CN112983367A - 一种弓形菌在微生物驱油现场试验效果评价中的应用及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种弓形菌在微生物驱油现场试验效果评价中的应用及其方法，属于三次采油技术领域。本发明首次提供了一种弓形菌在微生物驱油现场试验效果评价中的应用，通过测定微生物驱油前后地层弓形菌的丰度变化，判断微生物驱油现场试验的效果。本发明还提供了一种微生物驱油现场试验效果评价方法，包括测定微生物驱油前后地层弓形菌的丰度变化。本发明的方法丰富并补充了微生物驱油现场试验效果评价内容中微生物特征指标。利用该方法进行现场试验效果评价，简化了以往现场试验效果评价内容中微生物特征指标检测内容，简化了现场检测人员的工作量，操作简单、结果准确、适用性广，可广泛地应用于微生物驱油现场试验效果的评价。
Description
技术领域
本发明属于三次采油技术领域，尤其涉及一种弓形菌在微生物驱油现场试验效果评价中的应用及其方法。
背景技术
油田经过多年注水开发后，在油藏内部形成了相对稳定的微生物群落体系，各类微生物具有不同的特征，在油藏中共同参与生物地球化学循环的作用。微生物驱油技术是一类通过微生物及其代谢产物来提高原油采收率的技术，具有投资成本低、不产生污染和应用范围广等优点。微生物驱油技术包括内源激活地层本源微生物和外源加入驱油菌剂两种。无论哪种技术最终都对地层内本源微生物的生态体系造成影响。
弓形菌是一类油藏地层本源微生物，为严格厌氧菌，在油田地层内普遍存在。目前的报道中指出该菌属中某些种具有硫化物氧化和硝酸盐还原功能，参与了油藏中氮、硫元素的代谢。传统的微生物驱油现场试验效果的评价内容中微生物特征指标包括了驱油功能菌浓度和乙酸根浓度。驱油功能菌需要分别统计烃氧化菌、反硝化细菌、产甲烷菌和厌氧发酵菌的浓度。内容多而杂，而且重点不突出，也增添了现场试验效果评价的难度。现有技术并未公开弓形菌与微生物驱油现场试验效果评价有关的技术内容。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种弓形菌在微生物驱油现场试验效果评价中的应用和评价方法，简单、准确，省去了功能微生物的培养环节，降低了现场操作人员的实验难度，适用性广，可广泛地应用于微生物驱油现场试验结果的评价。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种弓形菌在微生物驱油现场试验效果评价中的应用，通过测定微生物驱油前后地层弓形菌的丰度变化，判断微生物驱油现场试验的效果。
本发明还提供了一种微生物驱油现场试验效果评价方法，包括测定微生物驱油前后地层弓形菌的丰度变化，若驱油后弓形菌丰度与驱油前弓形菌丰度的差值≥5％，则油井表现出增产效果。
优选的，在油藏微生物驱油前3个月内和驱油后6个月进行现场油井采出液取样，获得地层水样品中的微生物菌体；对微生物菌体进行多样性分析，对比微生物驱油现场试验前后弓形菌丰度数值变化情况。
优选的，所述采出液的保存和所述地层水样品的处理过程均在无菌条件下进行。
优选的，所述获得地层水样品中的微生物菌体包括以下步骤：将采出液油水分离后，除杂，微孔过滤膜过滤。
优选的，所述微孔过滤膜为有机微孔过滤膜或醋酸纤维膜，所述微孔过滤膜的孔径为0.22μm。
优选的，所述多样性分析包括如下步骤：利用带有DNA条形码的引物341F：5′-CCTACGGGRBGCASCAG-3′；806R：5′-GGACTACNNGGGTATCTAAT-3′进行PCR扩增，胶回收、测序建库后进行双端测序，去除测序接头后拼接双端测序序列，质控，重抽样，以97％相似性作为标准划分操作分类单元，并基于RDP数据库进行物种注释，分析群落结构动态变化。
优选的，所述双端测序为采用Illumina HiSeq 250进行2×250bp双端测序。
优选的，所述质控具体为去除平均质量小于30和/或长度小于300bp的低质量序列和嵌合体序列。
优选的，所述弓形菌丰度数值是根据操作分类单元丰度分析结果得到的。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种利用弓形菌丰度变化进行微生物驱油现场试验效果评价的新方法，丰富并补充了微生物驱油现场试验效果评价内容中微生物特征指标。利用本发明所述方法进行现场试验效果评价，简化了以往现场试验效果评价内容中微生物特征指标检测内容，简化了现场检测人员的工作量，操作简单、结果准确、适用性广，省去了功能微生物的培养环节，降低了现场操作人员的实验难度，可广泛地应用于微生物驱油现场试验效果的评价。
