循環微生物驅採油方法
2023-06-18 14:30:06 1
專利名稱：循環微生物驅採油方法
技術領域：
本發明涉及一種從油藏中採油的方法，特別是利用特定的微生物與一套注入、繁殖、運移和循環的工藝流程處理現有生產井而提高原油產量和採收率的採油方法。微生物措施過程主要原理是利用地層中的物質作為食源繁殖，在工藝過程中又利用排出部分進行循環回注，地下接觸到微生物的原油變稀、或降低粘度、或產生其它的組分，使其物理化學性能的有利變化可以提高原油產量和採收率。該方法可適用於單井，也適用於多井。
把微生物注入油井或水井，通過微生物對油的降解或自身代謝增加原油產量或提高採收率的方法，在40年代開始就被人們所認識，並陸續有專利文獻或論文報導。
從已經公開的專利或文章來看，若不計在地面用微生物發酵生產其代謝產品並只將代謝產品注入地層，那麼，從工作原理上可基本分為兩種技術類型一種是從注水井中注入營養液或微生物(稱為微生物驅)，另一種是從油井中注入營養液或微生物，發生作用後再開井採油(稱為「單井吞吐」)。
美國專利US-4,475,590提出從注水井中注入營養液以刺激地層中原有微生物生長。同年的US-4,450,908提出從注水井中分段注入聚合物(Polymeric materials)及水後，再從注水井中加入微生物。其後的US-4,905,761是關於從注水井中把微生物與營養液一起注入地層的專利。US-5,163,510號專利提出把好氧菌從生產井中注入，同時從注水井中注入氧氣的方法(屬於「單井吞吐」)。此外，1989年公開的中國專利CN-1038327提出從每一口油井中培養出微生物，並通過室內反覆地進行一個或幾個營養物限制循環，即通過加入或減少(損耗)某些營養物使微生物達到最佳的降低表面張力的目的，然後從原井中(即油井中)注回油藏。基本上屬於油田現場所說的油井「單井吞吐」的範疇。該採油方法除「單井吞吐」作用面積小之外，還有如下弱點(1)需要逐井作微生物培養工作；(2)需要把室內起作用的營養液也注入井中，用量大(約86桶)，此外微生物與外來營養液反應時間長，要求關井時間也長(約20大)；(3)施工太複雜。
美國專利US-4,446,919提出利用CO2對油作用後，在油層中產生含N-及S-的化合物作為耐CO2的微生物的營養液，微生物可以在CO2之前、之後、或者一起注入水井。該專利提出，若產出水中仍含有營養物，可在高壓下進行油、水分離。在高壓下把水從注水井中回注，以刺激已注入地層的微生物。該專利的局限在於必須使用CO2(相當於CO2驅，需有CO2氣源)，溶解油中的N-及S-物質(油中必須有足夠的含量)，參加循環的不是微生物而是水中剩餘N-及S-物質，其局限還在於微生物需與CO2相容，而且不受CO2溶出的金屬中毒。
總之，目前通行的方法，若進行微生物驅，均需從注水井中注入大量的微生物或添加物(CO2、營養液等)或兩者一起注入，生產成本太高。若微生物從油井進行「單井吞吐」，卻使作用的面積不夠大，而影響最終採收率。
本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種從注水井注入取自生產井中微生物的循環微生物驅採油方法。
本發明進一步的目的在於提供一種基本無需注入營養液、生產成本低、現場施工簡單、運行經濟可靠、適用廣泛的循環微生物驅採油方法。
本發明的目的是這樣實現的一種循環微生物驅採油方法，至少包括一生產井和一個注水井，其特徵在於包括下述步驟a)從生產油井中抽出包含有已進入該油層繁殖的微生物的油水混合物；b)在地上的分離裝置中進行油水分離；c)將含有上述微生物的汙水從注水井中注入該油層驅油；d)從生產油井中採油。
