一種聚合物驅後油藏激活內源微生物驅油的激活劑的製作方法

2023-10-18 02:19:39

一種聚合物驅後油藏激活內源微生物驅油的激活劑的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種聚合物驅後油藏激活內源微生物驅油的激活劑。激活劑的配方為：玉米漿乾粉0.1～1.5％，硝酸鈉0～0.5％，磷酸氫二銨0～0.3％和酵母粉0～0.1％，其餘為水。所述激活劑通過至少一口注水井注入，被激活後的內源微生物活菌總數均大於1.0×107個/mL，滿足現場激活內源微生物驅油試驗要求。本發明的激活劑將在聚合物驅後油藏激活內源微生物驅油中發揮重要作用，應用前景廣闊。
【專利說明】一種聚合物驅後油藏激活內源微生物驅油的激活劑

【技術領域】
[0001] 本發明涉及三次採油【技術領域】中的一種聚合物驅後油藏激活內源微生物驅油的 激活劑。

【背景技術】
[0002] 內源微生物驅油技術由俄羅斯科學院微生物所Ivanov院士創立，並於2004年 正式命名為Ivanov採油法。內源微生物驅油是一項新興的採油技術，它是通過向地層 注入激活劑來激活油藏內部的有益微生物，從而達到提高採收率的目的。該技術在國 內外已進行了大量的研究（汪衛東，微生物採油技術研究及試驗，石油鑽採工藝，2012， 34 (1) :107-112)。
[0003] 1994年美國能源部D0E/BC/14084-6項目，對北Blowhorn Creek油田開展激活內 源微生物調堵試驗，現場注入ΚΝ03 (氮源）、NaH2P04 (磷源）和糖蜜（碳源），試驗過程中鑽 井取巖心樣，在巖心孔隙中發現了大量細菌細胞，說明油藏中的內源微生物被激活了。對產 出的原油進行色譜分析，發現小分子烴類比例增加，說明有"新"油採出，這是擴大水驅波及 體積的證據。俄羅斯ME0R研究主要是俄羅斯科學院微生物研究所承擔，主要研究激活內源 微生物驅油技術，現場應用規模較大，1983-2002年共涉及134 口水井和325 口油井，增油近 60X 104t，是所有報導中增油最多的國家。2002年中石油與俄羅斯合作，在大港油田開展了 多個區塊的內源微生物驅油現場試驗（馮慶賢等，大港油田本源微生物驅配套技術研究與 應用，2009, 31 (SI) :124-129)。
[0004] 近年來，隨著現代分子微生物分析方法和手段增多，加快了對不同油藏中的內源 微生物的解析和認識，已開發的油藏幾乎都存在豐富的內源微生物，這是內源微生物驅油 的先決條件。通過注入不同種類的激活劑來調控並選擇性激活油藏內部的有益微生物，利 用其在油藏中的運移、繁殖、代謝及代謝產物與原油/巖石/水的相互作用來改善水驅效 率。另外，當激活劑隨注入水進入高滲透帶時，能激活高滲透帶的內源微生物，使內源菌濃 度增加幾個數量級，在一定程度上還能起到堵水調剖的作用。
[0005] 內源微生物可用於驅油，也可用於調剖。其效果無論是降低界面張力還是調堵強 度，均不能與化學法相比，但內源微生物在油藏中"原位"產生代謝產物，併集中在油水界面 上起作用，這是其它方法所不具備的。因此，根據不同區塊油藏提高採收率的要求，分析內 源微生物群落結構和組成，進行選擇性激活，形成有特色的激活劑配方，是這項技術發展的 主要方向。
[0006] 目前，現場常用的激活劑是注入水溶性的氮、磷鹽體系，即油藏中所缺乏的氮源和 磷源等礦物質，同時注入適量的空氣，讓內源微生物利用地下殘餘油作為碳源，這種方式成 本最低，勝利、大港和新疆等油田的應用均取得了成功。
[0007] 文獻《單家寺油田單12塊內源微生物驅油試驗研究》（王魯玉等，油氣地質與採收 率，2006,13 (3) :82-84)介紹了單家寺油田單12塊採用ST-12系列激活劑，對單12塊的單 12-16井組進行內源微生物激活劑的注入。施工壓力由最初的3-4MPa上升到lOMPa，注水 壓力由2MPa上升到lOMPa，17輪共注入液體激活劑171. 2t，注入固體激活劑4. 8t，注入空 氣12. 73X 104m3。共注入激活劑17輪，累積增油2700t。
