CN111364958B - 注空气微生物驱油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注空气微生物驱油的方法，属于原油开采领域。该方法包括：向油藏采出液中加入微生物营养剂，对加入微生物营养剂的采出液分别在密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下进行培养，获得上述三种培养方式下采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况；根据上述三种培养方式下采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况获得油藏中微生物的目标培养方式；在目标培养方式下，通过静态实验获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的比值范围；对比值范围内的空气与微生物营养剂进行岩心驱替实验，获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的目标比例；向油藏中加入目标比例的空气与微生物营养剂，进行驱油作业。
Description
技术领域
本发明涉及原油开采领域，特别涉及一种注空气微生物驱油的方法。
背景技术
微生物驱油是指向油藏注入微生物营养剂，通过微生物营养剂为油藏中的微生物提供营养物质，油藏中的微生物通过增殖代谢改变油藏中原油的粘度、乳化性能等，进而改变原油采收环境，达到提高原油采收率的目的。油藏中的微生物一般为好氧微生物，好氧微生物代谢过程中，需要足够的氧气或空气才能进行呼吸代谢以及合成部分代谢产物。而油藏为无氧环境，因此，还需要向油藏注入空气或氧气，以增强好氧微生物的增殖代谢活性，提高好氧微生物代谢产物的量。向油藏中注空气与微生物营养剂或氧气时，需要确定注入微生物营养剂与氧气或空气的最佳比，以提高微生物驱油的效率，进而提高原油采收率。
相关技术通过设置大量的模拟实验，对空气与微生物营养剂或氧气的比例逐一进行实验，进而确定出空气与微生物营养剂或氧气最佳比例。
发明人发现相关技术至少存在以下问题：
不同的油藏中微生物的含量不同，注入的空气与微生物营养剂或氧气的量也不同，通过上述方法获得不同油空气与微生物营养剂或氧气的最佳比例，实验量大，耗费时间较长，操作繁杂，降低了油藏驱油的工作效率。
发明内容
本发明实施例提供了一种注空气微生物驱油的方法，可解决上述技术问题。技术方案如下：
一方面，提供了一种注空气微生物驱油的方法，所述方法包括：
向油藏采出液中加入微生物营养剂，对加入微生物营养剂的采出液分别在密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下进行培养，获得所述密封隔氧培养、所述间歇补氧培养以及所述连续补氧培养方式下采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况；
根据所述密封隔氧培养、所述间歇补氧培养以及所述连续补氧培养方式下采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况获得油藏中微生物的目标培养方式；
在所述目标培养方式下，通过静态实验获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的比值范围；
对所述比值范围内的空气与微生物营养剂进行岩心驱替实验，获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的目标比例；
向油藏中加入所述目标比例的空气与微生物营养剂，进行驱油作业。
在一种可选地实施方式中，所述采出液中微生物变化情况包括：生物类群数量或菌落总数的变化情况。
在一种可选地实施方式中，所述采出液性能变化情况包括：采出液的乳化性、采出液的PH值以及采出液中原油粘度中的至少一种的变化情况。
在一种可选地实施方式中，在所述目标培养方式下，通过静态实验获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的比值范围包括：
向预设数量实验组中的每个实验组的采出液中加入空气与微生物营养剂的比值均不同，通过分析每个实验组的采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况，获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的比值范围。
