CN102732424A - 一种复配的采油微生物及其在稠油及特稠油开采中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用复配的采油微生物来提高稠油及特稠油采收率的新方法。具体地说开采对象是地面粘度≥5000mPa?s的稠油和地面粘度≥50000mPa?s以上的特稠油。该复配功能微生物是在实验室筛选到能够显著降低稠油及特稠油粘度的特殊功能混合菌株。将复配微生物及含有丰富碳源的营养液和优化剂通过特定工艺注入油层中，通过微生物新陈代谢过程中产生的多种活性物质的综合作用可使原油粘度降低50-95%，增加原油的流动性以达到提高稠油及特稠油区块采收率的目的。

Description

一种复配的采油微生物及其在稠油及特稠油开采中的应用

技术领域

本发明属于微生物强化采油技术领域(MEOR，Microbial Enhanced OilRecovery)，主要涉及一种利用微生物开采特稠油的方法，更具体地说是针对原油粘度≥5000mPa·s的稠油及特稠油油藏，将特定微生物、营养液和优化剂注入油层中，利用菌株的新陈代谢过程使得原油粘度降低，提高原油流动性，从而增加产量的技术。

背景技术

稠油是世界经济发展的重要资源，其储量约有4000～6000亿立方米。我国也有着丰富的稠油资源，据不完全统计，探明和控制储量已达16亿吨，重点分布在胜利、辽河、河南、新疆等油田。在全球大约10万亿桶剩余石油资源中，70％以上是稠油资源。我国政府在“十二五”发展规划中，明确提出将大力开展油页岩、油砂、天然气水合物等非常规油气资源的勘探开发，增加科技投入，降低开采成本，增加我国油气资源的保障程度。

我国上世纪80年代就着眼对稠油的研究和开发，按稠油油藏的特点，其开采方式也各有所异，但基本是降粘和使分子变小变轻的方向。目前，提高采收率最成功的开采方法分两大类：一是注入流体热采或驱替型方法，如热水驱、蒸汽吞吐、蒸汽驱、火驱等；另一类是增产型开采方式，包括水平井、复合分支井、水力压裂、电加热、化学降粘等，这两类技术的结合使用，已成为当今稠油开发的主要手段。其中，胜利油田采用热采、注蒸汽、电加温、化学降粘(注聚合物驱)等技术来提高稠油的采收率以保持产量。

进入90年代以来，加快了微生物强化采油技术(MEOR)的研究步伐，大庆油田开展的菌种配伍性研究，取得突破进展。近几年来，先后从美国、加拿大引进微生物产品，从多方面来加快我国MEOR的发展。在新疆、大庆、扶余、大港、胜利、冀东、辽河、江汉等油田开展了微生物采油技术的推广应用，先导性试验共约2000井次。矿场试验由单井向区块整体试验发展；由浅层向中深层发展；有高渗井向中、低渗井发展；有低温井向高温井发展(最高温度为102℃)；有低含水井向高含水井发展(最高含水80％)；由原油正构烷中长链向长链发展(最长C₆₀)；由原油较高挥发成分向低挥发成分发展(最低仅有5％)；含蜡量最高51.4％；沥青质、胶质含量最高31.6％；一般试验井原油粘度多在9.33～9.87mPa·s，凝固点多在46～47℃以上。先导性试验油田达到的指标和效果是原油含水率一般下降5％以上，60％～70％的处理井获增油效果(最高达84％)；油井产量一般增加46％～68％(最高达104％)；CO₂含量增加21％，经济效果显著，投入产出比1∶4～1∶6(最高达1∶9)。增产的最佳有效期8～12个月(最高达18个月)。联合研究模式有了新开端，中科院、南开大学和克拉玛依石油化工研究院多家科研机构参加了与油田有关的联合研究工作，为室内试验尽快转入矿场试验提供了坚实的理论基础并推进了成果产业化的进程。

