CN1995694B - 一种污水注入本源微生物的驱油方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污水注入本源微生物的驱油方法，选用在注水井返排出来的水中和采油井产出液中微生物数量不低于10-103个/mL，产甲烷速率和硫酸盐还原速率满足最低0.2-3μgCH4/L·D和最高量值15-20μgCH4/L·D要求，硫酸盐还原菌最高量值103个/mL的污水注入油藏温度小于30-75℃，油藏水矿化度小于50000mg/L，油藏水中硫化氢含量小于50mg/L的油井；周期性地向注水井中注入混空气的氮、磷浓度为0.45-1.40％营养液；用瀑氧方法向污水中增加溶解氧浓度，使之达到2.5-3.5mg/L；碳源为地下或采出到地面的原油；是一个集环保和节约资源为一体的提高采油收率的技术。
Description
技术领域
本发明涉及一种采油时注入水是原油井排出的污水，水中可带入油藏并适应了油藏环境的本源微生物以提高原油采收率的污水注入本源微生物的驱油方法。
技术背景
油田经过弹性的一次开采、注水开发的二次采油之后进入了应用化学剂的三次采油阶段，三次采油阶段包括各种化学剂、化学助剂、热力和生物技术采油。自从美国人左贝尔在1946年申请了第一个微生物采油技术专利后，微生物采油技术由于低廉的成本、操作简便、效果明显以及附和环保要求等受到石油行业的高度重视。由于大量注水开发，原油不断被采出油藏，剩余的油量也越来越少，油井含水率不断上升，环保方面要求排放的油藏产出水的含油量必须满足一定的要求，这样就限制了污水在地表的排放。另一方面，淡水资源的缺乏，也是影响油田注水开发的主要因素之一。为了解决注入水源的问题，部分油田利用产出的污水经过处理后又回注油藏进行再次驱油，一方面解决了淡水资源的缺乏，也解决了污水超标排放污染环境的问题。一般的微生物采油技术多用于含有一定量的溶解氧的淡水驱油藏，也多用于针对具体油藏条件(已知油藏温度、压力、流体性质)开发菌种，经过地面发酵后，在混合培养基以一定体积的段塞注入油藏，使微生物在油藏中发酵。该法方由于菌种来自于油藏以外，菌种适应油藏条件、自然变异、菌种功能随着时间的延长的问题，使达到的效果下降，既是世界性的难题，也一直没有解决的问题。本源微生物采油技术虽然在俄罗斯等国开展较早，但是由于这些国家的淡水资源充裕，都集中在淡水注入油藏开展工作，在溶解氧含量几乎为零的污水驱油油藏尚未开展。
部分国内外油田采用激活本源菌技术已经应用或申请了专利，但是所用的培养体系仅仅是无机盐的氮源和磷源，或注入糖浆废液等，没有形成针对本源菌特点开发类型少，浓度低，效果好的激活本源菌营养体，没有最大限度的发挥本源菌作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一项利用污水驱油藏，成本低廉、经济有效和操作简便的利用油藏本源微生物采油的方法，通过生化参数优选的激活体系，补充溶解氧、碳源或发酵本源微生物，达到最大程度地激活油藏注水井近井地带的好氧和厌氧微生物，以及激活油藏深部厌氧的厌氧微生物，发挥这两类微生物的生物和生物化学作用，达到提高油藏压力、剩余油流动性能和采收率的目的，省去了外源微生物采油中的菌种发酵和注入等过程，避免了因菌种变异和退化可能带来的效果下降的问题。
本发明地目的是由如下方案实现的：
油藏本源微生物是指存在于油藏中较为稳定的微生物群落，是在早期注水开发，尤其是注入淡水阶段2年以上油藏逐步形成的，主要有四种有益微生物和一种有害的微生物，有益的微生物包括好氧的烃氧化菌、腐生菌和厌氧的发酵菌和产甲烷菌，这些菌类在注水井返排出来的污水中和采油井产出污水中的数量满足一个最低的量值，微生物数量不低于10-103个/mL，产甲烷速率和硫酸盐还原速率满足最低0.2-3μgCH4/L·D和最高量值15-20μgCH4/L·D要求，有害的微生物包括硫酸盐还原菌最高量值103个/mL。
