CN116025316A - 一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，包括以下步骤：(1)目标油藏筛选；(2)目标油藏内源微生物群落结构分析；(3)目标油藏产甲烷菌分析；(4)绿色植物注剂制备；(5)绿色植物注剂的现场注入，本发明适用于微生物采油技术领域，针对内源微生物中存在完整菌群的油藏，一方面利用绿色植物固碳，降低了二氧化碳的排放量；另一方面油藏内源微生物以绿色植物注剂作为营养，降解后产酸产气，降低微生物采油技术成本，大幅提高微生物采油效果；针对不具有完整菌群的油藏，通过补充功能菌，能够实现将各种复杂有机物水解成较简单的有机物，并进行厌氧发酵产气，有效提高原油采收率，改善中后期油藏开发效果。
Description
技术领域
本发明属于微生物采油技术领域，具体是一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法。
背景技术
微生物采油技术通常是指利用微生物在油藏中生长代谢、产生大量的代谢产物，如生物多糖、生物表面活性物质、小分子有机物和生物气等，这些代谢产物作用于残余油，改善其流动性，同时也会改变油藏多孔介质的润湿性，有助于原油的流动。生物气主要是甲烷和二氧化碳等，能够增加油藏压力，同时气体溶解于原油，降低原油的粘度，从而提高产量和采收率。在微生物采油过程中需要注入大量的营养，包括碳源和氮源，以支撑微生物的生长代谢，这是微生物采油的主要成本构成。目前常用的激活剂以葡萄糖、蔗糖、蛋白胨、酵母粉等为主，价格昂贵，导致激活剂成本偏高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，包括以下步骤：
(1)目标油藏筛选；
(2)目标油藏内源微生物群落结构分析；
(3)目标油藏产甲烷菌分析；
(4)绿色植物注剂制备；
(5)绿色植物注剂的现场注入。
优选的，所述步骤(1)中，目标油藏筛选，筛选条件包括：渗透率大于0.8达西、砂岩油藏、埋深800-1200m，油藏温度小于等于65℃，矿化度小于等于150000mg/L。
优选的，所述步骤(2)中，目标油藏内源微生物群落结构分析，采用的方法为高通量测序。
优选的，所述步骤(2)中，目标油藏内源微生物群落结构分析，包括：
分析油藏内源微生物群落中是否包括厌氧发酵菌、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等具有重要代谢功能的微生物。
优选的，所述步骤(3)中，分析油藏内源微生物群落中是否包括产甲烷菌，采用荧光定量PCR方法。
优选的，所述产甲烷菌包括鬃毛甲烷菌、甲烷囊菌属、嗜热甲烷杆菌、甲烷杆菌。
优选的，所述步骤(4)中，绿色植物注剂制备，包括：
对于藻类绿色植物，采用自动化刮膜技术进行采收，随注入水一起注入到地层。
优选的，所述步骤(4)中，绿色植物注剂制备，还包括：
其他体型比藻类绿色植物大的植物进行破碎处理，形成浆糊状注剂，便于注入。
优选的，所述在注剂制备过程中，需要根据注水离子组成配制无机盐。
优选的，所述注剂制备过程，包括：
首先明确注入水离子组成中是否含钾离子、钠离子、镁离子、钙离子，缺乏任一种离子或者离子浓度偏低，添加无机盐将各类离子的浓度补充到0.6～1.5g/L。
优选的，添加无机盐种类包括：氯化钙、氯化钾、硝酸钠、硫酸镁、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠其中的一种或几种。
优选的，添加无机盐种类为氯化钙。
优选的，所述步骤(4)中，绿色植物包括藻类植物、蕨类植物、苔藓植物。
优选的，所述步骤(4)中，绿色植物为藻类植物。
优选的，所述藻类植物包括微绿球藻、塔胞藻、小球藻、杜氏藻、衣藻。
优选的，所述藻类植物为微绿球藻。
优选的，所述步骤(5)中，绿色植物注剂的现场注入，采用压裂注入法。
优选的，所述步骤(5)中，绿色植物注剂的现场注入，包括以下步骤：
利用压裂设备将绿色植物制剂高压注入到地下，每口井每天注入植物注剂600-1000m3，每天注入时间8-12h，然后停止注入，让地下压力释放后，再开始下一周期注入，连续注入1～2个月，关井，进入产沼气阶段，监测井口压力，推测地下产沼气情况。
优选的，所述周期为1-2d，所述关井时间14-30d。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明中，针对内源微生物中存在完整菌群的油藏，一方面利用绿色植物固碳，降低了二氧化碳的排放量；另一方面油藏内源微生物以绿色植物注剂作为营养，降解后产酸产气，降低微生物采油技术成本，大幅提高微生物采油效果；针对不具有完整菌群的油藏，在绿色注剂中复配厌氧发酵菌、产氢产乙酸菌、产甲烷菌中的一种或几种，也能够实现将各种复杂有机物水解成较简单的有机物，并进行厌氧发酵产气，有效提高原油采收率，改善中后期油藏开发效果。
