具体方法为：
①配制5份激活剂溶液，每份激活剂溶液体积为500mL、质量浓度为5％；其中碳源为淀粉，质量浓度为2.5％，氮源为玉米浆干粉，质量浓度1.5％，磷源为磷酸氢二钠，质量浓度为1.0％；②往激活剂溶液中接种功能微生物，每份接种量为激活剂溶液体积的0.5％，所接种的功能微生物为不动杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌，接种后初始菌浓为1×104个/mL；③对接种功能微生物后的激活剂溶液分别配注不同体积的氧气，氧气配注量分别为500mL、2500mL、5000mL、10000mL和15000mL；④静态培养15d后，测定功能微生物的菌浓，具体菌浓见表3；
表3不同氧气配注量下功能微生物菌浓
| 编号 | 配气量，mL | 气液比 | 菌浓，个/mL |
| 1 | 500 | 1∶1 | 106 |
| 2 | 2500 | 5∶1 | 107 |
| 3 | 5000 | 10∶1 | 108 |
| 4 | 10000 | 20∶1 | 107 |
| 5 | 15000 | 30∶1 | 107 |
⑤评价不同配气条件下功能微生物的激活效果，选择功能微生物激活后菌浓升高4个数量级以上的氧气配注量。
实验结果表明：氧气配注量为5000mL时其菌浓最高，升高4个数量级以上，所以现场选择气液比10∶1配注氧气。
(3)功能微生物和激活剂及氧气的现场注入
首先在水井中注入地层水作为前置液，注入量为20m3，之后同时注入功能微生物和激活剂及氧气，功能微生物和激活剂注入量由如下公式计算得到：
V＝3.14R2HФβ
式中：V-微生物和激活剂注入体积总量，m3；
R-处理半径，m，取值为4；
H-油井油层有效厚度为4.5m；
Ф-油井油层孔隙度为35％；
β-用量系数，无量纲，取值范围为1.0。
通过计算得到功能微生物和激活剂的注入量为79.1m3，注入速度为10m3/h，氧气的注入量为791Nm3，氧气注入速度为50Nm3/h。
(4)后续空气的现场注入
后续注入空气的体积总量由如下公式计算得到：
V＝3.14R2HФβ
式中：V-空气注入体积总量，Nm3；
R-处理半径，m，取值范围为30；
H-油井油层有效厚度4.5m；
Ф-油井油层孔隙度35％；
β-用量系数，无量纲，取值范围为1.0。
计算得到后续需要注入空气的量为4451Nm3，注入速度为200Nm3/h。
(5)试验油井关井
试验油井关井时间为15d。
(6)试验油井开井生产
试验油井关井时间结束后，油井开井生产，第1个月产液量为5t/d，第2个月产液量为10t/d，第3个月及以后的产液量为15t/d。试验结果表明油井含水率由试验前86.7％下降到68％，含水降低18.7个百分点，平均日增油2.8t，有效期超过360d。
Claims (6)
1.一种提高微生物单井处理效果的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)试验油井的选择
试验油井的选择标准为渗透率大于100×10-3μm2、地面原油粘度小于3000mPa·s、油藏温度小于80℃、地层水矿化度低于50000mg/L、地层压力小于20MPa；
(2)功能微生物氧气需求量的确定
功能微生物氧气需求量的确定，其具体方法为：①配制5份激活剂溶液，每份激活剂溶液体积为500mL、质量浓度为2％～5％；②往激活剂溶液中接种功能微生物，每份的接种量均为激活剂溶液体积的0.1％～0.5％；③对接种功能微生物后的激活剂溶液配注不同体积的氧气，氧气配注量分别为500mL、2500mL、5000mL、10000mL和15000mL；④静态培养7d～15d后，测定功能微生物的菌浓；⑤评价不同配气条件下功能微生物的激活效果，选择功能微生物激活后菌浓升高4个数量级以上的氧气配注量；
(3)功能微生物和激活剂及氧气的现场注入
首先在水井中注入地层水作为前置液，注入量为10m3～20m3，之后同时注入功能微生物和激活剂及氧气，微生物和激活剂注入量由如下公式计算得到：
V＝3.14R2HФβ
式中：V-功能微生物和激活剂注入体积总量，m3；
R-处理半径，m，取值范围为4～6；
H-油井油层有效厚度，m；
Ф-油井油层孔隙度，无量纲；
β-用量系数，无量纲，取值范围为0.8～1.0；
微生物和激活剂注入速度为8m3/h～10m3/h，氧气的注入量由步骤(2)确定，氧气注入速度为40Nm3/h～50Nm3/h；
(4)后续空气的现场注入
后续注入空气的体积总量由如下公式计算得到：
V＝3.14R2HФβ
式中：V-空气注入体积总量，Nm3；
R-处理半径，m，取值范围为20～30；
H-油井油层有效厚度，m；
Ф-油井油层孔隙度，无量纲；
β-用量系数，无量纲，取值范围为0.8～1.0；
空气现场注入的速度为100Nm3/h～200Nm3/h；
(5)试验油井关井
试验油井关井的时间为10d～15d；
(6)试验油井开井生产
试验油井关井时间结束后，油井开井生产，第1个月产液量为处理前产液量的1/3，第2个月产液量为处理前产液量的2/3，第3个月及以后的产液量为处理前产液量。
2.根据权利要求1所述的提高微生物单井处理效果的方法，其特征在于所述的功能微生物为地芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、不动杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌和假单胞菌属中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的提高微生物单井处理效果的方法，其特征在于所述的激活剂由碳源、氮源和磷源组成，碳源的质量浓度为1.0％～2.5％、氮源的质量浓度为0.6％～1.5％、磷源的质量浓度0.4％～1.0％。
4.根据权利要求3所述的提高微生物单井处理效果的方法，其特征在于所述的碳源为淀粉或葡萄糖，氮源为玉米浆干粉或蛋白胨，磷源为磷酸氢二钾或磷酸氢二钠。
5.根据权利要求1所述的提高微生物单井处理效果的方法，其特征在于所述的功能微生物和激活剂溶液注入地层的方式为采用高压泵车经油套环空注入。
6.根据权利要求1所述的提高微生物单井处理效果的方法，其特征在于所述的空气注入地层方式为采用空气压缩机经油套环空注入。
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