石油与天然气化工  2018, Vol. 47 Issue (2): 71-74
胜利油田辛68区块内源微生物驱油现场试验
刘涛 , 赵凤敏 , 林军章 , 巴燕 , 曹嫣镔     
中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院
收稿日期：2017-08-03
基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)“中高温油藏微生物驱油关键技术研究”(2013AA064401)
作者简介：刘涛(1983-)，男，汉族，山东省邹平县人，工程师，硕士学位，主要从事微生物采油工作。E-mail:greensky1123@163.com.
摘要：针对胜利油田辛68区块埋藏深、高温高盐，不适合化学驱和转热采提高采收率的开发矛盾，开展了内源微生物驱油技术研究。在对区块微生物群落结构分析的基础上，通过室内研究，获得了长链碳源类激活剂体系，能够激活不同种类功能菌达到108个/mL以上，乳化原油粒径小于10 μm。物理模拟实验表明，提高驱替效率8.5%。现场激活吞吐试验后收到了明显效果，油藏中微生物被有效激活，产出液表面张力降低，乳化油滴增加，原油黏度降低，油井产油量由试验前的1.0 t/d提高到1.8 t/d，含水率降低14%，增油降水效果显著。
关键词：微生物    激活剂    乳化    现场试验    提高采收率    
Field test of indigenous microbial flooding in block Xin68 in Shengli oilfield
Liu Tao , Zhao Fengmin , Lin Junzhang , Ba Yan , Cao Yanbin     
Research Institute of Petroleum Engineering, Shengli Oilfield Company, Sinopec, Dongying, Shandong, China
Abstract: Aiming at the development problems of unsuitable for chemical flooding and thermal recovery enhanced oil recovery for Xin68 Block in Shengli oilfield with deep burial, high temperature and high salt, indigenous microbial flooding technology was developed. First the microbial community structure was analyzed. According to the key research, a long chain carbon source activation system was established. After activation of the bacteria concentration reaching 108 cells/mL, emulsified crude oil particle size was less than 10 μm. The oil displacement experiment shows that oil recovery can be increased by more than 8.5%. Field test has achieved remarkable results, the functional microorganisms were activated, output liquid surface tension was reduced, emulsified oil drops were increased, and viscosity of crude oil was reduced. The oil production per day from 1.0 tons before testing to 1.8 tons, water cut decreases by 14%, the production performances had been significantly improved. The results show that the oil recovery efficiency can be further improved by using endogenous microorganisms.
Key Words: microorganism    activator    emulsification    field test    enhanced oil recovery    

内源微生物采油技术是利用油藏中已有微生物，通过注入优选的激活剂激活油藏微生物生长代谢，并产生驱油作用，从而提高原油产量的技术[1-3]。其具有油藏适应性好、投入成本较低、不伤害地层、环境友好、产出液不需特殊处理等优点，在当前低油价形势下，微生物采油技术具有广阔的应用前景[4-6]。

胜利油田辛68区块油藏埋藏深、高温高盐，不适合化学驱和转热采提高采收率。因此，在前期研究的基础上，开展了内源微生物驱油先导试验。针对区块特点，分析了微生物群落特征，研发了高效激活剂体系，开展了微生物驱油现场吞吐试验，研究高温高盐油藏微生物驱油可行性，为该区块进一步提高采收率提供技术支撑。

1 区块概况

胜利油田辛68区块位于东辛油田中部，为高温高盐深层稠油油藏，整体南高北低，试验区含油面积0.62 km2，平均有效厚度8.3 m，地质储量63.9×104 t，油藏埋深2 205~2 365 m，原始地层温度89~93 ℃，产出水矿化度55 920 mg/L，地面原油黏度3 028~8 761 mPa·s。区块注水开发25年，目前已进入特高含水开发阶段，采出程度26.8%，综合含水率95.1%，面临含水高，采油速度低，采出程度低，水驱采收率低的开发形势，稳产难度大。

