CN110643339B - 一种采油用生物酶复合制剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种采油用生物酶复合制剂及其制备方法与应用。所述的复合制剂组成和组分(质量百分比)如下：功能微生物发酵液1～2％；营养剂5～10％；生物酶0.5～1.0％；其余为水。所述的功能微生物发酵液为热袍菌或嗜热脱氮芽孢杆菌的发酵液。营养剂由氮源和磷源组成，氮源为氯化铵、尿素和硝酸钠中的一种，磷源为磷酸氢二钾、磷酸氢二钠和磷酸氢二铵中的一种。生物酶由乙酰木聚糖酯酶和烷基琥珀酸合酶组成。本发明具有施工工艺简单、可操作性强和现场试验效果好的特点，油井有效期大于50个月、单井平均日增油大于10t、投入产出比大于1∶10。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种采油用生物酶复合制剂及其制备方法与应用。
背景技术
石油问题已经成为当今世界的主要能源问题，全世界都面临着石油资源日趋紧张的难题。随着我国经济快速发展对原油需求的不断扩大，产能与需求的矛盾日益加剧。目前常规采油技术只能采出地下油藏30％～40％的原油，地层中剩余的原油总量远远超过能够发现的新储量。因此，怎样从地下采出更多的原油，有效提高原油采收率，已成为了迫在眉睫的问题。微生物提高原油采收率技术是继热力驱、化学驱、聚合物驱等传统方法之后的一项综合性技术，是现代生物技术在采油工程领域开拓性的应用，因其特有的采油特点和成本上的优势而倍受关注。
微生物提高原油采收率技术按照驱替方式分为微生物驱油技术和微生物吞吐采油技术。微生物吞吐采油通过油井井筒向地层挤入驱油功能微生物和激活剂，利用微生物及其代谢产物作用与原油和储层，从而提高单井产能。主要机理包括：(1)微生物代谢产生生物表面活性剂、小分子酸、醇等代谢产物，降低表界面张力、解除近井地层堵塞，提高油井流体渗流能力；(2)微生物代谢产生物乳化剂、产生物气，降低原油粘度，提高原油流动性，有效驱动盲端剩余油；(3)嗜烃微生物降解部分直链和支链烷烃，低分子量组分含量增加，降低原油粘度。微生物吞吐采油技术具有现场施工简便、易于操作、风险小、见效快的特点，目前已经作为增产措施在大庆、胜利、中原、大港、辽河、华北、吉林和延长等多个油田开展广泛的现场应用。
在现有技术中，专利名称“一种用于稠油井的微生物和CO2复合单井吞吐采油方法”，专利号“CN104329066B”的专利通过试验油井筛选；筛选微生物及其营养物；将微生物及其营养物注入试验井地层；注入液态CO2；试验油井关井、开井生产的方法提高单井产量。该发明的缺点在于仅适用于原油粘度＜5000mPa.s的油井，且注入营养物以蔗糖、葡萄糖、玉米浆干粉、蛋白胨、酵母粉等有机营养为主，激活剂成本高，对嗜烃功能菌激活效率低。
专利号为“CN101131080A”，专利名称为“微生物单井吞吐采油方法”，选用以石油烃为唯一碳源的微生物菌种，经过地面发酵培养，根据地面流程现状，采用水泥车集中注入的单井吞吐方法提高油井产量。该发明的缺点是：外源发酵菌种受油藏温度、氧气、矿化度和压力影响，导致菌种的油藏适应性差，油井吞吐效果不稳定；仅靠地面注入的发酵液和顶替液与油藏作用范围有限，不利于微生物充分与原油接触发挥作用。