本發明的採油方法是利用吞吐方法中排出的微生物在油層中可以繁殖的微生物，從生產油井出來後通過人為的方法回注同一地層或同一井組/區域的地層中。也就是結合「微生物驅」和「單井吞吐」的優點，而避免了兩者的缺點。在此區域中，主要的油井進行微生物處理，而出來的微生物儘量在經濟許可的情況下，獨立地回注到注水井中。其中，若有系統以外進來的、非微生物排出的汙水或清水，注前應適當添加微生物。由於工程技術上或經濟上的原因，並非所有的該系統的排出汙水都會被回注到本系統中去，這是允許的。例如，由於各種分離器脫水不徹底，使脫後原油中所含的部分水進入更大的系統或其它系統。上述情況仍然可達到本發明的目的。
本專利技術由兩方面組成，一方面是對生產井注微生物或在注水井中注微生物，另一方面將油層中存活及不斷繁殖的微生物從生產井出來後從注水井注入，同時視情況再加入特殊的或相同微生物與汙水一起注入注水井。本專利方法的優點如下1.所有或部分的油井進行「單井吞吐」或進行注水井注入微生物(微生物驅)，首先就能導致增產、穩產及增加部分的採收率。
2.被微生物作用後的產出油水進行分離後，油被輸出，而新繁殖的很多微生物在水中不斷進入汙水罐。只要把這一系統外排汙水的流程改為該系統內的循環回注。這些微生物又可以從注水井注入。
3.這些微生物被注入後可改變油的性質及油水之間的相對關係，減少殘餘油飽和度，從而提高採收率。理論上提高採收率可達8％以上。現場案例為5％左右。因原油及地層條件而變化。
4.現場施工操作方便，生產成本較低，循環運行穩定可靠。
下面結合附圖詳細描述發明的實施及應用效果。
圖1是本發明採油方法中生產油井和注水井布置的示意圖；圖2是本發明採油方法中循環系統的示意圖；圖3是本發明採油方法中在油田或區塊邊緣「單井吞吐」排出、集中油水分離再回注含菌汙水井位示意圖；圖4是本發明採油方法中在全油田地下油層建立大規模微生物場進行採油的井位示意圖；圖5表示從生產井1及注水井2進入地層3的微生物繁殖深度的數值模擬結果示意圖；圖6A和6B表示實施後粘剪曲線表徵的原油性質的變化曲線圖；圖7表示產油及產水數值模擬結果曲線圖；圖8表示注水量及油井含水的數值模擬結果曲線圖；圖9表示採收率與注水量的孔隙體積數及含水率的關係曲線圖。
圖中生產油井1；注水井2；油層3；向外擴展的生物反應場4；注水泵5；分離裝置6；汙水罐7；儲油罐8；備用外來水罐9；抽油機10；聯合站16、17；集群油井1-1……n；集群注水井2-1……n；參照圖1和圖2，圖1表示生產井1使用吞吐而排出的微生物從注水井2注入。圖中，生產井或注水井，可以是一口或多口井。油水井距離不作要求，一般要小於300m，以50～200m為佳。一個循環所需的時間越短越好。圖2表示整個系統的流程。其中外來水源可以是外來清水或汙水。儲油罐的原油可以不是100％含油，即可以含少量的汙水。在注水井中，可視情況在不同時機加入營養液或微生物。
圖3表示生產井1-1……1-n使用「單井吞吐」而排出的、含微生物的油水集中後分離，轉入注水站。視需要加入少量的水和補充部分微生物原液，混合注入注水井驅油。井的相對位置不限於圖示。有部分油、水井可以不參予循環。
圖4.表示在全油田地下油層建立大規模的微生物場進行採油。這些油水井布置可包括現有的及將來的各種實際開發方案所做的布置。
上述各例中，微生物可以是好氧的(一般需創造營養條件)，或兼性的，或厭氧的。所加入的微生物以原油中的長鏈、大分子為食源的厭氧或兼性菌更能在循環中生存及繁殖。
在上述三種菌類中，以兼性菌更有利於現場施工操作，且能在地層條件下生存及繁殖。
兼性菌中，以原油中的長鏈、大分子為食源的菌種為最佳。
生產井中可作「單井吞吐」或不作「單井吞吐」，後者需在注水井注入微生物或營養液，然後使之循環起來。
其中，以通過「單井吞吐」及注水井中加入少量微生物及營養液較經濟。
若只通過「單井吞吐」就達到大量產生進入循環的微生物為最節省微生物用量的方案。
圖5表示從生產井1及注水井2進入地層3的微生物繁殖深度的數值模擬結果。兩邊的深度不限於圖示的比例。模擬中假設了五個地層，實際可不等於此數。此結果為五點式採油法的八分之一用475個單元進行徑向網格劃分，在應用微生物循環驅約1年後的數值模擬結果。