发明内容

本发明提供一种复配的采油微生物并用于开发稠油及特稠油油藏的新技术。

其技术方案为：

一种复配的采油微生物，为复配降粘微生物，所述微生物为复配微生物菌剂，按干重计，配方为：马红球菌BS001，30％～40％；枯草芽孢杆菌BS002，60％～70％。BS001保藏号为CGMCC No.3885，保藏日期为2010年6月1日(梅晓丹、付步飞、刘滢等，一种复合菌剂及处理返排压裂液为驱油活性水的生物方法，专利申请号：201010215973.9)；BIT09S1保藏号为CGMCC No.2947，保藏日期为2009年3月11日(枯草芽孢杆菌及脂肽类生物表面活性剂的制备方法，专利申请号为：200910300898.3)。保藏单位均为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。

利用复配的采油微生物来开采稠油特稠油的方法：利用复配的采油微生物发酵液、营养液及优化剂，以单井吞吐或注水的工艺方式注入油井或水井，关井3～30天后恢复正常开采；

所述营养液为：每立方米水中含有磷酸二氢钾，2.5～4.5kg；磷酸氢二钠，0.7～1.4kg；氯化铵，0.5～0.9kg；配置营养液所用水为油田联合站处理后回注水，温度在20～65℃之间，pH值在6.0～9.0之间。

所述优化剂为微生物所产糖脂类表面活性剂，经过提纯浓缩后制得。具体方法：将发酵液8000rpm离心20min除菌体，上清液冷冻干燥，得粉末状物质，用甲醇溶解，10000rpm离心去杂质，上清液于50℃下旋蒸，得浆状物，用0.05M的NaHCO₃溶解之，用浓盐酸调pH至2.0，4℃过夜，10000rpm离心收集沉淀，即为优化剂。

所述微生物发酵液的获取过程为，所述微生物的发酵采用好氧三级发酵：

①一级发酵：配置无机盐培养基，其配方为：葡萄糖，6～10g/L；氯化铵，0.1～0.3g/L；磷酸二氢钾，2.5～4.0g/L；磷酸氢二钠，1.0～1.8g/L，余量为水，用盐酸或氢氧化钠调整其pH在7.0～7.5范围内；按5％体积比例接入复配菌剂，35～38℃，150rpm转速下摇床培养18～24h；以上原料纯度均为分析纯。

②二级发酵：在250L种子罐中加入200L发酵原料，其配方为：糖蜜，2～5kg；磷酸二氢钾，0.5～0.8kg；磷酸氢二钠，0.25～0.45kg；氯化铵，0.4～0.6kg；去离子水，200L；125℃灭菌20min后按体积接种量5％接入步骤①中一级发酵液；5～40℃，40～60rpm转速下发酵18～20h；其中磷酸二氢钾、磷酸氢二钠和氯化铵纯度均为工业级，糖蜜含糖量45％以上。

③三级发酵：在1000L发酵罐中加入800L发酵原料，其配方为：糖蜜，10～20kg；磷酸二氢钾，2.0～4.0kg；磷酸氢二钠，1.0～2.0kg；氯化铵，2.0～3.0kg；去离子水，1000L；125℃灭菌20min后按体积接种量5％接入步骤②中二级发酵液；35～40℃，30～50rpm转速下发酵20～24h；得微生物发酵液，于200kg塑料桶中存放。其中磷酸二氢钾、磷酸氢二钠和氯化铵纯度均为工业级，糖蜜含糖量45％以上。

施工原料的配置：

①营养液的配置：为了方便现场施工，营养液直接在液罐车中配置。采用先加原料后加水的办法以使各种原料在水中充分溶解。每车加入：磷酸二氢钾，30～50kg；磷酸氢二钠，15～25kg；氯化铵，20～25kg。其中磷酸二氢钾、磷酸氢二钠和氯化铵纯度均为工业级。液罐车加料后前往联合站取水10～15m³后直接前往施工现场。

②糖蜜水溶液的配置：为了方便现场施工，糖蜜水溶液也直接在液罐车中配置。每车加入糖蜜1～1.5t。糖蜜锤度≥45％。液罐车加料后前往联合站取水10～15m³后直接前往施工现场。