专利号为“CN105626015B”，专利名称为“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，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来提高单井吞吐效果。该方法的不足在于：适用于地面原油粘度小于3000mPa.s的油井，粘度更高的油井不适用；注入空气仅激活部分近井地带好氧微生物，作用范围小，而剩余油丰富的地带往往在油藏深部的厌氧区域，对厌氧微生物激活效率低。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种采油用生物酶复合制剂及其制备方法与应用。本发明利用乙酰木聚糖酯酶和烷基琥珀酸合酶，充分发挥复合生物酶协同增效的作用，一方面利用乙酰木聚糖酯酶乳化原油，形成水包油乳状液，促进水相中功能微生物对原油的摄取，另一方面利用烷基琥珀酸合酶催化加速功能微生物降解石油烃的起始反应，同时复合无机氮、磷营养剂，激活油藏嗜烃微生物，大幅提升油藏微生物烃降解速率，从而有效提高微生物单井吞吐的效果。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
一种采油用生物酶复合制剂，所述的复合制剂组成和组分(质量百分比)如下：
功能微生物发酵液 1～2％；
营养剂 5～10％；
生物酶 0.5～1.0％；
其余为水。
其中功能微生物发酵液为热袍菌或嗜热脱氮芽孢杆菌的发酵液，功能微生物的菌浓大于108个/mL。
所述的营养剂由氮源和磷源组成，氮源为氯化铵、尿素和硝酸钠中的一种，磷源为磷酸氢二钾、磷酸氢二钠和磷酸氢二铵中的一种。
所述的生物酶由乙酰木聚糖酯酶和烷基琥珀酸合酶组成，所述的乙酰木聚糖酯酶和烷基琥珀酸合酶质量比为1∶1～2。
本发明另外一个目的公开了一种采油用生物酶复合制剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将功能微生物发酵液溶于水中，利用磁力搅拌器在转速为150～200rpm条件下常温搅拌20～30min，得到功能微生物发酵液溶液；
(2)在功能微生物发酵液溶液中添加营养剂，在转速为200～300rpm、温度为30～35℃条件下搅拌30～50min，得到混合溶液；
(3)将生物酶在边搅拌边加热的条件下匀速加入上述混合溶液中，在搅拌速度为350～400rpm，搅拌时间为60～90min，加热温度为35～40℃，搅拌结束后得到复合制剂。
本发明的第三个目的公开了一种采油用生物酶复合制剂的应用，具体步骤如下：
(1)油井的筛选
油藏温度＜90℃、地层水矿化度＜150000mg/L、地层渗透率＞50×10-3μm2、地面原油粘度＜8000mPa.s。
(2)生物酶复合制剂注入量的确定
生物酶复合制剂注入量由如下公式确定：
V＝3.14R2HΦβ
式中：V——生物酶复合制剂注入体积总量，m3；
R——处理半径，m，取值范围为2～8；
H——油井油层有效厚度，m；
Φ——油井油层孔隙度，无量纲；
β——用量系数，无量纲，取值范围0.8～1.0。
(3)现场试验
现场试验的具体步骤如下：
首先注入第一段塞的生物酶复合制剂，注入量为注入体积总量的10～25％；其次注入80～100m3地层水；然后注入第二段塞的生物酶复合制剂，其注入量为注入体积总量的75～90％；最后注入50～80m3地层水；关井培养10～30d后开井生产。
所述的生物酶复合制剂采用高压泵车经油井油套环空注入，所述的第一段塞生物酶复合制剂的注入速度为8～10m3/h，所述的第二段塞生物酶复合制剂的注入速度为10～15m3/h，所述的第一段塞地层水的注入速度为5～8m3/h，所述的第二段塞地层水的注入速度为10～12m3/h。
与现有技术相比，本发明提供了一种利用生物酶复合制剂提高单井产量的方法，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明油藏适用范围广，油藏温度＜90℃、地层水矿化度＜150000mg/L、地层渗透率＞50×10-3μm2、地面原油粘度＜8000mPa.s；
(2)本发明的营养剂为无机盐类，不含葡萄糖、蔗糖、蛋白胨、酵母粉等有机营养成分，极大降低了工艺成本；