具体实施方式
本发明提供了一种弓形菌在微生物驱油现场试验效果评价中的应用，通过测定微生物驱油前后地层弓形菌的丰度变化，判断微生物驱油现场试验的效果。
弓形菌能够产生有利于驱油的代谢产物，在地层微生物系统中，弓形菌来源形式单一，地面处理注入外源弓形菌可能性小，地层内弓形菌丰度的变化只能是受激活作用的结果，其中激活措施包括了外源注入营养剂和功能微生物菌剂等。因此微生物驱油后利用弓形菌的丰度变化评价现场试验效果是检验微生物驱油效果的一种新思路。
本发明还提供了一种微生物驱油现场试验效果评价方法，包括测定微生物驱油前后地层弓形菌的丰度变化，若驱油后弓形菌丰度与驱油前弓形菌丰度的差值≥5％，则油井表现出增产效果。
在本发明中，上述方法优选的包括如下步骤：在油藏微生物驱油前3个月内和驱油后6个月进行现场油井采出液取样，获得地层水样品中的微生物菌体；对微生物菌体进行多样性分析，对比微生物驱油现场试验前后弓形菌丰度数值变化情况。
在本发明中，驱油前3个月，微生物驱油菌剂未注入地层，地层内的微生物体系是未受到外来菌影响的原始状态；微生物驱油后6个月，随着微生物驱油菌剂的不断注入，地层内受到外来菌的不断影响，6个月时间是外来微生物能够在新的环境-地层内繁衍、生长、逐渐适应、稳定、并发挥作用的最佳时期，因此本发明选择在油藏微生物驱油前3个月内和驱油后6个月进行现场油井采出液取样，提高了评价结果的准确性。本发明对试验区块中的油井采出液进行样品采集时，优选的将采出液直接从油井井口收集到无菌容器中，立刻密封保存，所述保存的温度优选为4℃以下，防止杂菌污染。所述样品采集的量优选为3-5L，能够保证收集到足够多的微生物数量。
本发明对地层水样品的处理过程优选的在无菌条件下进行，其温度优选为不高于20℃，以防杂菌污染。在本发明中，所述获得地层水样品中的微生物菌体优选的包括以下步骤：将采出液油水分离后，除杂，微孔过滤膜过滤。本发明对于油水分离的方式没有特殊限定，采用本领域常用的油水分离方式如静置分层、离心、加热静置分层均可，所述离心获取水样的条件优选为8000-10000转/分钟，所述加热静置分层的温度优选为40-60℃，更优选为50℃。本发明对于油水分离后除杂的具体方式没有特殊限定，在本发明具体实施例中，优选的用定性滤纸过滤地层水样品，以去除大颗粒杂质。在本发明中，所述微孔过滤膜优选为有机微孔过滤膜或醋酸纤维膜，所述微孔过滤膜的孔径优选为0.22μm，本发明限定的微孔过滤膜种类和孔径，能够过滤掉除细菌以外的一切其他杂质，使样品中微生物菌体被截留在微孔过滤膜上，而不包含杂质。
在本发明中，对微生物菌体进行多样性分析前，优选的还包括将截留在微孔滤膜上的菌体进行全基因组总DNA提取的步骤，本发明对于DNA提取的方法没有特殊限定，在本发明具体实施例中，优选的采用如下方式：将截留在膜上的菌体用无菌水充分反复震荡洗脱后高速离心，收集底部的菌体，利用基因组提取试剂盒进行全基因组总DNA的提取，然后用NanoDrop检测DNA的浓度及质量。
本发明对油藏微生物菌体群落进行多样性分析时，优选的包括如下步骤：利用细菌16S rRNA基因序列的V3-V4区扩增，使用带有DNA条形码的引物341F：5′-CCTACGGGRBGCASCAG-3′；806R：5′-GGACTACNNGGGTATCTAAT-3′进行PCR扩增，胶回收、测序建库后进行双端测序，去除测序接头后拼接双端测序序列，质控，重抽样，以97％相似性作为标准划分操作分类单元(OTU)，并基于RDP数据库进行物种注释，分析群落结构动态变化。
在本发明中，所述双端测序优选的采用Illumina HiSeq 250进行2×250bp双端测序；所述去除测序接头优选的采用Trimmomatic；所述拼接优选的采用FLASH工具；所述质控优选的采用QIIME v1.9.0软件对序列数据进行质控，所述质控优选的为去除平均质量小于30和/或长度小于300bp的低质量序列和嵌合体序列。在本发明中，所述弓形菌丰度数值是根据操作分类单元(OTU)丰度分析结果得到的，若驱油后弓形菌丰度与驱油前弓形菌丰度的差值≥5％，则表明油井表现出增产效果。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