在一种可选地实施方式中，对所述比值范围内的空气与微生物营养剂进行岩心驱替实验，获得向油藏加入空气与微生物营养剂的目标比例，包括：
通过岩心驱替实验获得岩心水驱时的第一采收率以及岩心加入所述比值范围内的空气与微生物营养剂时的第二采收率；
通过所述第二采收率与所述第一采收率的差值获得向油藏加入空气与微生物营养剂的目标比例。
在一种可选地实施方式中，所述通过岩心驱替实验获得岩心水驱时的第一采收率以及岩心加入所述比值范围内的空气与微生物营养剂时的第二采收率，包括：
通过岩心驱替实验获得岩心的饱和油含量，通过岩心驱替实验获得岩心水驱时的出油量，将所述岩心水驱时的出油量与所述岩心的饱和油含量之比作为所述第一采收率；
通过岩心驱替实验获得加入所述比值范围内的空气与微生物营养剂时岩心的出油量，将加入所述比值范围内的空气与微生物营养剂时岩心的出油量与所述岩心的饱和油含量之比作为所述第二采收率。
在一种可选地实施方式中，所述第二采收率与所述第一采收率的差值所对应的空气与微生物营养剂的比值为所述空气与微生物营养剂的目标比例。
在一种可选地实施方式中，所述微生物营养剂包括以下百分含量的组分：0.1％-0.9％的葡萄糖、0.05％-0.5％的NaNO3、0.05％-0.5％的NH4Cl、0.01-0.1％的酵母膏、0.005％-0.2％的KH2PO4，余量为水。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过对油藏中的采出液加入微生物营养剂，分别在密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下培养，获得利于油藏中微生物生长的目标培养方式，在该目标培养方式下，通过静态实验获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的比值范围，在该比值范围内进行岩心驱替实验，获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的目标比例，通过向油藏中注入本发明实施例获得的目标比例的空气与微生物营养剂，使油藏中的微生物可以更好的发挥驱油的作用，进而提高原油的采收率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的注空气微生物驱油的方法流程图；
图2是本发明实施例提供的油藏驱油采收率与菌落总数的关系示意图；
图3是本发明实施例提供的微生物溶解氧含量与培养时间曲线示意图。
具体实施方式
除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
本发明实施例提供了一种注空气微生物驱油的方法，如图1所示，该方法包括：
S101、向油藏中的采出液中加入微生物营养剂，对加入微生物营养剂的采出液分别在密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下进行培养，获得密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况；
S102、根据密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况获得油藏中微生物的目标培养方式；
S103、在该目标培养方式下，通过静态实验获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的比值范围；
S104、对比值范围内的空气与微生物营养剂进行岩心驱替实验，获得向油藏加入空气与微生物营养剂的目标比例；
S105、向油藏中加入目标比例的空气与微生物营养剂，进行驱油作业。
本发明实施例通过对油藏中的采出液加入微生物营养剂，分别在密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下培养，获得利于油藏中微生物生长的目标培养方式，在该目标培养方式下，通过静态实验获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的比值范围，在该比值范围内进行岩心驱替实验，获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的目标比例，通过向油藏中注入本发明实施例获得的目标比例的空气与微生物营养剂，使油藏中的微生物可以更好的发挥驱油的作用，进而提高原油的采收率。
本发明实施例提供的方法至少具有以下有益效果：