本发明中，可有效提高原油采收率，达到15％以上；同时具有工艺简单、经济环保以及投入产出比高的优点，投入产出比大于1:20。
附图说明
图1是本发明一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法的流程图；
图2是本发明一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法中日循环注入压力曲线图；
图3是本发明一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法中绿色植物注剂制备流程图；
图4是本发明一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法中植物注剂的注入流程图。
具体实施方式
以下结合附图1-4，进一步说明本发明一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法的具体实施方式。本发明一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法不限于以下实施例的描述。
实施例1：
本实施例给出一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法的具体实施方式，如图1所示，包括以下步骤：
(1)目标油藏筛选；
(2)目标油藏内源微生物群落结构分析；
(3)目标油藏产甲烷菌分析；
(4)绿色植物注剂制备；
(5)绿色植物注剂的现场注入。
进一步的，步骤(1)中，目标油藏筛选，筛选条件包括：渗透率大于0.8达西、砂岩油藏、埋深800m，油藏温度小于等于65℃，矿化度小于等于150000mg/L。
进一步的，步骤(2)中，目标油藏内源微生物群落结构分析，采用的方法为高通量测序。
进一步的，步骤(2)中，目标油藏内源微生物群落结构分析，包括：
分析油藏内源微生物群落中是否包括厌氧发酵菌、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等具有重要代谢功能的微生物。
进一步的，步骤(3)中，分析油藏内源微生物群落中是否包括产甲烷菌，采用荧光定量PCR方法。
进一步的，产甲烷菌包括鬃毛甲烷菌、甲烷囊菌属、嗜热甲烷杆菌、甲烷杆菌。
进一步的，步骤(4)中，绿色植物注剂制备，包括：
对于藻类绿色植物，采用自动化刮膜技术进行采收，随注入水一起注入到地层。
进一步的，步骤(4)中，绿色植物注剂制备，还包括：
其他体型比藻类绿色植物大的植物进行破碎处理，形成浆糊状注剂，便于注入。
进一步的，在注剂制备过程中，需要根据注水离子组成配制无机盐。
进一步的，注剂制备过程，包括：
首先明确注入水离子组成中是否含钾离子、钠离子、镁离子、钙离子，缺乏任一种离子或者离子浓度偏低，添加无机盐将各类离子的浓度补充到0.6g/L。
进一步的，添加无机盐种类包括：氯化钙、氯化钾、硝酸钠、硫酸镁、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠其中的一种或几种。
进一步的，添加无机盐种类为氯化钙。
进一步的，步骤(4)中，绿色植物包括藻类植物、蕨类植物、苔藓植物。
进一步的，步骤(4)中，绿色植物为藻类植物。
进一步的，藻类植物包括微绿球藻、塔胞藻、小球藻、杜氏藻、衣藻。
进一步的，藻类植物为微绿球藻。
进一步的，步骤(5)中，绿色植物注剂的现场注入，采用压裂注入法。
进一步的，步骤(5)中，绿色植物注剂的现场注入，包括以下步骤：
利用压裂设备将绿色植物制剂高压注入到地下，每口井每天注入植物注剂600m3，每天注入时间8h，然后停止注入，让地下压力释放后，再开始下一周期注入，连续注入1个月，关井，进入产沼气阶段，监测井口压力，推测地下产沼气情况。
进一步的，周期为1d，关井时间14d。
实施例2：
本实施例给出一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法的具体实施方式，如图1所示，其他步骤与实施例1大致相同，步骤(5)中，绿色植物注剂的现场注入，包括以下步骤：
利用压裂设备将绿色植物制剂高压注入到地下，每口井每天注入植物注剂1000m3，每天注入时间12h，然后停止注入，让地下压力释放后，再开始下一周期注入，连续注入2个月，关井，进入产沼气阶段，监测井口压力即可推测地下产沼气情况。
进一步的，周期为2d，关井时间30d。
实施例3：
本实施例给出一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法的具体实施方式，如图1所示，其他步骤与实施例1大致相同，步骤(5)中，绿色植物注剂的现场注入，包括以下步骤：