[0008] 文獻《港西油田三區一斷塊本源微生物驅試驗研究》（柳敏等，油田化學，2006， 23(3) :269-272)介紹了一種內源菌激活/調驅劑的複合體系，由好氧、厭氧菌激活物和吸 水膨脹顆粒按3:1:1質量比組成，含有澱粉56. 0%、蛋白質13. 0%、纖維素10. 5%、礦物質 5. 3%、脂肪4. 2%，另外加有聚合物作為固體顆粒懸浮劑，注入後隨即注入空氣激活好氧 菌。通過注水井注入混氣營養液，每年5次，每次30天。5 口採油井平均含水由88. 4%降 至71. 3%，日產油量由3. 6t增至7. 8t，累計增產油3100t，投入產出比1 :4. 4。
[0009] 文獻《新型澱粉-纖維素基微生物驅營養體系研》（程海鷹等，石油學報，2010， 31(1) :105-109)介紹了一種以澱粉-纖維素為基礎的顆粒狀本源微生物驅油營養劑，微生 物利用營養體系可產生表面活性物質（帶(： 8-(：12長鏈脂肪酸的鼠李糖脂）和生物氣（014和 C02)，對原油有較好的乳化作用。
[0010] 文獻《邵家油田沾3塊內源微生物驅激活劑優化及現場試驗》（郭遼原等，油氣地 質與採收率，2012,19 (1) : 79-81)優化出沾3塊內源微生物驅最佳激活劑配方為0. 3%澱粉 水解液+〇. 2 % (ΝΗ4) 2ΗΡ04+0. 2 % NaN03，該配方物理模擬實驗提高採收率平均大於6. 7 %。 在勝利油區沾3塊3 口油井進行了單井吞吐現場試驗，試驗後單井平均日增油量為1. 2t，含 水率平均下降3. 5%，見效周期超過3個月，累積增油超過4000t。
[0011] 文獻《安塞油田ZJ2區微生物驅油技術研究及應用效果評價》（沈煥文等，石油化 工應用（刊名），2012,31 (4) :87-90)通過內、外源微生物結合調控油藏微生物生態系統， 實現微生物群落結構定向調控和油層的深部調剖。採用三段式注入工藝，段塞一為深度調 剖劑，段塞二為高濃度微生物驅劑，段塞三為低濃度微生物驅劑，注入低濃度驅劑及空氣維 持功能微生物生長，實現持續不斷的驅油效果，累計注入緩釋營養激活劑乾粉83. 36t，高 效激活產表面活性劑的微生物驅劑乾粉237. 23t，注入液3 . 34X 104m3,注入濃度1. 0%，實 現階段增油1560t，井組自然遞減率由3. 96%下降到-4. 38%，含水上升率由1.35%下降 到-2. 11 %，達到控水穩油的目的。
[0012] 文獻《不同激活劑條件下油藏內源微生物激活過程中DGGE分析》（包木太等，湖南 大學學報（自然科學版），2009,36(11) :67:72)激活劑分別以葡萄糖、蔗糖、玉米漿、澱粉作 碳源，以油井產出水和注入水作為研究對象，進行微生物的激活優化。結果表明，激活以後 水樣中微生物種群發生了明顯變化，以葡萄糖為碳源激活效果尤為突出，改變葡萄糖的濃 度後，當濃度為5-7. 5g 時較為合適，細菌密度能達到107個細胞（cell) ·Ι^，產出水的 激活效果比注入水要好。
[0013] 文獻《勝利油田沾3斷塊內源微生物現場激活試驗及分析》（曹功澤等，石油天然 氣學報，2012, 34 (7) : 136-140)考察了 4種碳源、4種磷源、3種氮源的激活效果。室內評價 主要是通過4個方面來進行考察：①激活後總菌數變化（ΜΡΝ法和平板塗布法）；②激活後 對原油的乳化作用（分光光度計測定0D550);③激活後對硫酸鹽還原菌的抑制作用；④物 模驅油試驗。篩選的激活體系能有效激活產出液中的內源菌，厭氧發酵菌提高4個數量級， 硝酸鹽還原菌被有效激活，而硫酸鹽還原菌被有效抑制，能在水驅基礎上提高採收率7%以 上。
[0014] 從上述開發的各類激活劑體系和配方中，可以看出均採用水溶性的氮、磷鹽體系， 並補充定量空氣以實現油藏好氧菌群的激活和原油的生物降解。而針對整裝區塊、井網較 完善、地下液體流速較快的油藏，水溶性營養物在注入油藏時會沿高滲透區域竄流，在油藏 中滯留時間短，微生物利用程度低，生物產物與油藏巖石和流體相互作用時間短。其次，傳 統的N/P體系（是指在油田注入水中添加各種含氮/磷的礦物鹽）即使在氧氣補充非常充 分的條件下也不能有效激活烴氧化菌（HOB)，這主要是由於使用N/P體系時雖然氮源和磷 源充足，但是其它營養組分的缺乏大大限制了 HOB菌群的生長。