(3)本发明具有施工工艺简单、可操作性强和现场试验效果好的特点，油井有效期大于50个月、单井平均日增油大于10t、投入产出比大于1∶10。
(4)本发明具有绿色、安全和环保的特点，注入的功能微生物、营养剂和生物酶均为无毒无害的物质，不会对地层造成伤害和对环境造成污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的说明。
实施例1采油用生物酶复合制剂A的制备
(1)将功能微生物发酵液溶于水中，利用磁力搅拌器在转速为175rpm条件下常温搅拌20min，得到功能微生物发酵液溶液；
(2)在功能微生物发酵液溶液中添加营养剂，在转速为300rpm、温度为30℃条件下搅拌40min，得到混合溶液；
(3)将生物酶在边搅拌边加热的条件下匀速加入上述混合溶液中，在搅拌速度为400rpm，搅拌时间为75min，加热温度为40℃，搅拌结束后得到复合制剂A。
所述的采油用生物酶复合制剂A组成和组分(质量百分比)如下：
其中功能微生物发酵液为热袍菌的发酵液，功能微生物的菌浓为2.0×108个/mL。
所述的营养剂由氮源和磷源组成，氮源为氯化铵，磷源为磷酸氢二钾。
所述的生物酶由乙酰木聚糖酯酶和烷基琥珀酸合酶组成，所述的乙酰木聚糖酯酶和烷基琥珀酸合酶质量比为1∶1。
实施例2采油用生物酶复合制剂B的制备
(1)将功能微生物发酵液溶于水中，利用磁力搅拌器在转速为150rpm条件下常温搅拌30min，得到功能微生物发酵液溶液；
(2)在功能微生物发酵液溶液中添加营养剂，在转速为250rpm、温度为35℃条件下搅拌30min，得到混合溶液；
(3)将生物酶在边搅拌边加热的条件下匀速加入上述混合溶液中，在搅拌速度为350rpm，搅拌时间为60min，加热温度为35℃，搅拌结束后得到复合制剂B。
所述的采油用生物酶复合制剂B组成和组分(质量百分比)如下：
其中功能微生物发酵液为嗜热脱氮芽孢杆菌的发酵液，功能微生物的菌浓为3.0×108个/mL。
所述的营养剂由氮源和磷源组成，氮源为尿素，磷源为磷酸氢二钠。
所述的生物酶由乙酰木聚糖酯酶和烷基琥珀酸合酶组成，所述的乙酰木聚糖酯酶和烷基琥珀酸合酶质量比为1∶1.5。
实施例3采油用生物酶复合制剂C的制备
(1)将功能微生物发酵液溶于水中，利用磁力搅拌器在转速为200rpm条件下常温搅拌25min，得到功能微生物发酵液溶液；
(2)在功能微生物发酵液溶液中添加营养剂，在转速为200rpm、温度为32℃条件下搅拌50min，得到混合溶液；
(3)将生物酶在边搅拌边加热的条件下匀速加入上述混合溶液中，在搅拌速度为375rpm，搅拌时间为90min，加热温度为37.5℃，搅拌结束后得到复合制剂C。
所述的采油用生物酶复合制剂C组成和组分(质量百分比)如下：
其中功能微生物发酵液为嗜热脱氮芽孢杆菌的发酵液，功能微生物的菌浓为5.0×108个/mL。
所述的营养剂由氮源和磷源组成，氮源为硝酸钠，磷源为磷酸氢二铵。
所述的生物酶由乙酰木聚糖酯酶和烷基琥珀酸合酶组成，所述的乙酰木聚糖酯酶和烷基琥珀酸合酶质量比为1∶2。
实施例4
试验油井概况：胜利油田某区块油井E，油层厚度2.8m，油藏温度65℃，油藏压力13MPa，矿化度5600mg/L，渗透率650×10-3μm2，孔隙度25.8％，原油粘度2542mPa.s，油井日产液量32m3/d，含水率93.5％。实施本发明的具体步骤为：
(1)油井的筛选
试验油井E的油藏温度＜90℃、地层水矿化度＜150000mg/L、地层渗透率＞50×10-3μm2、地面原油粘度＜8000mPa.s，符合本发明的油井筛选标准。
(2)生物酶复合制剂注入量的确定
生物酶复合制剂注入量由如下公式确定：V＝3.14R2HΦβ＝3.14×5×5×2.8×0.258×0.8＝45.4m3。
式中：V——生物酶复合制剂注入体积总量，m3；
