CN114907829B - 一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法，所述复合生纳材料是由乳杆菌蛋白液与BioNanoEM生物基生纳材料A系列按照质量比1:9~9:1混合而成，复合生纳新材料用水配制成不同浓度后，按照浓度从低至高的次序，依次注入含油多孔介质或油藏进行段塞驱油，从多孔介质产出端或相应油井收集得到原油。本发明中，BioNanoEM生物基生纳材料A系列有着优异界面活性和三维空间结构，乳杆菌蛋白液富含特殊功能的蛋白，两者组合应用能自动靶向到油水界面，有利于驱动油藏或含油多孔介质孔隙内不易移动的残余油流动，从而实现原油增产和提高采收率。本发明提供的复合生纳材料，具有制备简单，放大容易，适用范围广，工业应用方便，在石油开采领域应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于生物与石油开采领域，具体涉及一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法。
背景技术
BioNanoEM生物基生纳材料A系列可以通过段塞驱替，利用生纳段塞液的不均匀渗流，在油水界面的不均匀富集，拉动油水界面微观变形，促进孔隙内的残余油重新流动，改善油藏或含油多孔介质内的油水渗流状态，从而提高原油采收率。乳杆菌蛋白液可以附着在油水界面，有效降低界面张力，增加润湿接触角，降低油滴在多孔介质表面的粘附力，减小油滴流动阻力，促进油相流动，从而提高油相产量。但是它们两者在单独进行驱油处理时，原油采收率并不较高，特别是在室温(25~30 ℃)条件下，对粘度较高（80mPa·s以上）的原油采收效果较差，仍需进行改进。
本发明提供的复合生纳新材料由BioNanoEM生物基生纳材料A系列和乳杆菌蛋白液组成，利用两者的协同作用，应用于原油开采，目前没有相关的研究报道。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明目的是提供一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法，本发明的方法利用复合生纳新材料配制成不同浓度的复合生纳材料段塞液，经注水端注入含油多孔介质或经注入井注入油藏，后面还可以通过继续注入水顶替进入油藏或多孔介质内部，进行段塞驱油，从多孔介质产出端或相应油井收集得到原油，利用BioNanoEM生物基生纳材料A系列和乳杆菌蛋白液的协同作用，提高原油采收率的方法。
本发明提供的技术方案是：
所述的一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法，所述复合生纳材料是由乳杆菌蛋白液与BioNanoEM生物基生纳材料A系列按照质量比1:9~9:1混合而成，以复合生纳材料为原料用水配制一系列不同浓度的复合生纳材料溶液，分别量取一定体积的复合生纳材料溶液并按照浓度从低至高的次序，依次注入油藏或含油多孔介质进行段塞驱油，利用不同浓度的复合生纳新材料具有的优异界面活性和三维空间结构，同时富含特殊功能的蛋白的特性，在驱替过程中自动靶向到油水界面，使油水界面局部发生变形，从而打破残余油与水相流动之间原有的平衡，驱动油藏或含油多孔介质孔隙内不易移动的残余油流动且渗流产出，实现油相增产和采收率的提高；其中，所述乳杆菌蛋白液是副干酪乳杆菌菌株用MRS培养基活化、培养后的菌体经水稀释而成。
所述的一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法，具体包括以下步骤：
1）取复合生纳材料，按照一定比例在水中稀释并搅拌均匀，配制一系列不同浓度的复合生纳材料溶液，且各级溶液的复合生纳材料质量浓度均控制在0.5~15%范围内；
2）对步骤1）所得不同浓度的复合生纳材料溶液分别量取一定体积，按照浓度从低至高的组合次序，依次经注水端注入含油多孔介质或经注水井注入油藏；各级复合生纳材料溶液用量为多孔介质或油藏孔隙总体积的0.5~2倍；
3）从多孔介质产出端或相应油井收集得到油相。
进一步地，步骤1）中，复合生纳材料为原料用水配制两级不同浓度的复合生纳材料溶液，第一级溶液中复合生纳材料质量浓度控制在0.5~2%，第二级溶液中复合生纳材料质量浓度控制在8~15%。