油藏的选择，油藏的地址参数应满足油藏温度小于75℃，最佳温度范围为30-55℃，油藏水矿化度小于50000mg/L，油藏水中硫化氢含量小于50mg/L。
污水中的营养物匮乏，适应油藏的微生物处于蛰伏状态，代谢和生长都很缓慢，为提供其生长速度，除了为其补充基本的营养体系氮源、磷源和碳源外，还要在施工期间自始至终混合空气，空气的量依据微生物单位时间消耗空气量的试验确定，一般为每米油层10m3标准条件空气量，注入通过污水瀑氧方式添加到注入污水中溶解氧的含量为2.5-3.5mg/L，以便满足好氧菌发酵需氧量的要求。
碳源的提供视其所进行施工的油藏注水井附近1.5m的剩余油饱和度而定，剩余油饱和度低于30％时，补充产自本油田的原油或产自另外油田的轻质原油，注入原油量单次为2吨，年注入次数为3次，周期为4个月。
注入营养体系的施工周期为30天，年施工次数为12次，营养基按日注水量体积百分比配制用量，氮源和磷源为0.45-1.40％、乙酸盐为0.1％和有机生长素酵母粉0.01％。
污水中有益的微生物数量低于10-103个/mL，在注水井返排出8m3液体，然后取返排液5m3作为种子液在地面油藏温度条件下发酵，发酵液总量为6m3，即5m3种子液和1m3发酵培养基；发酵培养基按体积百分比1m3中含有氮和磷的无机盐为0.2％、乙酸盐为0.3％、液体石蜡为1％和其余为水；首先将1m3配制的培养基和发酵罐在121℃，30min，0.1MPa整体灭菌，待温度降至油藏温度时，加入种子液，并在油藏温度下发酵，同时给混合液以每分钟0.5m3通气量通气，每隔12小时监测一次菌数量，待菌数量达到3×108个/mL时，发酵结束。
视好氧菌的细胞数量，如果低于104个/mL，可以从注水井随营养液一同注入，注入菌液浓度不低于10％，菌液用量为营养液的1％。
利用污水驱油藏，成本低廉、经济有效和操作简便的利用油藏本源微生物采油，通过生化参数优选的激活体系，补充溶解氧、碳源或发酵本源微生物，达到最大程度地激活油藏注水井近井地带的好氧和厌氧微生物，以及激活油藏深部厌氧的厌氧微生物，发挥这两类微生物的生物和生物化学作用，达到提高油藏压力、剩余油流动性能和采收率的目的，省去了外源微生物采油中的菌种发酵和注入等过程，避免了因菌种变异和退化可能带来的效果下降的问题。
具体实施方式
实施例1
首先，进行油藏微生物的调查，调查所用的微生物的数量和代谢性能，其数量和代谢速率应满足表1中所描述的；其次，在地质参数范围中，应满足油藏温度小于75℃，最佳温度范围为30-55℃；油藏水矿化度小于50000mg/L，油藏水中硫化氢含量小于50mg/L；第三，根据油藏微生物的生化参数，确定营养物按注入污水量配比，氮源和磷源为0.45-1.40％、乙酸盐为0.1％和有机生长素酵母粉0.01％。
空气用量为每米油层10m3标准条件空气量；第四，碳源的补充视其所进行施工的油藏注水井附近1.5m的剩余油饱和度而定，剩余油饱和度(C/O比测试)低于30％时，补充产自本油田的原油或产自另外油田的轻质原油，单次每米油层注入原油量为0.15吨，周期为4个月。周期性注入混气营养液，周期为30天，年施工12次。第五，每次施工完成后，需要关闭注水井24小时。
正常注入的污水补充氧气方式采用瀑氧方法，即采用空压机向注水罐中鼓空气2小时，使水中的溶解氧含量达到2.5-3.5mg/L，再通过注水泵注入油藏。现场施工一般在中心大站进行，营养体系在溶解罐中充分溶解成母液，通过注水干线中的注入水稀释至目的液浓度，同时空压机将空气液注入到干线上，输送到井口至油层。
表1 污水油藏本源微生物数量和代谢速率应满足的量值
| 序号 | 微生物类型 | 注水井返排液 | 油井产出液个/mL |
| 1 | 好氧的烃氧化菌，个/mL | ≥1000 | ≥10 |
| 2 | 好氧的腐生菌，个/mL | ≥1000 | ≥10 |