R——处理半径，m，取值为5；
H——油井油层有效厚度，m；
Φ——油井油层孔隙度，无量纲；
β——用量系数，无量纲，取值0.8。
(3)现场试验
现场试验的具体步骤如下：
首先注入第一段塞的生物酶复合制剂A，注入量为注入体积总量的18％，为8.17m3；其次注入90m3地层水；然后注入第二段塞的生物酶复合制剂A，其注入量为注入体积总量的82％，为36.93m3；最后注入65m3地层水；关井培养20d后开井生产。
所述的生物酶复合制剂采用高压泵车经油井油套环空注入，所述的第一段塞生物酶复合制剂的注入速度为8m3/h，所述的第二段塞生物酶复合制剂的注入速度为10m3/h，所述的第一段塞地层水的注入速度为5m3/h，所述的第二段塞地层水的注入速度为10m3/h。
现场试验结果：该井的含水率由试验前93.5％下降到70.5％，含水降低23.0个百分点，有效期52个月，单井平均日增油12.5t，投入产出比为1∶15.3。
实施例5
试验油井概况：胜利油田某区块油井F，油层厚度10.5m，油藏温度70℃，油藏压力15.5MPa，矿化度75000mg/L，渗透率1050×10-3μm2，孔隙度38.5％，原油粘度5850mPa.s，油井日产液量60m3/d，含水率95.6％。实施本发明的具体步骤为：
(1)油井的筛选
试验油井F的油藏温度＜90℃、地层水矿化度＜150000mg/L、地层渗透率＞50×10-3μm2、地面原油粘度＜8000mPa.s，符合本发明的油井筛选标准。
(2)生物酶复合制剂注入量的确定
生物酶复合制剂注入量由如下公式确定：V＝3.14R2HΦβ＝3.14×2×2×10.5×0.385×0.9＝45.6m3。
式中：V——生物酶复合制剂注入体积总量，m3；
R——处理半径，m，取值为2；
H——油井油层有效厚度，m；
Φ——油井油层孔隙度，无量纲；
β——用量系数，无量纲，取值0.9。
(3)现场试验
现场试验的具体步骤如下：
首先注入第一段塞的生物酶复合制剂B，注入量为注入体积总量的10％，为4.56m3；其次注入80m3地层水；然后注入第二段塞的生物酶复合制剂B，其注入量为注入体积总量的90％，41.04m3；最后注入50m3地层水；关井培养30d后开井生产。
所述的生物酶复合制剂采用高压泵车经油井油套环空注入，所述的第一段塞生物酶复合制剂的注入速度为9m3/h，所述的第二段塞生物酶复合制剂的注入速度为12.5m3/h，所述的第一段塞地层水的注入速度为6.5m3/h，所述的第二段塞地层水的注入速度为11m3/h。
现场试验结果：该井的含水率由试验前95.6％下降到72.3％，含水降低23.3个百分点，有效期60个月，单井平均日增油15.3t，投入产出比为1∶15.6。
实施例6
试验油井概况：胜利油田某区块油井G，油层厚度35m，油藏温度50℃，油藏压力10.5MPa，矿化度105200mg/L，渗透率1850×10-3μm2，孔隙度35.5％，原油粘度6842mPa.s，油井日产液量90m3/d，含水率97.4％。实施本发明的具体步骤为：
(1)油井的筛选
试验油井G的油藏温度＜90℃、地层水矿化度＜150000mg/L、地层渗透率＞50×10-3μm2、地面原油粘度＜8000mPa.s，符合本发明的油井筛选标准。
(2)生物酶复合制剂注入量的确定
生物酶复合制剂注入量由如下公式确定：V＝3.14R2HΦβ＝3.14×8×8×35×0.355×1.0＝2496.9m3。
式中：V——生物酶复合制剂注入体积总量，m3；
R——处理半径，m，取值为8；
H——油井油层有效厚度，m；
Φ——油井油层孔隙度，无量纲；
β——用量系数，无量纲，取值1.0。
(3)现场试验
现场试验的具体步骤如下：