③优化剂配置：由于优化剂的低表面张力，必须将优化剂加入水中。液罐车前往联合站取水10～15m³后直接前往施工现场。每车加入优化剂10～30kg。

现场注入，施工具体流程如下：

①注入微生物发酵液稀释液：在装有营养液的液罐车中加入微生物发酵液，每车加入1.0～1.3t，加入后注入油井。

②注入质量浓度为10％的糖蜜水溶液：直接注入；

③注入微生物发酵液稀释液；注入步骤①中微生物发酵液；

④注入营养液：直接注入；

⑤注入优化剂稀释液，直接注入；

⑥注入5～10m³水；

⑦关井3～10天。

微生物发酵液用营养液稀释，质量浓度为5％～9％；优化剂质量浓度为0.1％～0.3％。注入方式均为油井套管环空注入。

所述单井吞吐工艺过程为，微生物、营养液及优化剂交替混合注入；具体注入顺序为：

微生物发酵液稀释液→糖蜜稀释液→微生物发酵液稀释液→营养液→优化剂稀释液→顶替液→关井

单井注入量根据油藏特征在50～1000m³范围：以下体积则相应调整

①注入微生物发酵液稀释液，体积在10～200m³范围内；

②注入糖蜜水溶液，体积在10～200m³范围内；

③注入微生物发酵液稀释液，体积在10～200m³之间；

④注入营养液，体积在10～200m³之间；

⑤注入优化剂稀释液，体积在5～100m³之间；

⑥注入顶替液5～100m³水；

⑦关井3～30天。

微生物发酵液用营养液稀释，质量浓度为5％～9％；优化剂与糖蜜用回注水稀释，优化剂质量浓度为0.1％～0.3％，糖蜜质量浓度为10％；注入方式均为油井套管环空注入。

该技术具有发酵工艺简单、成本低廉、保质期较长、原料运输方便、现场施工灵活、使用范围广泛、操作简单、增产效果明显、投入产出比高等优点。特别适合于规模化工业生产。

附图说明

图1试验井1施工前后日产量曲线图；

图2试验井2施工前后日产量曲线图。

具体实施方式

实施例1

本发明中复配的降粘微生物BS001与BIT09S1混合发酵液的制备是通过以下方式实现的：

1.一级发酵：使用去离子水配置无机盐培养基，其配方为：葡萄糖，10g/L；氯化铵，0.3g/L；磷酸二氢钾，4.0g/L；磷酸氢二钠，1.8g/L，用盐酸或氢氧化钠调整其pH至7.2。按5％体积比例接入复配菌剂，38℃，150rpm转速下摇床培养18h。

2.二级发酵：在250L种子罐中加入200L发酵原料，其配方为：糖蜜，5kg；磷酸二氢钾，0.8kg；磷酸氢二钠，0.45kg；氯化铵，0.5kg；去离子水，200L。125℃灭菌20min后按接种量5％接入步骤1中一级发酵液。40℃，50rpm转速下发酵20h。

3.三级发酵：在1000L发酵罐中加入800L发酵原料，其配方为：糖蜜，20kg；磷酸二氢钾，4.0kg；磷酸氢二钠，2.0kg；氯化铵，3.0kg；去离子水，1000L。125℃灭菌20min后按接种量5％接入步骤2中二级发酵液。40℃，30rpm转速下发酵24h，得微生物发酵液，于200kg塑料桶中存放。

其中一级发酵使用的各种原料均为分析纯，二级发酵、三级发酵使用的各种原料纯度均为工业级。

实施例2

本发明中各种施工原料的制备是通过以下方式实现的：

1.营养液的配置，每液罐车中加入：磷酸二氢钾，50kg；磷酸氢二钠，25kg；氯化铵，25kg。其中磷酸二氢钾、磷酸氢二钠和氯化铵纯度均为工业级。液罐车加料后前往联合站取水15m³。

2.糖蜜水溶液的配置，每液罐车中加入糖蜜1～1.5t。糖蜜含糖量45％以上。液罐车加料后前往联合站取水15m³。

3.优化剂稀释液的配置，液罐车前往联合站取水15m³后每车加入优化剂20kg。

实施例3

本发明中提高特稠油区块采收率是通过以下方式实现的：试验井1位于辽河油田特稠油区块，油藏埋深800多米，渗透率为0.7-2.6μm²，孔隙度为25-30％，原油粘度200-100000mpa·s，原油密度平均为0.9-1.0g/cm³，胶质沥青质含量达30％以上。