2 室内实验
2.1 地层内源微生物菌群结构分析

由于油藏环境及开发方式的不同，不同类型油藏微生物群落结构存在较大差异。为了有效激活功能微生物，需要针对油藏微生物群落结构进行分析。内源菌群结构分析结果(见图 1)表明：辛68区块地层内细菌种类丰富，古菌种类较少；细菌普遍以嗜热微生物为主，主要存在弓形杆菌、沙雷氏菌和热袍菌等产表活剂类功能菌[7-8]。古菌以产甲烷菌为主，主要是氢营养型甲烷菌和古丸菌等产气功能菌[9-10]。

图 1     辛68地层内源菌群结构分析 Figure 1     Analysis of the structure of endogenous bacteria in Xin 68 formation

通过对辛68块内源微生物的分析研究得出，油藏中具有代谢类型多样、种类较为完善的内源微生物群落，具有从好氧菌到厌氧菌的生态链。但由于油藏高温高盐特点，整体菌群数量不高，需要开展相应的激活研究，以增强功能微生物的数量及代谢活性。

2.2 激活剂体系筛选

在对辛68区块内源微生物菌群结构分析研究的基础上，为克服高温高盐油藏内源菌激活难度大、生长衰亡速率快的问题，研发了长链碳源类激活剂体系，从而增加供给营养时间，激活达到高菌浓的条件下，能够保持长效激活的特性[11]。长链碳源类激活剂体系激活微生物最高菌浓出现在25天，维持在108个/mL高浓度达到50天以上，而常规激活剂只有20天(见图 2)。利用响应面法进行了不同碳源、磷源、氮源的筛选及其最佳质量分数的研究，最终确定辛68区块的最优激活体系为：1%长链碳源+0.2%氮源+0.05%磷源+0.1%生长因子。利用筛选得到的激活剂体系，进行了内源微生物的激活。结果表明，激活后菌浓从2.4×104个/mL升高到6.2×108个/mL，而且激活后产表活剂和产气等功能菌成为优势菌，对原油乳化明显，乳化后粒径在10 μm以下。室内物理模拟实验表明，激活以后内源微生物提高采收率8.5%以上，具有较好的驱油能力。

图 2     长链碳源类激活剂与常规激活剂激活效果对比 Figure 2     Comparison of activation effects between long chain carbon source activators and conventional activators

3 现场试验
3.1 试验设计

为研究评价激活剂体系的油藏适应性和现场实际激活效果，2016年2月至3月，在东辛油田辛68区块辛68X140井开展了单井吞吐试验(见表 1)。现场首先将激活剂按设计的浓度配好溶液，从油井油套环空反向注入激活剂，再加注入水将其顶替挤入油层[12-13]。施工完成后关井，关井时间为20天，开井后油井按照原工作制度生产，同时跟踪检测油井产量及产出液生化指标。

表 1    辛68X140井激活验证施工参数 Table 1    Activation validation construction parameters of Xin 68X140 well

3.2 试验结果
3.2.1 产出液中微生物跟踪检测

对试验前后产出液中细菌总数进行镜检[14]，并通过荧光定量PCR的方法对产表活剂功能菌和产气功能菌进行了监测(见表 2)。试验后，产出液菌浓大幅度上升，并呈上升趋势。这表明，油藏中微生物被大量激活，为提高微生物驱油效果提供了基础。另外，产表活剂功能微生物和产气功能微生物被大量激活，浓度较试验前提高了3个数量级以上，激活后功能微生物能够更加高效地作用于原油，从而提高原油的流动性，增加原油产量。

表 2    辛68X140井内源微生物激活前后生物化学性能测试 Table 2    Biochemical test before and after endogenous activation of Xin 68X140 well

3.2.2 产出液中代谢产物跟踪检测

对试验前后油井产出液中的代谢产物进行跟踪检测。结果表明，油井产出液表面张力和原油黏度在试验后均显著降低(见图 3)，表面张力从试验前的60 mN/m下降到43 mN/m，这证明微生物代谢产生的表面活性物质改善了油水的界面性质。对试验前后油井产出液原油形态进行的镜检发现，试验后油井产出液中存在大量的乳化油滴，乳化油滴直径在10~20 μm(见图 4)，乳化油滴显著增加，原油黏度从试验前的4 696 mPa·s下降到2 340 mPa·s，这表明油藏中功能微生物被大量激活后，对原油起到了明显的乳化作用，有利于降低原油黏度。