| 3 | 厌氧的发酵菌，个/mL | ≥1000 | ≥1000 |
| 4 | 厌氧的产甲烷菌，个/mL | ≥100 | ≥100 |
| 5 | 厌氧的硫酸盐还原菌，个/mL | ≤1000 | ≤1000 |
| 6 | 产甲烷速率，μgCH4/L·D | ≥0.2 | ≥3 |
| 7 | 硫酸盐还原速率，μgS2-/L·D | ≤15 | ≤20 |
实施例2
污水中有益的微生物数量低于10-103个/mL，在注水井返排出8m3液体，然后取返排液5m3作为种子液在地面油藏温度条件下发酵，发酵液总量为6m3，即5m3种子液和1m3发酵培养基；发酵培养基按体积百分比1m3中含有氮和磷的无机盐为0.2％、乙酸盐为0.3％、液体石蜡为1％和其余为水；首先将1m3配制的培养基和发酵罐在121℃，30min，0.1MPa整体灭菌，待温度降至油藏温度时，加入种子液，并在油藏温度下发酵，同时给混合液以每分钟0.5m3通气量通气，每隔12小时监测一次菌数量，待菌数量达到3×108个/mL时，发酵结束。
视好氧菌的细胞数量，如果低于104个/mL，可以从注水井随营养液一同注入，注入菌液浓度不低于10％，菌液用量为营养液的1％。其余实施方式如实施例1。
实施例3
大港孔店油田1979年2月投入注水开发，馆陶组油藏为河流相沉积，储层物性好(孔隙度33％，渗透率1.878μm2)。油田的边底水发育，大约有40％的井具底水油层。底层原油粘度为73mPa·s，密度0.9535，平均含水94.4％，无产能接替。在分析油藏条件和生化参数(表2)基础上，制定了周期性注入混气营养液的方案，营养液配方比例同实施例1，并补充了碳源方法同实施例1，补充了发酵本源菌液，培养方法同实施例2。
试验后监测了微生物的数量(表3)较试验前增加了2-3个数量级。4年间进行了20次施工，累计注入营养剂89.9t，空气13.6万吨，原油，40m3，发酵本源菌液55m3。试验累计增产原油20898t(表4)。
表2 试验区试验前微生物数量和代谢性能调查
表3 试验区部分油井试验前后微生物数量监测结果
| 井号 | 好氧腐生菌 | 烃氧化菌 | 发酵菌 | 硫酸盐还原菌 | 产甲烷菌 | |
| 由H2+CO2 | 由乙酸盐 | |||||
| 试验前菌数量范围 | 0-103 | 0-103 | 102-105 | 0-103 | 0-103 | 0-102 |
| 1008-1 | 10-105 | 0-104 | 103-≥108 | 10-103 | 1-103 | 10-103 |
| 1012-1 | 1-105 | 0-105 | 103-107 | 1-103 | 1-103 | 0-103 |
| 1015-1 | 0-105 | 0-104 | 1-≥108 | 0-103 | 1-103 | 1-103 |
| 1017 | 0-103 | 0-104 | 1-107 | 1-10 | 1-103 | 1-10 |
| 1017-2 | 1-103 | 0-10 | 102-104 | 10-103 | 1-103 | 10-104 |
| 1017-3 | 1-105 | 0-105 | 1-106 | 1-102 | 1-104 | 1-102 |
| 1017-7 | 1-105 | 0-104 | 102-≥107 | 10-102 | 1-104 | 1-103 |
| 1050-2 | 0-105 | 0-10 | 102-≥108 | 0-103 | 1-104 | 0-103 |
| 1050-3 | 0-105 | 0-10 | 10-≥108 | 1-104 | 1-104 | 1-103 |
| 1092 | 10-103 | 0-103 | 102-≥107 | 1-102 | 1-103 | 0-103 |