在油藏微生物驱油前3个月以及驱油后6个月进行现场油井采出液取样，采出液直接从油井井口收集到无菌容器中，立刻密封保存，并保存在温度4℃以下，每个样品采集5L油水样。将现场取到的采出液样品在洁净无菌、室温不高于20℃的室内进行10000转/分钟离心，油水分离，得到地层水样品；先用定性滤纸过滤地层水样品，以去除大颗粒杂质，然后用灭过菌的孔径0.22μm的尼龙66微孔过滤膜再次过滤，样品中微生物菌体被截留在微孔滤膜上。
将截留在微孔滤膜上的菌体用无菌水充分反复震荡洗脱后高速离心，收集底部的菌体利用基因组提取试剂盒进行全基因组总DNA的提取，然后用NanoDrop检测DNA的浓度及质量。对提取获得的全基因组总DNA进行16SrDNA扩增子高通量测序，利用细菌16S rRNA基因序列的V3-V4区扩增，使用带有DNA条形码的引物(341F：′-CCTACGGGRBGCASCAG-3′；806R：5′-GGACTACNNGGGTATCTAAT-3′)进行PCR扩增，PCR产物经胶回收、测序建库之后采用Illumina HiSeq 250进行2×250bp双端测序；使用Trimmomatic去除测序接头后用FLASH工具对双端测序序列进行拼接，再利用QIIME v1.9.0软件对序列数据进行质控(主要包括平均质量小于30、长度小于300bp的低质量序列和嵌合体序列去除)；对序列进行重抽样后，以97％相似性作为标准划分操作分类单元(OTU)，并基于RDP数据库进行物种注释，分析群落结构动态变化。对不同样品测序结果数据进行分析，对比微生物驱油现场试验前后阶段的弓形菌丰度情况，记录试验前弓形菌丰度为A1，试验后弓形菌丰度为A2，若A2-A1≥5％，则油井表现出增产效果。
实施例2
在油藏微生物驱油前3个月以及驱油后6个月进行现场油井采出液取样，采出液直接从油井井口收集到无菌容器中，立刻密封保存，并保存在温度4℃以下，每个样品采集5L油水样。将现场取到的采出液样品在洁净无菌、室温不高于20℃的室内静置分层进行油水分离，得到地层水样品；先用定性滤纸过滤地层水样品，以去除大颗粒杂质，然后用灭过菌的孔径0.22μm的醋酸纤维膜再次过滤，样品中微生物菌体被截留在微孔滤膜上。
将截留在微孔滤膜上的菌体用无菌水充分反复震荡洗脱后高速离心，收集底部的菌体利用基因组提取试剂盒进行全基因组总DNA的提取，然后用NanoDrop检测DNA的浓度及质量。对提取获得的全基因组总DNA进行16SrDNA扩增子高通量测序，利用细菌16S rRNA基因序列的V3-V4区扩增，使用带有DNA条形码的引物(341F：′-CCTACGGGRBGCASCAG-3′；806R：5′-GGACTACNNGGGTATCTAAT-3′)进行PCR扩增，PCR产物经胶回收、测序建库之后采用Illumina HiSeq 250进行2×250bp双端测序；使用Trimmomatic去除测序接头后用FLASH工具对双端测序序列进行拼接，再利用QIIME v1.9.0软件对序列数据进行质控(主要包括平均质量小于30、长度小于300bp的低质量序列和嵌合体序列去除)；对序列进行重抽样后，以97％相似性作为标准划分操作分类单元(OTU)，并基于RDP数据库进行物种注释，分析群落结构动态变化。对不同样品测序结果数据进行分析，对比微生物驱油现场试验前后阶段的弓形菌丰度情况，记录试验前弓形菌丰度为A1，试验后弓形菌丰度为A2，若A2-A1≥5％，则油井表现出增产效果。
实施例3
长庆油田某区块S为高矿化度、超低渗透率、低粘度的疏松砂岩油藏，埋藏深度2000m，油藏温度69.7℃，油藏压力15.8MPa，孔隙度11.8％，渗透率0.55×10-3μm2，可采储量38.3×104t，地层水矿化度为113000mg/L，该区块2014年开始实施微生物驱油，截止2016年12月累计注入驱油微生物菌剂2×104m2和激活剂溶液2.5×104m2，累计增油8.5×104t。
利用实施例1所述方法对该区块实施效果评价，记录试验前弓形菌丰度为5.6％，试验后弓形菌丰度为27.9％。上升幅度达到22.3％，油井累计增油量达到8.5×104t。
实施例4
青海油田某区块N为高矿化度、中低渗透率、低粘度的砂岩油藏，埋藏深度1000m，油藏温度32℃，油藏压力4.3MPa，孔隙度20.2％，渗透率150×10-3μm2，可采储量105×104t，地层水矿化度为200000mg/L，该区块2010年开始实施微生物驱油，截止2012年12月累计注入微生物驱油菌剂溶液3.8×104m2，累计增油10.5×104t。