圖6.表示實施後粘剪曲線與粘溫曲線表徵的原油性質的變化情況。說明原油性能得到不斷的改善。其中，個別油井原油性質變化異常，亦屬正常。微生物對原油的作用是綜合性質的，其效果監測也可以是多方面的。除粘度外，還包括密度、含蠟及產液、產油、產氣、含水等的變化。
在下面圖7至圖9，均假設該區塊用一次採油開採了5年，用2次採油又開採了5年，即在投產後第10年開始用循環微生物驅油技術。
圖7表示產油及產水數值模擬結果。表明原來的產量遞減曲線得以改變。相對於遞減曲線，循環微生物驅在初期可增產30％，在中期可提高達80％，在項目後期提高40％。
圖8.表示注水量及油井含水的數值模擬結果。表示儘管產水量略微提高，但含水率的明顯下降使得油井壽命相對延長兩年。
圖9.表示採收率與注水量的孔隙體積數及含水率的關係曲線。驅後含水下降約5％，含水達到98％的時間變長或總產量得以提高，最終採收率提高了約8％。
其中，圖7～9隻是特定參數下的結果，實際效果不限於此。
上述這些效果都在本質上提高了最終採收率。
於是，總的效果是油井的產量得到提高、或遞減減緩、或含水下降(或到達同一含水的年限延長)、或最終採收率得到提高，或其中幾種效果同時能得到。
此外，①若在「單井吞吐」時只加了激活地層中原生微生物的營養液(含量比驅的方法少)，或加了部分營養液部分微生物進行油、水井循環驅，也屬於本專利的範疇。同樣，②若在循環入注水井時添加一部分微生物，或營養液，或兩者或兩者都沒加入，仍然是本專利的範疇。③由①與②的任一種組合，只要利用了油井「吞吐」出來的微生物並人為設計使之回注入注水井，都是本專利的範疇。
權利要求
1.一種循環微生物驅採油方法，至少包括一個生產油井和一個注水井，其特徵在於從生產油井中抽出包含有已進入該油層繁殖的微生物的油水混合物；在地上分離裝置中進行油水分離；將含有上述微生物的汙水從注水井中注入該油層驅油；從生產油井中採油。
2如權利要求1所述的採油方法，其特徵在於在從生產油井中抽出，包括已進入該油層繁殖的微生物的油水混合物前後，還可向生產井中加入適量微生物。
3.如權利要求1所述的採油方法，其特徵在於；在所述的一個生產油井周圍，視開方案設置一個至數個注水井，注水井距生產油井的距離不大於300米。
4.如權利要求3所述的採油方法，其特徵在於所述注水井至生產油井的距離，最好在100至200米的距離內。
5.如權利要求1或2所述的採油方法，其特徵在於所述的微生物為厭氧菌類。
6.如權利要求1或2所述的採油方法，其特徵在於所述的微生物為兼性厭氧菌。
7.如權利要求5或6所述的採油方法，其特在於所述的厭氧菌或兼性厭氧菌，以原油中的長鏈，大分子為食源的菌種為最佳。
8.如權利要求1或2所述的採油方法，其特徵在於所述的微生物為好氧菌類，從注水井注入時，應同時注入適量的營養液。
9.如權利要求1至6之一所述的採油方法，其特徵在於在從所述的注水井回注油水分離後的汙水時，可同時加入適量的營養液或微生物。
10.如權利要求1至6之一所述的採油方法，其特徵在於在從所述的注水井回經油水分離後的汙水時，可同時注入不含排出微生物的備用外來水罐中的汙水或清水。注前應適當添加微生物。
全文摘要
本發明涉及一種循環微生物驅採油方法，它利用石油生產井微生物處理過程中在地層及油層中所繁殖的微生物會從生產井中排出來的特點，通過適當的循環流程改造及設計，把它們從注水井中回注入油層中，從而實現如下的效果所排出的微生物得以進一步的利用；所排出的微生物是新繁殖的，已較適於地層的環境，因此必能在注入後繁殖得較好；大大改善了各種純注入微生物驅油方案中需大量直接注入的問題。因此，生產成本較低、施工方便，經濟可行地提高了原油採收率。
文檔編號E21B43/16GK1164607SQ9710431
公開日1997年11月12日 申請日期1997年5月19日 優先權日1997年5月19日
發明者周祖輝 申請人:周祖輝