本发明实施例提供的方法通过实验确定空气与微生物营养剂的比值范围，在该比值范围内获取微生物与空气的目标比例，相比现有技术通过大量的单独实验获得微生物营养剂与空气的比例，减少了工作量，提高了注空气微生物驱油的效率，进一步提高了油藏原油的采收率。
接下来，对上述图1所示的步骤S101～步骤S105进行解释说明。
可选地，步骤S101中，向油藏中的采出液中加入微生物营养剂，对加入微生物营养剂的采出液分别在密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下进行培养，获得密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况。其中，采出液中微生物变化情况包括：生物类群数量或菌落总数的变化情况。采出液性能变化情况包括：采出液的乳化性、采出液的PH值以及采出液中原油粘度中至少一种的变化情况。可选地，采出液中微生物变化情况包括：生物类群数量或菌落总数的变化情况。
体现微生物生长代谢性能的参数有很多，本发明实施例选取上述参数中对微生物的生长代谢影响较大的几个参数进行分析，该参数包括但不限于以下：采出液中生物类群数量、菌落总数以及对原油的乳化能力等。
本发明实施例所说的生物类群主要是指微生物类群，例如细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体等微生物。通过对油藏采出液中的微生物类群数量进行测量，获得微生物类群数量，以便于根据微生物的生长情况确定那种微生物对于油藏的驱油有利或有害，进而确定补氧的方式。
本发明实施例提供的方法检测后提供的微生物类群的种类主要包括：烃氧化菌、发酵菌、产甲烷菌、腐生菌、硫酸盐还原菌以及硝酸盐还原菌。
烃氧化菌是能够以烃类作为底物进行生长、代谢的一类菌群，大多在好氧条件下氧化烃类。因此，烃氧化菌在含氧量较高的近井地带最为丰富，是通常认为的油藏微生物食物链的驱动菌群。烃氧化菌可产生氧化烃类的特定酶，使得烷烃的末端或次末端被裂解，并最终产生生物聚合物、表面活性剂、醇类、有机酸和CO2等利于提高驱油效率的物质。向地层中注入微生物营养剂的同时注入空气，可以刺激油藏中烃氧化菌的生长，进而提高微生物的驱油效率。
厌氧发酵菌，发酵过程是将有机物作为电子供体释放能量，产生代谢产物的过程，在厌氧条件下完成。厌氧发酵菌是油藏中含量较高的重要生物类群，能够将微生物在好氧阶段产生的代谢产物进一步发酵降解，产生断链脂肪酸、氨气和二氧化碳等物质。当油藏中的氧气被过度消耗导致匿乏时，在厌氧条件下厌氧发酵菌可直接利用烃类物质在无氧条件下进行降解，最终为产甲烷菌提供乙酸、甲醇、二氧化碳等底物。
产甲烷菌为古菌中的一类，通常生活在极端环境中，能够与其他细菌形成一种较为特殊的互营关系，产甲院菌处于厌氧生物链末端，代谢过程中将无机或有机化合物在厌氧条件下发酵为甲烷和二氧化碳。
腐生菌为在有氧条件下以碳水化合物为底物进行生长代谢的微生物的总称。腐生茵分解多糖类物质形成单糖，进而形成有机酸类；或水解脂类形成脂肪酸和甘油，最后降解成为低级脂肪酸，并生成二氧化碳和氨气；或将核酸地层水解为嘌呤、嘧啶、戊糖和磷酸等，嘌呤和嘧啶又进一步裂解成为低级脂肪酸。腐生菌类群中有对提高驱油效率有益的功能菌。
硝酸盐还原菌是一类含氮化合物细茵类群。在硝酸盐、挥发性脂肪酸同时存在的条件下，硝酸盐还原菌能够迅速地生长、繁殖、代谢，产生大量二氧化碳、氮气和一氧化二氮等利于驱油的气体，同时与硫酸盐还原茵存在竞争关系，有利于清除源于体系中的硫化物。
硫酸盐还原菌能将硫酸盐、亚硫酸盐和硫代硫酸盐等硫化物中的硫还原生成硫化氢。在微生物采油工艺中硫酸盐还原菌通常被归为需要避免的有害菌一类，主要是因为硫酸盐还原菌代谢终产物硫化氨导致地层酸化，从而导致引起管道和设备的腐蚀；与油藏地层水中的亚铁离子形成硫化亚铁沉淀，导致地层堵塞；使得原油产品中硫的含量增加，降低了油气品质。
菌落总数是指在一定条件下，如需氧情况、营养条件、pH、培养温度和时间等，每克或每毫升检样所生长出来的细菌菌落总数。本发明实施例中的菌落总指上述提到的烃氧化菌、发酵菌、产甲烷菌、腐生菌、硫酸盐还原菌以及硝酸盐还原菌得数量。
测量油藏中的采出液进行分离后获得的采出液PH值。
油藏中微生物生长的环境的PH值变化过于激烈，会改变微生物营养剂的供给状态，影响微生物菌体细胞膜的带电荷性质与微生物细胞体的稳定性。还会影响微生物对微生物营养剂的吸收能力，最终导致微生物的死亡。因此，通过测量采出液中PH值的变化，使微生物培养方式的确定结果更加准确。
测量从采出液中分离出的油的粘度以及采出液的乳化性。