利用压裂设备将绿色植物制剂高压注入到地下，每口井每天注入植物注剂800m3，每天注入时间10h，然后停止注入，让地下压力释放后，再开始下一周期注入，连续注入1.5个月，关井，进入产沼气阶段，监测井口压力即可推测地下产沼气情况。
进一步的，周期为1.5d，关井时间22d。
实施例4：
试验油藏概况：胜利油田C区块油层厚度4.5m，油藏温度55℃，油藏压力12MPa，矿化度23566mg/L，渗透率850×10-3μm2，孔隙度20.5％，砂岩油藏，原油粘度1155mPa.s，含水率98.2％。经取样分析区块C中存在热袍菌和假单胞菌。
利用本发明的方法在该油井实施本发明，如图1-4所示，具体步骤如下：
(1)目标油藏筛选
试验区块的胜利油田C区块油藏温度55℃，渗透率850×10-3μm2，原油粘度1155mPa.s，含水率98.2％；区块C中存在热袍菌和假单胞菌。符合本发明的筛选标准。
(2)目标油藏内源微生物群落结构分析
内源微生物群落结构分析方法为高通量测序，群落结构分析采用通用引物341F(5’-CCTAYGGGRBGCASCAG-3’)806R(5’-GGACTACHVGGGTWTCAAT-3’)；PCR反应条件：95℃3min；98℃15s，51℃15s，72℃20s，循环25次；72℃1min。PCR反应体系(20μL)：5×FastPfubuffer 4μL，dNTPs(2.5mmol/L)2μL，正、反向引物(5μmol/L)各0.8μL，TransStart FastPfuDNApolymerase 0.4μL，DNA模板10ng，超纯水补充体积至20μL；测序完成后进行相应的生物信息学分析，首先进行序列质量筛选，去除低质量的序列，剩余高质量的序列通过之间的重叠关系，利用FLASH(Fast length adjustment of short reads，V1.2.11)对序列进行拼接，然后将拼接的序列利用USEARCH(V7.0.1090)软件聚为可操作分类单元(Operationaltaxonomic unit，OTU)，通过RDP classifer(V2.2)软件将OTU代表序列与数据库比对进行物种注释，得到试验区块C中内源微生物中存在热袍菌和假单胞菌。
(3)目标油藏产甲烷菌分析
产甲烷菌分析采用荧光定量PCR方法，以甲基辅酶M还原酶基因(mcrA)为标记基因，反应试剂采用实时荧光定量PCR预混(SYBR green supermix)试剂盒，PCR反应体系：上、下游引物各1pmol/L，Supermix 10μL，待测样品或标准质粒1μL，用灭菌的去离子水调整体系到20μL；PCR反应条件：95℃2min；95℃15s，60℃30s，30个循环，收集荧光信号；标准质粒与待测样品同时反应，荧光定量PCR反应及数据分析在iQ5实时荧光定量PCR仪上完成。测试分析结果显示该油藏存在鬃毛甲烷菌。
(4)绿色植物注剂制备
在注剂制备过程中，先对区块水质进行离子组成分析，测试结果如下表1所示。
表1 C区块水质离子组成分析
通过离子组成分析明确注入水离子组成中是含钾离子、钠离子、镁离子、钙离子，其中镁离子浓度偏低，在注入水中补加硫酸镁0.4g/L。采用自动化刮膜技术进行小球藻采收，粉碎制备成浆糊状，与上述配置的含无机盐注入水一起注入到地层。
(5)绿色植物注剂的现场注入。
采用压裂注入法(Plant Jam Fracture Injected)，具体步骤如下：利用压裂设备将绿色植物制剂高压注入到地下，每口井每天注入植物注剂600m3，每天注入时间8h，然后停止注入，让地下压力释放后，再开始下一周期注入，连续注入1个月，需要关井，进入产沼气阶段，监测井口压力即可推测地下产沼气情况，周期为2d，关井时间14d。
现场试验结果：产甲烷气3.5×106m3，含水从98.2％降低到93.5％，累计增油985吨，现场试验效果良好。
实施例5：
试验油藏概况：胜利油田F区块油层厚度6.5m，油藏温度60℃，油藏压力10.5MPa，矿化度6770mg/L，渗透率900×10-3μm2，孔隙度15.8％，砂岩油藏，原油粘度1354mPa.s，含水率97.8％。
利用本发明的方法在该油井实施本发明，如图1-4所示，具体步骤如下：
(1)目标油藏筛选
试验区块的胜利油田F区块油藏温度60℃，渗透率900×10-3μm2，原油粘度1354mPa.s，含水率97.8％。
(2)目标油藏内源微生物群落结构分析