| 1094-1 | 102-105 | 1-104 | 102-107 | 1-105 | 1-106 | 102-≥104 |
表4试验区油井增油量统计
| 序号 | 井号 | 递减区间 | 公式 | 见效日期 | 本源微生物驱增油量，t |
| 1 | 1050-3 | 1997.8-2000.4 | Q＝5.48*(1+0.5*0.027*T)-2 | 2002.11 | 2907 |
| 2 | 1017-7 | 2002.1-2002.6 | Q＝24.11*(1+0.5*0.027*T)-2 | 2003.1 | 1932 |
| 3 | 1032-1 | 1998.5-2001.3 | Q＝31.71*(1+0.5*0.02*T)-2 | 2002.9 | 3921 |
| 4 | 1094-1 | 2002.5-2002.10 | Q＝5.99*(1+0.5*0.031*T)-2 | 2003.2 | 307 |
| 5 | 1017-2 | 2001.8-2002.6 | Q＝7.15*(1+0.5*0.028*T)-2 | 2002.8 | 1377 |
| 6 | 1017-3 | 2001.9-20002.7 | Q＝8.31*(1+0.5*0.072*T)-2 | 2003.2 | 436 |
| 7 | 1015-1 | 199.9-2002.1 | Q＝11*(1+0.5*0.021*T)-2 | 2002.1 | 3233 |
| 8 | 1002-1 | 1999.11-2001.9 | Q＝16.75*(1+0.5*0.039*T)-2 | 2001.12 | 4441 |
| 9 | 1008-1 | 2002.4-2003.1 | Q＝9.8*(1+0.5*0.02*T)-2 | 2003.2 | 2435 |
| 单井合计 | 20989 | ||||
Claims (2)
1.一种污水注入本源微生物的驱油方法，其特征在于：选择注水开发2年以上油藏，利用产出的含有长期注水带入并适应油藏的有益微生物，包括好氧的烃氧化菌、腐生菌和厌氧的发酵菌和产甲烷菌的污水注入油井到油藏驱油，同时注入有利于微生物生长的氮源、磷源、碳源、乙酸盐和有机生长素的营养基和空气或注入发酵本源微生物；
污水中有益的微生物数量不低于10个/mL时，产甲烷速率和硫酸盐还原速率满足最低0.2μgCH4/L·D和最高量值20μgCH4/L·D，有害的微生物硫酸盐还原菌最高量值为103个/mL；
油藏的选择应满足油藏温度小于75℃，油藏水矿化度小于50000mg/L，油藏水中硫化氢含量小于50mg/L；
营养基按日注水量体积百分比配制用量，氮源和磷源为0.45-1.40％、乙酸盐为0.1％和有机生长素酵母粉0.01％。
营养基碳源的提供量以油藏注水井附近1.5m的剩余油饱和度而定，剩余油饱和度低于30％时，补充产自本油田的原油或产自另外油田的轻质原油，单井单次原油注入量为2吨，年注入次数为3次；
空气的量依据微生物单位时间消耗空气量的试验确定为每米油层10m3标准条件空气量，注入通过污水瀑氧方式添加到注入污水中溶解氧的含量为2.5-3.5mg/L；
注入营养体系周期为30天，年施工次数为12次；
污水中有益的微生物数量低于10个/mL时，在注水井返排出8m3液体，然后取返排液5m3作为种子液在地面油藏温度条件下发酵，发酵培养基为1m3；发酵培养基按体积百分比1m3中含有氮和磷的无机盐0.2％、乙酸盐0.3％、液体石蜡1％和其余为水；待菌数量达到3×108个/mL时，发酵结束，随营养液一同注入，注入菌液浓度不低于10％，菌液用量为营养液的1％。
2.根据权利要求1所述的一种污水注入本源微生物的驱油方法，其特征在于：油藏温度为30-55℃。
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