原油粘度是指原油中任一点上单位面积的剪应力与速度梯度的比值。原油粘度的高低表明原油流动的难易，粘度愈大，流动阻力愈大，越难流动。微生物中产生的酸以及表面活性物质可以降低原油的粘度，提高原油的流动性，进而提高油藏的驱油率。
本发明实施例中提供的采出液是指从油藏中采出的原始的液体，该液体中包括原油和地层水。
乳化性是指采出液中原油与地层水的分散程度，一般用平均透射光强度表示，采出液的乳化性越好，油在地层水中分散越均匀，采出液的平均透射光强度越低。
作为一种示例，上述测量分离出来的地层水总菌落数时可以采用血球计数法来测量，具体的用无菌地层水将上述地层水稀释到50-100倍，通过血球计数板在电子显微镜下测量菌落总数。血球计数板被用来对人体内红、白血球进行显微计数，也常用于计算一些细菌、真菌、酵母等微生物的数量，是一种常见的生物学工具。
作为一种示例，上述测量采出液乳化效果时可以采用稳定分析仪测定采出液的平均透射光强度，采出液的乳化效果越好，油在地层水中分散越均匀，平均透射光强度越低。
在一种可选地实施方式中，本发明实施例提供的微生物营养剂包括以下百分含量组分：0.1％-0.9％的葡萄糖、0.05％-0.5％的硝酸钠NaNO3、0.05％-0.5％的氯化铵NH4Cl、0.01-0.1％的酵母膏、0.005％-0.2％的磷酸氢钾KH2PO4，余量为水。示例的，葡萄糖的百分含量可以为：0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％等。硝酸钠NaNO3的百分含量可以为：0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.2％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％等。氯化铵NH4Cl的百分含量可以为0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.2％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％等。酵母膏的百分含量可以为：0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％等。磷酸氢钾KH2PO4的百分含量可以为：0.005％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.2％等。
本发明实施例提供了一种示例，用来获得油藏中微生物的培养方式，具体示例如下：
根据上述微生物营养剂的配方配置n组样品，n可以为大于零的整数。本实施例中，设定n为7，即选取7组样品，分别对其进行编号1、2、3、4、5、6、7组样品。每一组分别配置2个小样品用以测试不同的参数，并对每一组的2个小样品分别编号A组和B组。即，编号后的每一组小样品分为1A、1B，2A、2B，3A、3B，4A、4B，5A、5B，6A、6B，7A、7B。给上述样品中均加入配置好的微生物营养剂50ml-150ml，装入200ml-300ml的容量瓶中。设定培养的温度，此处的温度可以设定为油藏中的温度，示例的，可以是50℃-70℃，例如，50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、65℃、67℃、68℃、70℃等。具体的温度可以根据不同油藏的温度进行确定此处不做具体限定。
上述7组样品加入微生物营养剂后，可以根据样品测定参数的不同，选择不同的样品组加入不同比例的原油与地层水。例如，本发明实施例可以选取上述1-6组样品中的A组样品用来测试采出液的PH值，采出液中的菌落总数，生物类群数量，以及原油的乳化性。1-6组样品中的B组样品用来测量从采出液分离出的油的粘度。第7组样品用来测量采出液中微生物的耗氧速率。可以理解的是，上述样品中，用于测定菌落总数、生物类群数量、原油的乳化性的样品，即1A、2A、3A、4A、5A、6A，以及测定耗氧速度的样品，即、7A、7B。向1A、2A、3A、4A、5A、6A以及7A、7B中添加原油与地层水的质量比为1:10-20。例如，1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19、1:20等。1B、2B、3B、4B、5B、6B用于测定的原油粘度，即向1B、2B、3B、4B、5B、6B中添加原油与地层水的质量比为1:0.5-1.5，例如，1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、1:1.0、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5等。