图 3     产出液表面张力及原油黏度变化 Figure 3     Change of surface tension and viscosity of crude oil

图 4     产出液试验前后镜检原油乳化结果 Figure 4     Crude oil emulsification results of production liquid before and after testing

3.2.3 油井生产动态跟踪分析

在生产参数不变的情况下，开井后日产油由试验前的1.0 t最高提高到1.8 t，含水率由试验前的82.1%最低下降到68.1%，含水率降低14%，增油降水效果显著。

图 5     试验前后油井生产动态的对比 Figure 5     Comparison of production performance before and after testing

4 结论与认识

(1) 室内研究的长链碳源类激活剂营养体系能够激活辛68区块油藏微生物及功能菌，微生物激活后产生乳化效果，物理模拟能提高驱替效率8.5%以上。

(2) 现场开展的单井吞吐试验表明，微生物作用特征明显。油井开井后，含水率降低，产量升高，具有明显的提高采收率效果。

参考文献
[1]
曹嫣镔, 刘涛, 李彩风, 等. 一株嗜热脂肪地芽孢杆菌的驱油性能及机理[J]. 应用与环境生物学报, 2015, 12(6): 1060-1064.
[2]
BAO M, LIU T, CHEN Z, et al. A laboratory study for assessing microbial enhanced oil recovery[J]. Energy Sources, 2013, 35(22): 2141-2148. DOI:10.1080/15567036.2010.492380
[3]
宋智勇, 郭辽原, 袁书文, 等. 高温油藏内源微生物的堵调及种群分布[J]. 石油学报, 2010, 31(6): 975-979. DOI:10.7623/syxb201006017
[4]
ZHU H, CARISON H K, COATES J D. Applicability of anaerobic nitrate-dependent Fe(Ⅱ) oxidation to microbial enhanced oil recovery (MEOR)[J]. Environmental Science & Technology, 2013, 47(15): 8970-8977.
[5]
付颖, 俞理, 修建龙, 等. 微生物驱油产出液循环利用方法研究[J]. 石油与天然气化工, 2017, 46(4): 72-76.
[6]
GHOJAVAND H, VAHABZADEH F, SHAHRAKI A K. Enhanced oil recovery from low permeability dolomite cores using biosurfactant produced by a Bacillus mojavensis (PTCC 1696) isolated from Masjed-I Soleyman field[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2012, 81: 24-30. DOI:10.1016/j.petrol.2011.12.002
[7]
ARMSTRONG R T, WILDENSCHILD D. Investigating the pore-scale mechanisms of microbial enhanced oil recovery[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2012, 94/95: 155-164. DOI:10.1016/j.petrol.2012.06.031
[8]
马波, 刘涛, 曹功泽, 等. 胜利油田孤岛中一区Ng3微生物驱油现场试验效果[J]. 油田化学, 2016, 33(4): 732-735.
[9]
徐海燕, 丁明山, 刘娟, 等. 枯草芽孢杆菌提高原油采收率的物模驱油实验[J]. 石油与天然气化工, 2016, 45(3): 61-66.
[10]
乐建君, 刘芳, 张继元, 等. 聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油现场试验[J]. 石油学报, 2014, 35(1): 99-106. DOI:10.7623/syxb201401011
[11]
刘涛, 宋智勇, 曹功泽, 等. 微生物驱油过程中模拟地层条件对微生物生长的影响[J]. 油田化学, 2013, 30(1): 92-95.
[12]
曹功泽, 巴燕, 刘涛, 等. 沾3区块内源微生物驱油现场试验[J]. 特种油气藏, 2014, 21(1): 145-147.
[13]
雷光伦, 程明明, 高雪梅, 等. 注入参数对微生物提高采收率的影响研究[J]. 石油与天然气化工, 2014, 43(3): 287-291.
[14]
孙宏亮, 袁志华, 朱卫平, 等. 新庄油田油气微生物勘探研究[J]. 天然气勘探与开发, 2014, 37(2): 24-28.
X