微生物采油的方法

微生物采油的方法

1微生物提高采收率的方法在世界范圍內，傳統(tǒng)開采只能開采30%40%的地下原油。如何提高采收率,從地下采出更多原油,一直是世界上許多國家不斷研究的課題。直到1926年Beekman提出細菌能采油至今,經(jīng)過70多年的發(fā)展,微生物清蠟和降低重油粘度、微生物選擇性封堵地層、微生物吞吐、微生物強化水驅等已成為一項成熟的提高采收率技術。80年代,美國和前蘇聯(lián)的微生物采油技術已進入礦場試驗階段,而且美國1991年把微生物采油列為傳統(tǒng)的熱驅、化學驅、氣驅之后的第四種提高采收率的方法,并在許多油田中應用,取得了投入產(chǎn)出比為1∶5的好效果。我國從60年代就開始進行微生物采油技術研究,但進展較慢。進入90年代,我國在某些油田相繼開展了微生物采油的研究和應用,取得了一定的成效。目前,國內外微生物提高采收率方式大致有兩種。一類是地面法,在地面建立發(fā)酵反應罐,為微生物提供必須的營養(yǎng)物質,通過微生物代謝作用產(chǎn)生生物產(chǎn)物(主要是生物表面活性劑和生物聚合物),將生物產(chǎn)物注入地層從而達到提高采收率的目的。這種工藝特點是發(fā)酵在地面進行,所以微生物生長和代謝不受地層的影響。另一類是地下法(油層法),指直接將微生物注入到油層,使其在油層中產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物,只要供給微生物足夠的營養(yǎng)物質,代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)速度就會大于被微生物降解的速度。此種工藝特點是驅油持續(xù)時間長且施工成本低。微生物采油有明顯的特點。首先,微生物以水為生長介質,以質量較次的糖蜜作為營養(yǎng),實施方便,可從注水管線或油套環(huán)形空間將菌液直接注入地層,不需對管線進行改造和添加專用注入設備;由于微生物在油藏中可隨地下流體自主移動,作用范圍比聚合物驅大,注入井后不必加壓,不損傷油層,無污染,提高采收率顯著。其次以吞吐方式可對單井進行微生物處理,解決邊遠井、枯竭井的生產(chǎn)問題,提高孤立井產(chǎn)量和邊遠油田采收率;再有選用不同的菌種,微生物可解決油井生產(chǎn)中多種問題,如降粘、防蠟、解堵、調剖,最后提高采收率的代謝產(chǎn)物在油層內產(chǎn)生,利用率高,且易于生物降解,具有良好的生態(tài)特性。微生物采油由于其成本低、效果好、無污染,愈來愈受到人們廣泛的重視。2產(chǎn)生有利于提高采收率的代謝產(chǎn)物微生物采油是將地面分離培養(yǎng)的微生物菌液和營養(yǎng)液注入油層,或單獨注入營養(yǎng)液激活油層內微生物,使其在油層內生長繁殖,產(chǎn)生有利于提高采收率的代謝產(chǎn)物,以提高油田采收率的方法。微生物采油是技術含量較高的一種提高采收率技術,不但包括微生物在油層中的生長、繁殖和代謝等生物化學過程,而且包括微生物菌體、微生物營養(yǎng)液、微生物代謝產(chǎn)物在油層中的運移,以及與巖石、油、氣、水的相互作用引起的巖石、油、氣、水物性的改變,深入研究作用機理顯得尤為重要。2.1微生物作用后原油高碳烴密度變化微生物以石油中正構烷烴作為碳源而生長繁殖,從而改變原油的碳鏈組成。微生物不斷老化,改變了石蠟基原油的物理性質,影響了原油液或固相的平衡,降低了石蠟基原油的臨界溫度和壓力。微生物的增加能大大減少儲層、井眼和設備表面的原油結蠟的溫度和壓力。微生物生長時釋放出的生物酶,可降解原油,使原油碳鏈斷裂,高碳鏈原油變?yōu)榈吞兼溤?使重組分減少,輕質組分增加,凝固點和粘度均可降低,不僅改善原油在油層中的流動性,而且會使原油品質得到改善。大港油田、青海油田重復試驗證明微生物作用后原油高碳烴密度減少,原油組成改變。