将上述测试菌落总数、生物类群数量的样品培养2天-3天。例如，2天、2.5天3天等。将测试乳化性的样品培养3天-5天，例如3天、4天、5天等。测试原油粘度的样品培养5天-7天，例如，5天内、6天、7天等。对经过上述时间培养的样品分别测试采出液中的菌落总数、生物类群数量，原油粘度以及采出液的乳化性。并对上述采出液中的菌落总数、生物类群数量，原油粘度以及采出液的乳化性进行分析获得微生物最佳培养方式。本实施例获得的最佳培养方式为连续补氧培养方式。
可选地，采出液性能变化情况包括采出液的乳化性、采出液的PH值以及采出液中原油粘度中至少一种的变化情况。
可选地，对采出液以及采出液中微生物性能的参数变化情况进行分析为对采出液中的生物类群数量、菌落总数、PH值中的至少一种进行分析，原油的粘度，以及实验采出液的乳化性进行分析。
本发明实施例提及的采出液是指从油藏中采出的未经分离的原油与地层水的混合物，采出液的水中含有大量油藏中的微生物，因此可以通过向采出液中加入微生物营养剂来检测油藏中微生物的变化情况。例如，微生物的类别、数量等。
油藏中的微生物一般为好氧微生物，但是油藏中为无氧环境，因此，本发明实施例向油藏注入气体可以是空气也可以是氧气。空气相对氧气为成本低且极易获得的气体，因此，本发明实施例选用向油藏注入空气。
可选地，步骤S102中，根据密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况获得油藏中微生物的目标培养方式包括：向油藏的采出液中加入微生物营养剂后分别在密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下进行培养，获得密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下表示采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况，对采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况进行分析，最终获得油藏中微生物的培养方式。
考虑到对不同的油藏中微生物的属性不同，对微生物进行培养的方式也不相同。因此，在确定油藏中空气与微生物营养剂的比例时，先确定对微生物补充空气或氧气的方式，例如，对微生物补充空气的方式为密封隔氧培养、间歇补氧培养或连续补氧培养方式等。
密封隔氧培养是指在实验过程中对微生物不补充空气，来观察微生物的生长代谢情况，可以作为间歇补氧培养以及连续补氧培养实验的对照组。
间隔补氧培养是指间隔一定的时间对微生物补充空气，观察微生物的生长代谢情况。
连续补氧培养是指对微生物不间断一直补氧培养的方式。
通过上述对油藏中的微生物分别进行间隔补氧培养、连续补氧培养，与密封隔氧培养进行对比，选取对微生物生长最有利的培养方式。
可选地，在进行间隔补氧培养时，对微生物消耗氧的含量进行记录，当微生物中的氧含量下降到一定数值时，再对微生物进行补氧，即，可以先确定对微生物进行间隔补氧的时间，再通过该时间对微生物进行间隔补氧培养。
作为一种示例，取适量油藏中的采出液放入厌氧瓶中，通过实验观察培养厌氧瓶中空气含量已经被消耗到0.1-1mg/L以下，记录厌氧瓶中空气含量被消耗到0.1-1mg/L以下的时间，可以取该时间作为间隔补氧的时间。该时间可以根据具体情况进行确定，可以是1-2.5小时，例如1小时、1.5小时、2小时、2.5小时等。
可选地，步骤S103中，在该目标培养方式下，通过静态实验获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的比值范围包括：向预设数量实验组中的每个实验组的采出液中加入空气与微生物营养剂比值均不同，通过分析每个实验组的采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况，获得向油藏中加入空气与微生物营养剂比值范围。
本发明实施例提供的静态实验是指相对于岩心驱替实验来说，该实验不用通过对岩心驱替就可以获得空气与微生物营养剂的比例。
作为一种示例，静态实验的步骤如下：
可以选用容积一定的容器，通过调整加入容器中微生物营养剂或原油的体积，进而确定空气的体积。示例的，当选用500ml的容器，需要加入容器中空气含量与微生物营养剂的含量之比为4:1时，可以向容器中注入100ml微生物营养剂，其余部分则为空气。当选用500ml的容器，需要加入容器中空气含量与原油含量之比为4:1时，可以向容器中注入100ml原油，其余部分则为空气。