首先注入第一段塞的生物酶复合制剂C，注入量为注入体积总量的25％；其次注入100m3地层水；然后注入第二段塞的生物酶复合制剂C，其注入量为注入体积总量的75％；最后注入80m3地层水；关井培养10d后开井生产。
所述的生物酶复合制剂采用高压泵车经油井油套环空注入，所述的第一段塞生物酶复合制剂的注入速度为10m3/h，所述的第二段塞生物酶复合制剂的注入速度为15m3/h，所述的第一段塞地层水的注入速度为8m3/h，所述的第二段塞地层水的注入速度为12m3/h。
现场试验结果：该井的含水率由试验前97.4％下降到65.3％，含水降低32.1个百分点，有效期55个月，单井平均日增油16.8t，投入产出比为1∶17.2。
Claims (8)
1.一种采油用生物酶复合制剂，其特征在于，所述的复合制剂组成和组分(质量百分比)如下：
功能微生物发酵液 1～2％；
营养剂 5～10％；
生物酶 0.5～1.0％；
其余为水；
所述的功能微生物发酵液为热袍菌或嗜热脱氮芽孢杆菌的发酵液，功能微生物的菌浓大于108个/mL；
所述的生物酶由乙酰木聚糖酯酶和烷基琥珀酸合酶组成，乙酰木聚糖酯酶和烷基琥珀酸合酶质量比为1:1～2。
2.根据权利要求1所述的采油用生物酶复合制剂，其特征在于，所述的营养剂由氮源和磷源组成，氮源为氯化铵、尿素和硝酸钠中的一种，磷源为磷酸氢二钾、磷酸氢二钠和磷酸氢二铵中的一种。
3.根据权利要求1-2任一项权利要求所述的采油用生物酶复合制剂的制备方法，其特征在于，该制备方法具体包括以下步骤：
(1)将功能微生物发酵液溶于水中，利用磁力搅拌器在转速为150～200rpm条件下常温搅拌20～30min，得到功能微生物发酵液溶液；
(2)在功能微生物发酵液溶液中添加营养剂，在转速为200～300rpm、温度为30～35℃条件下搅拌30～50min，得到混合溶液；
(3)将生物酶在边搅拌边加热的条件下匀速加入上述混合溶液中，在搅拌速度为350～400rpm，搅拌时间为60～90min，加热温度为35～40℃，搅拌结束后得到复合制剂。
4.根据权利要求1-2任一项权利要求所述的采油用生物酶复合制剂的应用，其特征在于，所述的应用具体步骤如下：
(1)油井的筛选；
(2)生物酶复合制剂注入量的确定；
(3)现场试验。
5.根据权利要求4所述的采油用生物酶复合制剂的应用，其特征在于，所述的油井筛选，具体筛选标准如下：油藏温度＜90℃、地层水矿化度＜150000mg/L、地层渗透率＞50×10-3μm2、地面原油粘度＜8000mPa.s。
6.根据权利要求4所述的采油用生物酶复合制剂的应用，其特征在于，所述的生物酶复合制剂注入量由如下公式确定：
V＝3.14R2HФβ
式中：V——生物酶复合制剂注入体积总量，m3；
R——处理半径，m，取值范围为2～8；
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0.8～1.0。
7.根据权利要求4所述的采油用生物酶复合制剂的应用，其特征在于，所述的现场试验，具体步骤如下：首先注入第一段塞的生物酶复合制剂，注入量为注入体积总量的10～25％；其次注入80～100m3地层水；然后注入第二段塞的生物酶复合制剂，其注入量为注入体积总量的75～90％；最后注入50～80m3地层水；关井培养10～30d后开井生产。
8.根据权利要求4所述的采油用生物酶复合制剂的应用，其特征在于，所述的生物酶复合制剂采用高压泵车经油井油套环空注入，所述的第一段塞生物酶复合制剂的注入速度为8～10m3/h，所述的第二段塞生物酶复合制剂的注入速度为10～15m3/h，所述的第一段塞地层水的注入速度为5～8m3/h，所述的第二段塞地层水的注入速度为10～12m3/h。
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