東濮凹陷胡狀集油田19塊進行微生物現(xiàn)場實驗,對胡19-6、胡19-28、胡19-14三口井注微生物前、后采出原油的物理性質進行全烴色譜分析,注微生物后采出原油中低碳數(shù)正構烷烴增加而高碳數(shù)正構烷烴相減少。胡19塊3口井注入微生物僅1個月,采出原油的凝固點降低了0.5~2.0℃,粘度降低了16.0~31.2mPa·s。2.2改變原油驅油環(huán)境2.2.1微生物活性劑的組成微生物所產(chǎn)生的表面活性劑會降低油水界面張力,減小水驅油毛管力,提高驅替毛管數(shù)。同時生物表面活性劑會改變油藏巖石潤濕性,從親油變成親水,使吸附在巖石表面上的油膜脫落,油藏殘余飽和度降低,從而提高采收率。勝利油田微生物中心用色譜、質譜儀聯(lián)機分析,確定其微生物活性劑組分為十六烷酸、十七烷酸和十八烷酸。遼河油田的李牧等,用滴定法測得產(chǎn)活性劑菌23-1在含原油的培養(yǎng)基中發(fā)酵后,表面活性劑含量為2.6%,23-1菌水基培養(yǎng)后使蒸餾水的表面張力從76mN/m降為39mN/m。2.2.2增加石油的滲透率,提高兩水體積大多數(shù)微生物在代謝過程中都產(chǎn)生氣體,如二氧化碳、氫氣、甲烷等,這些氣體能夠使油層部分增壓并降低原油粘度,提高原油流動能力。溶解巖石中的碳酸鹽,增加滲透率;使石油膨脹,其體積增大,有利于驅出原油,增加產(chǎn)量。同時氣泡的賈敏效應還會增加水流阻力,提高注入水波及體積。以青海7個泉油田為研究對象,菌種從遼河油田、塔里木油田、江漢油田等大量油田水樣中分離,試驗結果,甲烷占4.57%,乙烷占3.10%,丙烷占4.25%,二氧化碳占0.82%,氮氣占61.3%,未知氣體占25.6%。2.2.3有機溶劑。在雙礦生物產(chǎn)生的酸主要是相對低分子質量的有機酸(甲酸,丙酸),也有部分無機酸(即硫酸),它們能溶解碳酸鹽,一方面增加孔隙度,提高滲透率,另一方面,釋放二氧化碳,提高油層壓力,降低原油粘度,提高原油流動能力。產(chǎn)生的醇、有機酯等有機溶劑,可以改變巖石表面性質和原油物理性質,使吸附在孔隙巖石表面的原油被釋放出來,并易于采出地面。何正國等的研究結果表明微生物作用原油主要產(chǎn)生乙酸、丙酸,另外還有其它幾種短鏈有機酸,與此同時,微生物還產(chǎn)生兩種未知醇類,這些都是微生物在發(fā)酵原油過程中的代謝產(chǎn)物,它們有利于改善原油粘度,類似輕度酸化,增加巖石孔隙度,從而提高原油量。2.2.4提高掃油效率在油藏高滲透區(qū)的生長繁殖及產(chǎn)生聚合物,使其能夠有選擇地堵塞大孔道,增大掃油系數(shù)和降低水油比。在水驅中增加水的粘度,降低水相的流動性,減少指進和過早的水淹,提高波及系數(shù),增大掃油效率。在地層中產(chǎn)生的生物聚合物,能在高滲透地帶控制流度比,調整注水油層的吸水剖面,增大掃油面積,提高采收率。2.3改變碳氫化合物的餾分通過在巖石表面上的生長占據(jù)孔隙空間,用物理的方法驅出石油,改變碳氫化合物的餾分。微生物能粘附到巖石表面,在油膜下生長,最后把油膜推開,使油釋放出來。3微生物采收率下降MEOR技術可以解決很多原油生產(chǎn)問題,美國NPC公司1987年在猶他州A/B油田開展微生物清蠟降粘的礦場應用最具代表性。單井現(xiàn)場實驗結果表明,微生物處理后,原油密度由原來的0.828g/cm3降到0.816g/cm3,原油粘度由原來的25mPa·s降到15mPa·s,含蠟量由60%降到48%,輕質油采收率由40%提高到52%,大大降低了成本。1989年3月全油田開始推廣微生物采油技術,至1990年8月整個油田146口油井均采用微生物采油,第一年后每口井增加原油438.4t,天然氣31.7m3,增加收入7.78萬美元,146口井增收1135.9萬美元。整個過程完成后,單井平均增油4110t,146口井總增油60萬t,天然氣155億m3,總增收達8967.3萬美元。4生物表面活性