采出液中的菌落总数与油藏采收率的关系为：采收率随着总菌落数的增长呈一定的上升趋势，关系图如图2所示。因此，可以通过总菌落数与油藏的采收率关系图获取空气与微生物营养剂含量的比值范围，在该比值范围内再进行具体实验，进而获得微生物驱油时空气与微生物营养剂含量的最佳比例。
作为一种示例，通过结合图2中总菌落数与油藏采收率的关系，预先确定空气与微生物营养剂的比例为1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10，获得微生物与空气的比值范围。
作为一种示例，当确定空气含量超过一定比例时，对微生物的生长和代谢已经没有任何促进作用时，此时可以通过设置几组平行试验，对该比例进行进一步验证，确保数据的准确性。
可选地，步骤S104中，对比值范围内的空气与微生物营养剂进行岩心驱替实验，获得向油藏加入空气与微生物营养剂的目标比例包括：
通过岩心驱替实验获得岩心加入水时的第一采收率以及岩心加入比值范围内的空气与微生物营养剂时的第二采收率；
通过第二采收率与第一采收率的差值获得空气与微生物营养剂的目标比例。
岩心驱替实验是指以目标油藏的地层水为实验用水，以目标油藏的原油经过脱水处理后为实验用油，以天然岩心或人工岩心为实验用岩心，以目标油藏的温度为实验温度进行模拟油藏中对岩心驱油的过程。
可选地，通过岩心驱替实验获得第一采收率与第二采收率，包括：
通过岩心驱替实验获得岩心的饱和油含量，通过岩心驱替实验获得岩心加入水时的出油量，将岩心加入水时的出油量与岩心的饱和油含量之比作为第一采收率；
通过岩心驱替实验获得加入比值范围内的空气与微生物营养剂时岩心的出油量，将加入比值范围内的空气与微生物营养剂时岩心的出油量与岩心的饱和油含量之比作为第二采收率。
可选地，通过第二采收率与第一采收率的差值获得空气与微生物营养剂的比例。
可选地，第二采收率与第一采收率的差值所对应的空气与微生物营养剂的比值为空气与微生物营养剂的目标比例。
考虑到岩心的渗透率不同，目标原油时完成驱替的难易程度也不同，因此，在进行岩心驱替实验时，可以先测量用于进行实验的岩心的渗透率，如果渗透率大小于50×10-3μm2时，注入上述目标用水以及目标原油时的量可以小于0.5PV，其中，PV为孔隙体积的倍数。当渗透率大于50×10-3μm2时，注入上述目标用水以及目标原油时的量可以为0.5PV-1PV，例如，0.5PV、0.6PV、0.7PV、0.8PV、0.9PV、1.0PV等。便于岩心驱替实验的进行。
考虑到实验数据的准确性，上述进行驱替实验的岩心可以选用储层岩心，也可以采用渗透率与目标油藏渗透率接近的人造岩心或填砂岩心。所用原油为目标区采出原油，经过脱地层水处理，含地层水率在0.5％以下。
步骤S105、向油藏中加入目标比例的空气与微生物营养剂，进行驱油作业。
以下将通过可选地实施例描述本发明实施例提供的方法。
本发明实施例以华北油田A油藏对本发明实施例提供的方法做进一步说明。A油藏为经已经进行过微生物驱的油藏，阶段提高采收率幅度为6.8％。
(1)A油藏采出液的检测分析
取A油藏中心油井的采出液，测定采出液中生物类群数量、总菌数、以及采出液的PH值，测定从采出液分离出的油的粘度及采出液的平均透射光强度。
表1 A油藏产出液性能评价结果
| 总菌数，个/mL | pH值 | 原油粘度，mPa·s | 平均透射光强度，％ |
| 1.5×10<sup>4</sup> | 7.5 | 196.2 | 82.6 |
表2 A油藏采出液中生物类群数量
(2)根据生物类群及其数量，向采出液中加入微生物营养剂，微生物营养剂的配方组成为：葡萄糖0.4％、NaNO3 0.25％、NH4Cl 0.1％、酵母膏0.05％、KH2PO4 0.01％。配制微生物营养剂溶液共计1500mL，分别取150mL上述微生物营养剂和7g原油装入6个容积为250mL的厌氧瓶中，编号为1A、2A、3A、4A、5A、6A；分别取50mL上述微生物营养剂和50g原油装入另外6个容积为250mL的厌氧瓶中，编号为1B、2B、3B、4B、5B、6B；分别取150mL上述微生物营养剂装入2个厌氧瓶中，编号为7A、7B。
(3)在样品1A、2A、3A、4A、5A、6A、7A、7B中添加7.5g的原油，在1B、2B、3B、4B、5B、6B中添加50g的原油。
将编号为7A、7B的样品放入恒温摇床中进行密封培养，摇床温度设定为油藏温度57℃，转速设定为150r/min。每隔1h测定微生物溶解氧含量，溶解氧含量随时间的变化曲线如图3所示。12h后溶解氧含量达到0.1mg/L，因此A油藏注空气时间间隔为12h，考虑到现场注空气的实际操作问题，间歇补气以24h为一个周期，注空气12h，停注密封培养12h，然后进入第二个周期，再次注空气12h，停注密封培养12h，以上述时间间隔为准循环注入空气。