【發明內容】

[0015] 本發明針對油田聚合物驅後油層氮、磷鹽體系組分單一，在油藏滯留時間短等缺 點，提供了一種用於激活聚合物驅後油藏內源微生物（尤其是Η0Β菌群）驅油的激活劑。
[0016] 為解決上述技術問題，本發明採取以下技術方案：
[0017] 一種聚合物驅後油藏激活內源微生物驅油的激活劑，為含有玉米漿乾粉的水溶 液，溶液中玉米漿乾粉質量濃度為0. 1?1. 5%，最好0. 5-1. 2%，採用油田注入水或現場注 入水配製，使激活後的內源微生物活菌總數大於1. 0X107個/mL，滿足現場激活內源微生物 驅油試驗要求。
[0018] 所述水溶液中外加有氮源和/或磷源。其中，外加氮源為硝酸鈉，其在溶液中質量 百分含量為0. 10?0.5%。外加磷源為磷酸氫二銨，其在溶液中的質量百分含量為0.05? 0· 3%。
[0019] 另外，水溶液中還可以外加有酵母粉，其在溶液中的質量百分含量為0.01? 0· 1%。
[0020] 具體的激活劑，各組分在激活劑中質量百分含量為：玉米漿乾粉0. 5?1. 5%，硝 酸鈉0?0. 5 %，磷酸氫二銨0?0. 3 %和酵母粉0?0. 1 %，其餘為水。
[0021] 優選的激活劑，激活劑中各組分質量百分含量選自以下組配之一：
[0022] 組配一：玉米漿乾粉L 0 %，硝酸鈉 (λ 25 %和磷酸氫二銨(λ 15% ;
[0023] 組配二：玉米漿乾粉1. 5 % ;
[0024] 組配三：玉米漿乾粉1. 20%，硝酸鈉0. 10%，磷酸氫二銨0. 05%。
[0025] 所述激活劑注入濃度優選為總糖含量為168. 3?608. 3mg/L，總氮含量為113. 8? 746mg/L，總磷含量為24. 6?106. 9mg/L，滿足現場激活後的內源微生物菌數均大於 1. 0X107 個/mL。
[0026] 本發明另一目的在於提供所述的激活劑在聚合物驅後油藏激活內源微生物驅油 中的應用。該應用是在聚合物驅後注入所述激活劑溶液，激活劑添加量〇. 35PV。
[0027] 採用以上設計，本發明提供的用於激活聚合物驅後油藏內源微生物驅油的激活劑 具有以下特點：
[0028] 1)所述激活劑用在聚合物驅後油藏中激活內源微生物，內源微生物包括：烴氧化 菌（Η0Β)、腐生菌（TGB)、厭氧發酵菌（FMB)、硫酸鹽還原菌（SRB)、硝酸鹽還原菌（NRB)和產 甲烷菌（MPB)等。不僅種類全，而且數量高，在101?105個/mL之間。其中優勢菌以FMB、 NRB、Η0Β和MPB為主，對微生物驅油貢獻較大的兩類菌Η0Β和MPB數量均分布在101?104 個/mL之間。
[0029] 2)從聚驅油藏注水井和聚驅油藏採油井中採集水樣，進行了分離、培養，篩選到 產甲烷菌、產酸菌、表面活性劑產生菌、聚合物產生菌、聚丙烯醯胺降解菌、反硝化菌和烴氧 化菌，共計 19 株，包括可培養的 Coprothermobacter proteolyticus CJ78、Pseudomonas putida FJ53、Pannonibacter phragmitetus TJ-6、Paenibacillus ginsengagri TJ-14、 Micrococcus luteus TJ-20、Micrococcus luteus TJ-24、Micrococcus luteus TJ-25、 Pantoea agglomerans FYJ1、Enterobacter sakazakii FYJ2、Pseudomonas putida FYJ4、 Pantoea agglomerans FYJ6、Pseudomonas stutzeri FYJ26、Pseudomonas putida JQ34、 Acinetobacter junii JQ31、Pseudomonas mendocina JJ-12、Pseudomonas lubricans JJ-14、Pseudomonas mendocina JJ-16、Pseudomonas putida JJ-21 和 Pseudomonas stutzeri J22〇