内源微生物群落结构分析方法为高通量测序，群落结构分析采用通用引物341F(5’-CCTAYGGGRBGCASCAG-3’)806R(5’-GGACTACHVGGGTWTCAAT-3’)；PCR反应条件：95℃3min；98℃15s，51℃15s，72℃20s，循环25次；72℃1min。PCR反应体系(20μL)：5×FastPfubuffer 4μL，dNTPs(2.5mmol/L)2μL，正、反向引物(5μmol/L)各0.8μL，TransStart FastPfuDNA polymerase 0.4μL，DNA模板10ng，超纯水补充体积至20μL；测序完成后进行相应的生物信息学分析，首先进行序列质量筛选，去除低质量的序列，剩余高质量的序列通过之间的重叠关系，利用FLASH(Fast length adjustment of short reads，V1.2.11)对序列进行拼接，然后将拼接的序列利用USEARCH(V7.0.1090)软件聚为可操作分类单元(Operationaltaxonomic unit，OTU)，通过RDP classifer(V2.2)软件将OTU代表序列与数据库比对进行物种注释，得到试验区块C中内源微生物种类不完整，缺乏厌氧发酵菌和产氢产酸菌。
(3)目标油藏产甲烷菌分析
产甲烷菌分析采用荧光定量PCR方法，以甲基辅酶M还原酶基因(mcrA)为标记基因，反应试剂采用实时荧光定量PCR预混(SYBR green supermix)试剂盒，PCR反应体系：上、下游引物各1pmol/L，Supermix 10μL，待测样品或标准质粒1μL，用灭菌的去离子水调整体系到20μL；PCR反应条件：95℃2min；95℃15s，60℃30s，30个循环，收集荧光信号；标准质粒与待测样品同时反应，荧光定量PCR反应及数据分析在iQ5实时荧光定量PCR仪上完成。测试分析结果显示该油藏存在嗜热甲烷杆菌。
(4)绿色植物注剂制备
在注剂制备过程中，先对区块水质进行离子组成分析，测试结果如下表2所示。
表2 C区块水质离子组成分析
通过离子组成分析明确注入水离子组成中含钾离子、钠离子、镁离子、钙离子，其中钙、镁离子浓度偏低，在注入水中补加氯化钙0.6g/L，硫酸镁0.8g/L。采用自动化刮膜技术进行衣藻采收，粉碎制备成浆糊状，与上述配置的含无机盐注入水、铜绿假单胞菌、不动杆菌、嗜热地芽孢杆菌一起注入到地层。
(5)绿色植物注剂的现场注入。
采用压裂注入法(Plant Jam Fracture Injected)，具体步骤如下：利用压裂设备将绿色植物制剂高压注入到地下，每口井每天注入植物注剂800m3，每天注入时间10h，然后停止注入，让地下压力释放后，再开始下一周期注入，连续注入1个月，需要关井，进入产沼气阶段，监测井口压力即可推测地下产沼气情况，周期为2d，关井时间20d。
现场试验结果：产甲烷气4.0×106m3，含水从97.8％降低到91.6％，累计增油1254吨，现场试验效果良好。
原理：
本发明利用绿色植物，包括藻类植物、蕨类植物、苔藓植物等，先将空气中的二氧化碳和水转化为糖类，可以作为微生物采油内源微生物的营养激活剂，在油藏厌氧条件下，发酵有机物质产生生物气。此过程与沼气发酵相类似，有机物质在厌氧条件下经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体，而有机物就包括植物体、秸秆等在密闭的沼气池内，在厌氧(没有氧气)条件下发酵，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气的主要成分是甲烷，沼气由50％-80％甲烷(CH4)、20％-40％二氧化碳(CO2)、另外有少量N2、H2等。
实验表明，一吨有机质可产生25吨沼气，这些气体在油藏中生成均可起到提高采收率的作用。另外，我国许多生物气气藏，也是早期生物质沉积到地下，在厌氧条件下由微生物作用生产了天然气，目前可通过碳同位素测定，证实了在量天然气属于生物成因，这也是本发明基于的基本原理，只是本发明是人为将有机质(主要是植物体)注入到地下环境，并配套好微生物生长代谢的条件，加快微生物水解、降解和产气的速度，油藏中大量产气可增加油藏压力，为油藏开发提高能量，另一方面，大量的甲烷气可向油上部渗透，并溶解于油藏上部的残余油，降低其粘度，增加其流动性，特别中正韵律油层，效果更好。同时，植物体在水解和降解过程中还会产生大量有机酸、醇类物质，这类物质在一定程度上降解油水界面张力、改变油藏岩石的润湿性，有利于原油的流动，上述综合作用，可大幅度提高油藏的开发效果和采收率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (19)
1.一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)目标油藏筛选；
(2)目标油藏内源微生物群落结构分析；
(3)目标油藏产甲烷菌分析；
(4)绿色植物注剂制备；
(5)绿色植物注剂的现场注入。
2.如权利要求1所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于，所述步骤(1)中，目标油藏筛选，筛选条件包括：渗透率大于0.8达西、砂岩油藏、埋深800-1200m，油藏温度小于等于65℃，矿化度小于等于150000mg/L。