将1至6组样品放入恒温摇床，采取不同方式培养3天。其中1、2组样品采取密封隔氧培养的方式。3、4组样品采取补空气12h，停注空气培养12h，以该时间段进行循环补空气进行间歇补氧培养方式。5、6组样品采取连续补氧培养的方式。对比密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养培养后的菌落总数、生物类群数量、原油粘度、乳化性，确定目标培养方式；
编号为A的样品培养3天后取出，测定pH值、菌落总数、生物类群数量，编号为B的样品培养5天后取出，测试乳化性，编号为B的样品7天后取出，测定原油粘度。
表3 A油藏不同培养方式时微生物增殖代谢效果
表4 A油藏不同培养方式时微生物类群数量
通过对比，A油藏的采出液进行不同方式培养后，菌落总数、生物类群数量、原油粘度、乳化性均有明显的变化。其中连续补氧培养培养时总菌落总数较密封隔氧培养高3个数量级，较间歇补氧培养高1个数量级；烃氧化菌菌浓较密封隔氧培养高3个数量级，较间歇补氧培养高1个数量级。发酵菌、产甲烷菌、腐生菌、硝酸盐还原菌菌浓较密封隔氧培养高1-3个数量级，较间歇补氧培养高1个数量级。有害菌硫酸盐还原菌数量降低1个数量级；密封条件下培养产生酸性气体，因此溶液PH值较有氧条件低；注入空气后，原油粘度较比原始条件下降61％-71％，连续补氧培养时原油粘度较间歇补氧培养降低26％；连续补氧培养时原油被乳化后均匀分散于水相中，因此平均透射光强度最低。
经过对比可以得出，A油藏注空气微生物驱油提高采收率方法最佳补培养方式为连续补氧培养方式。
(4)配制微生物营养剂共计1000mL，具体操作方法为：取1000mL的容器注入地层水，向其中加入葡萄糖6g、NaNO3 3.75g、NH4Cl 1.5g、酵母膏0.75g、KH2PO4 0.15g，搅拌均匀备用。
设计微生物营养剂与空气的比为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、10:1、15:1、20:1，按照设计的比分别向500mL厌氧瓶中添加微生物营养剂250mL、167mL、125mL、100mL、83mL、71mL、63mL、56mL、45mL、31mL、24mL，其中微生物营养剂与空气的比为10:1、15:1时。配制2个平行样品，微生物营养剂与空气的比为20:1时，配制3个平行样品。按照微生物营养剂与原油质量比20:1，向各样品中加入原油。
将上述样品放入恒温摇床内，采取密封隔氧培养的方式培养3天，取出样品立即测定各样品菌落总数，培养5天后测试乳化性。根据静态实验结果，微生物营养剂与空气的比为6:1至8:1时菌落总数提升至107个/mL，平均透射光强度达到10％以下，乳化情况良好，初步确定微生物营养剂与空气最佳比值范围为6:1至8:1。
表5空气与微生物营养剂不同比时微生物的增殖代谢效果
(5)设计微生物营养剂与空气的比为6:1、7:1、8:1，按照上述比例分别进行岩心驱替实验，单纯注入微生物营养剂的情况作为对照组。设定4组岩心进行实验，分别编号1号、2号、3号、4号。参照标准SY/T 6424-2014(复合驱油体系性能测试方法)中驱油性能评价的方法和步骤对岩心管进行抽真空后向岩心管内饱和地层水、饱和油，并测定岩心管的渗透率、孔隙度以及含油饱和度。经测定预设的4组岩心的孔隙度、渗透率、均接近A油藏的孔隙度为18.5％、渗透率为145×10-3μm2。
表6岩心基本性能
| 岩心编号 | 孔隙度，％ | 渗透率，×10<sup>-3</sup>μm<sup>2</sup> | 含油饱和度，％ |
| 1 | 20.1 | 163.8 | 84.3 |
| 2 | 19.4 | 153.2 | 80 |
| 3 | 20.4 | 170.9 | 82.5 |
| 4 | 18.8 | 155.4 | 76.7 |
岩心饱和原油后将岩心管在57℃条件下放置7天，对岩心进行驱替，驱替至含水达98％时，计算第一次驱替采收率。然后在注入地层水中添加0.4％葡萄糖、0.25％NaNO3、0.1％NH4Cl、0.05％酵母膏以及0.01％KH2PO4，关闭出口端。分别向4根岩心管中注入1PV上述微生物营养剂，分别按照空气与微生物营养剂比6:1、7:1、8:1向2至4号岩心管分别注入6PV、7PV、8PV的空气，1号岩心管不注入空气，作为空白对照组。关闭入口端，在油藏温度下放置15天。