作为优选，第一级溶液的用量为多孔介质或油藏孔隙总体积的0.8~1.9倍，第二级溶液的用量为多孔介质或油藏孔隙总体积的0.8~1.5倍，两级溶液的注入速度均为0.05~0.5 ml/min。
在室温(25~30 ℃)条件下，当本发明对粘度较高的原油进行采收时，油藏或含油多孔介质中稠油的粘度在50~200 mPa·s，优选为50~100 mPa·s，步骤2）复合生纳新材料注入完成后，还包括切换为注入水，将复合生纳新材料顶替进入含油多孔介质内部或油藏，进行水相驱油的处理步骤；注入水的用量为含油多孔介质或油藏的孔隙总体积的0.8~1.5倍，水注入含油多孔介质或油藏的速度为0.2~0.8 ml/min，优选为0.5ml/min。
进一步地，所述乳杆菌蛋白液的制备过程如下：
S1：将副干酪乳杆菌菌株在MRS培养基中经过两次活化得到种子液，将种子液接至MRS培养基中，进行静置培养；
S2：步骤S1培养结束后将培养基离心，倒掉上清液，得到菌体粘稠体；
S3：将步骤S2所得菌体粘稠体配制在纯水中，得到乳杆菌蛋白液。
作为优选，步骤S1中，种子液接种到MRS培养基中，种子液的体积为MRS培养基体积的1~3%，步骤S1中静置培养的温度为33~37 ℃，优选为35 ℃，静置培养的时间36~72 h，优选为48 h。
作为优选，步骤S3中，菌体粘稠体配制在水中的质量浓度是8~12 g/L，优选为10g/L，得到乳杆菌蛋白液。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明提供的一种复合生纳新材料及其提高原油采收率的应用，与传统地层润湿性反转或驱替液流动特性改进等方法不同。本发明是利用复合生纳新材料优异界面活性和三维空间结构，同时富含特殊功能的蛋白，在驱替过程中能自动靶向到油水界面，使油水界面局部发生变形，从而打破残余油与水相流动之间原有的平衡，驱动油藏或含油多孔介质孔隙内不易移动的残余油流动。同时，利用复合生纳新材料段塞液不同浓度梯度，增大波及系数，进一步促进油藏或多孔介质内部残余油流动。
（2）本发明采用的复合生纳新材料，具有优良的生物安全性，安全环保，可生物降解，对环境无毒无害。
（3）本发明提供的一种复合生纳新材料及其提高原油采收率的应用，在常规注水驱替至残余油状态，仍然可以增产和提高采收率。其工业放大方便，施工容易，增产和提高采收率效果显著，在石油开采领域应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
复合生纳新材料的制备方法包括以下步骤：
1）配置MRS培养基，经过121 ℃灭菌20 min。将保藏的副干酪乳杆菌菌株接种至10mL的MRS液体培养基中，35 ℃静置培养12 h，再以2%的接种量接种于液体MRS培养基中，35℃静置培养12 h，二次活化得到种子液体。将种子液按体积分数2%的接种量接种于500 mL的MRS液体培养基中，35 ℃静置培养48 h，得到含有种子液的MRS培养基；
2）步骤1）培养结束后将培养基离心，倒掉上清液，取出菌体粘稠体。将得到的菌体粘稠体均匀分散于纯水中，配制菌体粘稠体质量浓度为10 g/L的乳杆菌蛋白液。
3）将步骤2）所得的乳杆菌蛋白液与BioNanoEM生物基生纳材料A系列按质量比1:9混合均匀。
上述制备的复合生纳新材料，在现场使用时需要进行二次稀释。
将上述制备的复合生纳新材料在水中稀释，复合生纳新材料与水的质量比分别是1:9和1:99，搅拌形成均匀的溶液，配制得到质量百分比浓度分别为10%和1%的复合生纳新材料溶液。
室温25℃，模拟油密度0.8 g/cm3，粘度83.5 mPa·s。取孔隙率52.1%、水渗透率10823 mD的含原油多孔介质，注水驱替至产水率上升至100%，残余油饱和度72.2%、含水饱和度27.8%，水驱采收率55.4%。
室温25℃，模拟油密度0.8 g/cm3，粘度83.5 mPa·s。取孔隙率52.1%、水渗透率10823 mD的含原油多孔介质采用本实施例的复合生纳新材料溶液进行驱油时：将复合生纳新材料溶液（质量百分比浓度为1%）按0.9 pv注入、复合生纳新材料溶液（质量百分比浓度为10%）按0.9 pv注入，注入流速均为0.5 ml/min，上述两级溶液按照次序段塞驱替完成后，注入1.5 pv的纯水，注入流速为0.5 ml/min，驱替过程中油相随生纳材料流出多孔介质；收集流出液，待油水分层，回收油相；测得油相采收率为64.6%，提高采收率9.2%。