利用实施例2所述方法对该区块实施效果评价，记录试验前弓形菌丰度为1.3％，试验后弓形菌丰度为7.9％。上升幅度达到6.6％，油井累计增油量达到10.5×104t。
实施例5
长庆油田某区块R为中等矿化度、中低渗透率、中高粘度的砂岩油藏，埋藏深度1400m，油藏温度55℃，油藏压力12.08MPa，孔隙度12.9％，渗透率55×10-3μm2，可采储量24.5×104t，地层水矿化度为90000mg/L，该区块2012年开始实施微生物驱油，截止2014年12月累计注入微生物驱油菌剂溶液2.6×104m2，累计增油1.6×104t。
利用实施例1所述方法对该区块实施效果评价，记录试验前弓形菌丰度为0.8％，试验后弓形菌丰度为12.1％。上升幅度达到11.3％，油井累计增油量达到1.6×104t。
实施例6
新疆油田某区块L地层水矿化度为4212mg/L，渗透率为101×10-3μm2，孔隙度为20.5％，地层温度20.6℃，原油粘度40mPa˙s。该区块综合含水75.7％，平均采出程度19.25％，面临的主要问题是含水上升较快，水驱效果较差，采出程度不高。该区块于2013年6月开始实施微生物驱油，截止2014年5月累计注入微生物驱油菌剂溶液1.8×104m2和激活剂溶液体系2.6×104m2。
利用实施例2所述方法对该区块实施效果评价，记录试验前弓形菌丰度为6.3％，试验后弓形菌丰度为3.2％，试验后弓形菌丰度低于试验前，3.2％-6.3％＝-3.1％，该区块最终统计增油产量为负值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种弓形菌在微生物驱油现场试验效果评价中的应用，其特征在于，通过测定微生物驱油前后地层弓形菌的丰度变化，判断微生物驱油现场试验的效果。
2.一种微生物驱油现场试验效果评价方法，其特征在于，包括测定微生物驱油前后地层弓形菌的丰度变化，若驱油后弓形菌丰度与驱油前弓形菌丰度的差值≥5％，则油井表现出增产效果。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在油藏微生物驱油前3个月内和驱油后6个月进行现场油井采出液取样，获得地层水样品中的微生物菌体；对微生物菌体进行多样性分析，对比微生物驱油现场试验前后弓形菌丰度数值变化情况。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采出液的保存和所述地层水样品的处理过程均在无菌条件下进行。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获得地层水样品中的微生物菌体包括以下步骤：将采出液油水分离后，除杂，微孔过滤膜过滤。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述微孔过滤膜为有机微孔过滤膜或醋酸纤维膜，所述微孔过滤膜的孔径为0.22μm。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多样性分析包括如下步骤：利用带有DNA条形码的引物341F：5′-CCTACGGGRBGCASCAG-3′；806R：5′-GGACTACNNGGGTATCTA AT-3′进行PCR扩增，胶回收、测序建库后进行双端测序，去除测序接头后拼接双端测序序列，质控，重抽样，以97％相似性作为标准划分操作分类单元，并基于RDP数据库进行物种注释，分析群落结构动态变化。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述双端测序为采用Illumina HiSeq 250进行2×250bp双端测序。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述质控具体为去除平均质量小于30和/或长度小于300bp的低质量序列和嵌合体序列。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述弓形菌丰度数值是根据操作分类单元丰度分析结果得到的。
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