[0030] 3)所述激活劑在聚合物驅後的油藏中，內源微生物的細菌在注水井和採油井中優 勢菌均以（Thauera)和（Arcobacter)為主，注水井的菌群結構及其多樣性明顯比採油井復 雜；所述的激活劑在聚合物驅後的油藏中，內源微生物的古菌在注水井和採油井中優勢菌 以甲燒鬃菌屬（Methanosaeta)和甲燒繩菌屬（Methanolinea)為主，菌群分布和數量具有 一定的對應性。
[0031] 4)所述激活劑產氣周期具有明顯差異的兩個階段（好氧和厭氧），每個階段的產 氣增壓幅度不同。根據壓力變化的幅度，測算出糖蜜激活劑的產氣周期約為30天，玉米漿 乾粉激活劑的產氣周期約為60天。
[0032] 5)所述激活劑在地層採出水經激活培養後，活菌總數提高了 3?4個數量級。石 油烴降菌由激活前101?1〇2個/mL提高到激活後的10 4?105個/mL ;脫氮菌由激活前的 103?104個/mL提高到105?10 6個/mL ;硫酸鹽還原等有害菌激活後未檢出。
[0033] 6)所述激活劑對內源微生物中的NRB、TGB和FMB三類菌激活後均有一定的乳化 效果，但明顯比Η0Β的效果差些。烴氧化菌（Η0Β)乳化原油效果最好，作用後原油分散，粘 度下降，發酵液中有表面活性物產生。
[0034] 7)所述激活劑在天然巖心上，利用激活內源微生物所產生的驅油作用，在聚驅後 的基礎上，可再提高採收率3個百分點。
[0035] 8)所述激活劑具有為微生物提供營養組分的同時，還要能使微生物局部聚集，起 到封堵高滲透條帶、擴大波及體積的作用。通過電鏡照片觀察，天然巖心注入激活劑後，注 入水中的內源菌獲得營養物，菌體得以快速生長、增殖和代謝。大量菌體均勻的充填在巖石 的孔道中，在巖心注入和採出端沒有明顯差異。
[0036] 9)所述激活劑在天然巖心上激活以後微生物種群發生了明顯變化，檢測到的細菌 主要為陶厄氏菌屬、丙酸桿菌屬、互營單胞菌科和不動桿菌屬。其中互營單胞菌科的許多細 菌都可以在無氧或有甲烷產生的條件下降解長鏈烷烴，而對於不動桿菌來說，生長適應性 很強，無論是寡營養的地層水環境還是加入糖蜜和無機鹽環境中都能生長。
[0037] 綜上所述，本發明的激活劑將在聚合物驅後油藏激活內源微生物驅油中發揮重要 作用，應用前景廣闊。
[0038] 下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039] 圖1為南二東區塊注水井和採油井的細菌和古菌的群落結構組成
[0040] 圖2為激活劑激活聚驅後油藏內源微生物的產氣效果（產氣壓力變化，單位MPa)
[0041] 圖3為激活劑激活聚驅後油藏內源微生物和HOB菌的乳化原油性能
[0042] 圖4為149#、29#天然巖心物理模擬驅油實驗效果曲線
[0043] 圖5為內源菌在天然巖芯29#內部生長的電鏡觀察結果

【具體實施方式】
[0044] 發明人研究發現，已有技術中微生物在地下停留時間較短，為促使其快速發揮作 用，需要適當補充碳水化合物，以促進微生物快速增殖大量的菌體和積累產生大量的代謝 產物。但是，如果補充碳水化合物，最好不要再補充空氣，因為，在好氧條件下，微生物對碳 水化合物降解速度很快，同時產生的代謝產物主要是水和co 2。另外，注空氣還存在操作困 難、腐蝕、安全性，以及增加試驗的投資費用等問題，因此，要儘量避免。這些都是影響內源 微生物驅油技術現場應用效果的主要原因。
[0045] 要解決上述問題，首先要延長營養組分在油層中的滯留時間，滿足微生物（和代 謝產物）與油藏巖石和流體作用的時間要求，使代謝產物濃度和菌群密度達到較高水平； 其次，要充分發揮生物封堵作用，提高驅替壓差，擴大波及體積。這就要求所用的營養體系 具有為微生物提供營養組分的同時，還要能使微生物局部聚集，起到封堵高滲透條帶、擴大 波及體積的作用。
[0046] 基於這些研究，本發明所提供的聚合物驅後油藏激活內源微生物驅油的激活劑， 其配方為：玉米漿乾粉〇. 1?1.5 %，硝酸鈉0?0.5 %，磷酸氫二銨0?0.3 %和酵母粉 0?0.1%，其餘為水。所述百分含量為質量百分含量（wt)。
[0047] 優選的激活劑配方為：玉米漿乾粉1. 0 %，硝酸鈉0. 25 %，磷酸氫二銨0. 15 %和酵 母粉0. 05%，其餘為水所述百分含量為質量百分含量（wt)。