3.如权利要求1所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于：所述步骤(2)中，目标油藏内源微生物群落结构分析，采用的方法为高通量测序。
4.如权利要求3所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于：所述步骤(2)中，目标油藏内源微生物群落结构分析，包括：
分析油藏内源微生物群落中是否包括厌氧发酵菌、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等具有重要代谢功能的微生物。
5.如权利要求4所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于：所述步骤(3)中，分析油藏内源微生物群落中是否包括产甲烷菌，采用荧光定量PCR方法。
6.如权利要求5所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于：所述产甲烷菌包括鬃毛甲烷菌、甲烷囊菌属、嗜热甲烷杆菌、甲烷杆菌。
7.如权利要求1所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于，所述步骤(4)中，绿色植物注剂制备，包括：
对于藻类绿色植物，采用自动化刮膜技术进行采收，随注入水一起注入到地层。
8.如权利要求7所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于，所述步骤(4)中，绿色植物注剂制备，还包括：
其他体型比藻类绿色植物大的植物进行破碎处理，形成浆糊状注剂，便于注入。
9.如权利要求8所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于：所述在注剂制备过程中，需要根据注水离子组成配制无机盐。
10.如权利要求9所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于：所述注剂制备过程，包括：
首先明确注入水离子组成中是否含钾离子、钠离子、镁离子、钙离子，缺乏任一种离子或者离子浓度偏低，添加无机盐将各类离子的浓度补充到0.6～1.5g/L。
11.如权利要求10所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于，添加无机盐种类包括：氯化钙、氯化钾、硝酸钠、硫酸镁、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠其中的一种或几种。
12.如权利要求11所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于，添加无机盐种类为氯化钙。
13.如权利要求12所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于：所述步骤(4)中，绿色植物包括藻类植物、蕨类植物、苔藓植物。
14.如权利要求13所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于：所述步骤(4)中，绿色植物为藻类植物。
15.如权利要求14所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于：所述藻类植物包括微绿球藻、塔胞藻、小球藻、杜氏藻、衣藻。
16.如权利要求15所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于：所述藻类植物为微绿球藻。
17.如权利要求1所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于：所述步骤(5)中，绿色植物注剂的现场注入，采用压裂注入法。
18.如权利要求17所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于，所述步骤(5)中，绿色植物注剂的现场注入，包括以下步骤：
利用压裂设备将绿色植物制剂高压注入到地下，每口井每天注入植物注剂600-1000m3，每天注入时间8-12h，然后停止注入，让地下压力释放后，再开始下一周期注入，连续注入1～2个月，关井，进入产沼气阶段，监测井口压力，推测地下产沼气情况。
19.如权利要求18所述的一种利用绿色植物为原料的微生物采油方法，其特征在于：所述周期为1-2d，所述关井时间14-30d。
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Legal Events
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