按照上述相同的操作，将乳杆菌蛋白液稀释液（质量浓度2%）与BioNanoEM生物基生纳材料A系列稀释液（质量浓度5%）单独注入多孔介质进行该模拟油的驱替试验，其余条件不变的情况下，提高采收率分别为0.5%和0.4%。
通过上述实验结果可以看出，室温(25℃)条件下，乳杆菌蛋白液和BioNanoEM生物基生纳材料A系列的稀释液对粘度高达83.5 mPa·s的原油进行单独驱油处理时，效果均较差。本发明利用两者的协同作用，应用于高粘度的原油开采，取得了很好的技术效果。
实施例2
室温25℃，模拟油密度0.8 g/cm3，粘度83.5 mPa·s。取孔隙率50.2%、水渗透率7713 mD的含原油多孔介质，注水驱替至产水率上升至100%，残余油饱和度67.9%、含水饱和度32.1%，水驱采收率49.3%。
室温25℃，模拟油密度0.8 g/cm3，粘度83.5 mPa·s。取孔隙率50.2%、水渗透率7713 mD的含原油多孔介质采用实施例1的复合生纳新材料溶液进行驱油时：将复合生纳新材料溶液（质量百分比浓度为1%）按0.9 pv注入、复合生纳新材料溶液（质量百分比浓度为10%）按0.9 pv注入，注入流速均为0.5 ml/min，上述两级溶液按照次序段塞驱替完成后，注入0.8 pv的纯水，注入流速为0.5 ml/min，驱替过程中油相随生纳材料流出多孔介质；收集流出液，待油水分层，回收油相；测得油相采收率为56.3%，提高采收率7.0%。
实施例3
室温25℃，模拟油密度0.8 g/cm3，粘度4.0 mPa·s。取孔隙率16.7%、水渗透率1.3mD的含原油多孔介质，注水驱替至产水率上升至100%，残余油饱和度37.8%、含水饱和度62.2%，水驱采收率46.7%。
室温25℃，模拟油密度0.8 g/cm3，粘度4.0 mPa·s。取孔隙率16.7%、水渗透率1.3mD的含原油多孔介质采用实施例1的复合生纳新材料溶液进行驱油时：将复合生纳新材料溶液（质量百分比浓度为1%）按1.4 pv注入、复合生纳新材料溶液（质量百分比浓度为10%）按1.4 pv注入，注入流速均为0.2 ml/min，驱替过程中油相随生纳材料流出多孔介质；收集流出液，待油水分层，回收油相；测得油相采收率为62.9%，提高采收率16.2%。
实施例4
采用实施例1的乳杆菌蛋白液，加入纯水稀释，配制得到质量百分比浓度分别为1%和10%的乳杆菌蛋白液溶液。
室温25℃，模拟油密度0.8 g/cm3，粘度5.4 mPa·s。取孔隙率19.8%、水渗透率113.6 mD的含原油多孔介质，注水驱替至产水率上升至100%，残余油饱和度43.3%、含水饱和度56.7%，水驱采收率33.5%。
室温25℃，模拟油密度0.8 g/cm3，粘度5.4 mPa·s。取孔隙率19.8%、水渗透率113.6 mD的含原油多孔介质采用本实施例配制的乳杆菌蛋白液进行驱油时：将乳杆菌蛋白液（质量百分比浓度为1%）按1.9 pv注入、乳杆菌蛋白液（质量百分比浓度为10%）按1.9 pv注入，注入流速均为0.2 ml/min，上述两级溶液按照次序段塞驱替完成后，注入1.0 pv的纯水（注入流速为0.5 ml/min），驱替过程中油相随乳杆菌蛋白液流出多孔介质；收集流出液，待油水分层，回收油相；测得油相采收率为38.7%，提高采收率5.2%。
实施例5
采用BioNanoEM生物基生纳材料A系列，加入纯水稀释，配制得到质量百分比浓度分别为1%和10%的BioNanoEM生物基生纳材料A系列溶液。
室温25℃，模拟油密度0.9 g/cm3，粘度4.2 mPa·s。取孔隙率20.3%、水渗透率67.7 mD的含原油多孔介质，注水驱替至产水率上升至100%，残余油饱和度26.4%、含水饱和度73.6%，水驱采收率49.8%。
室温25℃，模拟油密度0.9 g/cm3，粘度4.2 mPa·s。取孔隙率20.3%、水渗透率67.7 mD的含原油多孔介质采用BioNanoEM生物基生纳材料A系列进行驱油时：将BioNanoEM生物基生纳材料A系列（质量百分比浓度为1%）按2.0 pv注入、BioNanoEM生物基生纳材料A系列（质量百分比浓度为10%）按1.9 pv注入，注入流速均为0.2 ml/min，上述两级溶液按照次序段塞驱替完成后，注入1.0 pv的纯水（注入流速为0.5 ml/min），驱替过程中油相随乳杆菌蛋白液流出多孔介质；收集流出液，待油水分层，回收油相；测得油相采收率为57.8%，提高采收率8.0%。