[0048] 所述激活劑通過至少一口注水井注入井底，注入的激活劑溶液濃度按前述，其中 玉米漿乾粉濃度不低於〇. 1 %，最高可達1. 5%，優選的玉米漿乾粉濃度質量分數為0. 5? 1. 2%。
[0049] 所述激活劑注入濃度優選為總糖含量為173. 5?608. 3mg/L，總氮含量為113. 8? 746mg/L，總磷含量為24. 6?106. 9mg/L，激活後的菌數均大於1. 0 X 107個/mL。
[0050] 實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的 操作過程，實施例將有助於理解本發明，但是本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
[0051] 下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規方法。
[0052] 實驗例1、聚驅油藏內源微生物的菌群數量分布
[0053] 本實驗用於確定驅油現場的微生物情況。
[0054] 內源微生物驅油技術應用的前提條件是油藏中有一定數量的、具有一定繁殖和代 謝能力的有益微生物群落。分析聚驅區塊5 口採油井採出液中的烴氧化菌（Η0Β)、腐生菌 (TGB)、厭氧發酵菌（FMB)、硫酸鹽還原菌（SRB)、硝酸鹽還原菌（NRB)和產甲烷菌（MPB)等 六類菌群，其種類及數量分布的檢測結果如表1所示。
[0055] 表1聚驅油藏採油井中內源菌類型及數量分布
[0056]

【權利要求】
1. 一種聚合物驅後油藏激活內源微生物驅油的激活劑，為含有玉米漿乾粉的水溶液， 溶液中玉米漿乾粉質量濃度為0. 1?1.5%，最好0.5-1. 2%，採用油田注入水或現場注入 水配製，使激活後的內源微生物活菌總數大於1. 0X107個/mL，滿足現場激活內源微生物驅 油試驗要求。
2. 根據權利要求1所述的激活劑，其特徵在於：所述水溶液中外加有氮源和/或磷源。
3. 根據權利要求2所述的激活劑，其特徵在於：外加氮源為硝酸鈉，其在溶液中質量百 分含量為〇. 10?〇. 5%。
4. 根據權利要求2所述的激活劑，其特徵在於：所述磷源為磷酸氫二銨，其在溶液中的 質量百分含量為〇. 05?0. 3 %。
5. 根據權利要求2所述的激活劑，其特徵在於：所述水溶液中外加有酵母粉，其在溶液 中的質量百分含量為〇. 01?〇. 1%。
6. 根據權利要求2至5任一所述的激活劑，其特徵在於：各組分在激活劑中質量百分 含量為：玉米漿乾粉〇. 5?1. 5%，硝酸鈉0?0. 5%，磷酸氫二銨0?0. 3%和酵母粉0? 0. 1%，其餘為水。
7. 根據權利要求6所述的激活劑，其特徵在於：激活劑中各組分質量百分含量選自以 下組配之一： 組配一：玉米漿乾粉1. 0 %，硝酸鈉0. 25 %和磷酸氫二銨0. 15% ; 組配二：玉米漿乾粉1. 5 % ; 組配三：玉米漿乾粉1. 20 %，硝酸鈉0. 10 %，磷酸氫二銨0. 05 %。
8. 根據權利要求6所述的激活劑，所述激活劑注入濃度優選為總糖含量為168. 3? 608. 3mg/L，總氮含量為113. 8?746mg/L，總磷含量為24. 6?106. 9mg/L，滿足現場激活後 的內源微生物菌數均大於1. 〇X 1〇7個/mL。
9. 權利要求1-8任一項所述的激活劑在聚合物驅後油藏激活內源微生物驅油中的應 用。
10. 根據權利要求9所述應用，其特徵在於，在聚合物驅後注入所述激活劑溶液，激活 劑添加量〇. 35PV。
【文檔編號】C09K8/582GK104087534SQ201410324710
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2013年7月9日
【發明者】樂建君, 張繼元, 柏璐璐, 陳星宏, 白文廣, 侯兆偉, 李蔚, 伍曉林, 龐彥明, 王鳳蘭, 程傑成 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 大慶油田有限責任公司