15天后，进行第二次驱替，收集采出液测试总菌落数、生物类群数量、原油粘度、乳化性，并计算原油驱替至98％时最终的采收率，结果如表7所示。注空气微生物驱油后总菌落数较原始地层水驱油采出液的总菌落数提高2个数量级，原油粘度降低48.8％，平均透射光强度降低55.2％，乳化效果变化明显；补注空气后总菌落数在微生物驱油基础上进一步提升2-3个数量级，其中烃氧化菌在有氧条件下生长良好，菌浓提升2个数量级，原油粘度降低26％-44％，对原油的乳化效果明显变好，平均透射光强度降低26.4％-27.1％。当微生物营养剂与空气比为8:1时，总菌落数最高，达到109个/mL数量级，烃氧化菌菌浓达107个/mL数量级，对原油的乳化效果达到最佳，提高采收率幅度达9.8％。因此，目标比例为8:1。
表7 A油藏空气与微生物营养剂不同比时微生物增殖代谢效果
表8 A油藏空气与微生物营养剂不同比例时微生物类群数量
表9 A油藏空气与微生物营养剂不同比例时的驱油效果
由上述表中的数据可以看出，通过采用本发明实施例提供的方法获得的空气与微生物营养剂的目标比例进行驱油时效果明显，且减少了操作时间，降低了试验成本。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种注空气微生物驱油的方法，其特征在于，所述方法包括：
向油藏采出液中加入微生物营养剂，对加入微生物营养剂的采出液分别在密封隔氧培养、间歇补氧培养以及连续补氧培养方式下进行培养，获得所述密封隔氧培养、所述间歇补氧培养以及所述连续补氧培养方式下采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况；
根据所述密封隔氧培养、所述间歇补氧培养以及所述连续补氧培养方式下采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况获得油藏中微生物的目标培养方式；
在所述目标培养方式下，通过静态实验获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的比值范围；向预设数量实验组中的每个实验组的采出液中加入空气与微生物营养剂的比值均不同，通过分析每个实验组的采出液中微生物变化情况以及采出液性能变化情况，根据总菌落数与油藏的采收率关系图获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的比值范围；
对所述比值范围内的空气与微生物营养剂进行岩心驱替实验，获得向油藏中加入空气与微生物营养剂的目标比例；
向油藏中加入所述目标比例的空气与微生物营养剂，进行驱油作业。
2.根据权利要求1所述的注空气微生物驱油的方法，其特征在于，所述采出液中微生物变化情况包括：生物类群数量或菌落总数的变化情况。
3.根据权利要求1所述的注空气微生物驱油的方法，其特征在于，所述采出液性能变化情况包括：采出液的乳化性、采出液的PH值以及采出液中原油粘度中至少一种的变化情况。
4.根据权利要求1所述的注空气微生物驱油的方法，其特征在于，对所述比值范围内的空气与微生物营养剂进行岩心驱替实验，根据总菌落数与油藏的采收率关系图获得向油藏加入空气与微生物营养剂的目标比例，包括：
通过岩心驱替实验获得岩心水驱时的第一采收率以及岩心加入所述比值范围内的空气与微生物营养剂时的第二采收率；
通过所述第二采收率与所述第一采收率的差值获得空气与微生物营养剂的目标比例。
5.根据权利要求4所述的注空气微生物驱油的方法，其特征在于，所述通过岩心驱替实验获得岩心水驱时的第一采收率以及岩心加入所述比值范围内的空气与微生物营养剂时的第二采收率，包括：
通过岩心驱替实验获得岩心的饱和油含量，通过岩心驱替实验获得岩心水驱时的出油量，将所述岩心水驱时的出油量与所述岩心的饱和油含量之比作为所述第一采收率；
通过岩心驱替实验获得加入所述比值范围内的空气与微生物营养剂时岩心的出油量，将加入所述比值范围内的空气与微生物营养剂时岩心的出油量与所述岩心的饱和油含量之比作为所述第二采收率。
6.根据权利要求4所述的注空气微生物驱油的方法，其特征在于，所述第二采收率与所述第一采收率的差值所对应的空气与微生物营养剂的比值为所述空气与微生物营养剂的目标比例。
7.根据权利要求1所述的注空气微生物驱油的方法，其特征在于，所述微生物营养剂包括以下百分含量的组分：0.1％-0.9％的葡萄糖、0.05％-0.5％的NaNO3、0.05％-0.5％的NH4Cl、0.01-0.1％的酵母膏、0.005％-0.2％的KH2PO4，余量为水。
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