从本发明实施例4-5的实验结果可以看出：乳杆菌蛋白液和BioNanoEM生物基生纳材料A系列的稀释液，应用于粘度相对较低的原油开采，均能够达到相对不错的采收水平。但是，本发明实施例3利用乳杆菌蛋白液和BioNanoEM生物基生纳材料A系列的稀释液的协同作用，应用于粘度相对较低的原油开采，油相采收率能够达到更高水平，且驱油过程中不需额外注入水，也能取得较好的驱油效果。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。
Claims (8)
1.一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法，其特征在于所述复合生纳材料是由乳杆菌蛋白液与BioNanoEM生物基生纳材料A系列按照质量比1:9~9:1混合而成；其中，所述乳杆菌蛋白液是副干酪乳杆菌菌株用MRS培养基活化、培养后的菌体经水稀释而成，菌体粘稠体配制在水中的质量浓度是8~12 g/L；
具体包括以下步骤：
1）取复合生纳材料，按照一定比例在水中稀释并搅拌均匀，配制一系列不同浓度的复合生纳材料溶液，且各级溶液的复合生纳材料质量浓度均控制在0.5~15%范围内；
2）对步骤1）所得不同浓度的复合生纳材料溶液分别量取一定体积，按照浓度从低至高的组合次序，依次经注水端注入含油多孔介质或经注水井注入油藏；各级复合生纳材料溶液用量为多孔介质或油藏孔隙总体积的0.5~2倍；
3）从多孔介质产出端或相应油井收集得到油相；
步骤1）中，复合生纳材料为原料用水配制两级不同浓度的复合生纳材料溶液，第一级溶液中复合生纳材料质量浓度控制在0.5~2%，第二级溶液中复合生纳材料质量浓度控制在8~15%。
2.如权利要求1所述的一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法，其特征在于第一级溶液的用量为多孔介质或油藏孔隙总体积的0.8~1.9倍，第二级溶液的用量为多孔介质或油藏孔隙总体积的0.8~1.5倍，两级溶液的注入速度均为0.05~0.5 ml/min。
3.如权利要求1所述的一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法，其特征在于25~30℃温度条件下，油藏或含油多孔介质中稠油的粘度在50~200 mPa·s，步骤2）复合生纳新材料注入完成后，还包括切换为注入水，将复合生纳新材料顶替进入含油多孔介质内部或油藏，进行水相驱油的处理步骤；注入水的用量为含油多孔介质或油藏的孔隙总体积的0.8~1.5倍，水注入含油多孔介质或油藏的速度为0.2~0.8 ml/min。
4.如权利要求3所述的一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法，其特征在于25~30℃温度条件下，油藏或含油多孔介质中稠油的粘度在50~100 mPa·s，水注入含油多孔介质或油藏的速度为0.5ml/min。
5.如权利要求1所述的一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法，其特征在于所述乳杆菌蛋白液的制备过程如下：
S1：将副干酪乳杆菌菌株在MRS培养基中经过两次活化得到种子液，将种子液接至MRS培养基中，进行静置培养；
S2：步骤S1培养结束后将培养基离心，倒掉上清液，得到菌体粘稠体；
S3：将步骤S2所得菌体粘稠体配制在纯水中，得到乳杆菌蛋白液。
6.如权利要求5所述的一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法，其特征在于步骤S1中，种子液接种到MRS培养基中，种子液的体积为MRS培养基体积的1~3%，步骤S1中静置培养的温度为33~37 ℃，静置培养的时间36~72 h。
7.如权利要求6所述的一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法，其特征在于步骤S1中静置培养的温度为35 ℃，静置培养的时间为48 h。
8.如权利要求6所述的一种利用复合生纳材料提高原油采收率的方法，其特征在于步骤S3中，菌体粘稠体配制在水中的质量浓度是10 g/L，得到乳杆菌蛋白液。
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