微生物发酵液的稀释：在装有营养液13.7t的液罐车中加入微生物发酵液，每车加入1.3t，车容量为15t。注入工艺：

1、注入微生物发酵液稀释液：套管环空注入，注入量为3车；

2、注入质量浓度为10％的糖蜜水溶液：套管环空注入，注入量为1车；

3、注入微生物发酵液稀释液：套管环空注入，注入量为1车；

4、注入营养液：套管环空注入，注入量为1车；

5、注入优化剂稀释液，套管环空注入，注入量为1车；

6、注入5m³水；

7、关井10天。

其施工结果如图1所示。

使用六转速粘度计测定施工前后原油粘度，结果如下：

由上述单井吞吐实验数据显示：该井施工前日产油量平均0.4t左右，施工后日产量平均达到2.5t。其中施工后第二个月产量达到峰值，日产油在4～5t。该井稳产3个月，累计增油达到148.3t。产量的翻倍表明此发明增油效果非常明显。

实施例4

本发明中提高稠油特稠油区块采收率是通过以下方式实现的：试验井2位于辽河油田特稠油区块，油藏埋深800多米，渗透率为0.7-2.6μm²，孔隙度为25-30％，原油粘度200-100000mpa·s，原油密度平均为0.9-1.0g/cm³，胶质沥青质含量达30％以上。

微生物发酵液的稀释：在装有营养液13.7t的液罐车中加入微生物发酵液，每车加入1.3t，车容量为15t。注入工艺：

1、注入微生物发酵液稀释液：套管环空注入，注入量为3车；

2、注入质量浓度为10％的糖蜜水溶液：套管环空注入，注入量为1车；

3、注入微生物发酵液稀释液：套管环空注入，注入量为1车；

4、注入营养液：套管环空注入，注入量为1车；

5、注入优化剂稀释液，套管环空注入，注入量为1车；

6、注入5m³水；

7、关井10天。

其施工结果如图2所示。

使用六转速粘度计测定施工前后原油粘度，结果如下：

由上述单井吞吐实验数据显示：该井施工前日产油量平均0.6t左右，施工后日产量平均达到3.1t。其中施工后第三个月产量达到峰值，日产油5～6t。该井稳产4个月，累计增油达到158.3t。产量的翻倍表明此发明增油效果非常明显。

该复配功能微生物是在实验室筛选到能够显著降低稠油及特稠油粘度的特殊功能混合菌株。将复配微生物及含有丰富碳源的营养液和优化剂通过特定工艺注入油层中，通过微生物新陈代谢过程中产生的多种活性物质的综合作用可使原油粘度降低50-95％，增加原油的流动性以达到提高稠油及特稠油区块采收率的目的。

Claims (6)

1.一种复配的采油微生物，其特征在于：所述微生物为复配微生物菌剂，按干重计，配方为：马红球菌BS001，30%~40%；枯草芽孢杆菌BIT09S1， 60%~70%；

BS001保藏号为CGMCC No.3885，保藏日期为2010年6月1日；BIT09S1保藏号为CGMCC No.2947，保藏日期为2009年3月11日；保藏单位均为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。

2.一种利用权利要求1复配的采油微生物在稠油及特稠油开采中的应用，其特征在于：利用复配的采油微生物发酵液、营养液及优化剂，以单井吞吐或注水的工艺方式注入油井或水井，关井3~30天后恢复正常开采；

所述营养液为：每立方米水中含有磷酸二氢钾，2.5~4.5 kg；磷酸氢二钠，0.7~1.4 kg；氯化铵，0.5~0.9 kg；

所述优化剂为菌株BS001所产糖脂类表活剂粗品。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：配置营养液所用水为油田联合站处理后回注水，温度在20~65℃之间，pH值在6.0~9.0之间。

4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述优化剂为微生物所产糖脂类表面活性剂，经过提纯浓缩后制得；具体做法为：将菌株BS001发酵液8000 rpm离心20 min除菌体；上清液冷冻干燥，得粉末状物质，用甲醇溶解，10000 rpm离心去杂质；上清液于50℃下旋蒸，得浆状物，用0.05M的NaHCO₃溶解之；用浓盐酸调pH至2.0，4℃过夜，10000 rpm离心收集沉淀，即为优化剂。

5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述微生物发酵液的获取过程为好氧三级发酵：

①一级发酵：配置无机盐培养基，其配方为：葡萄糖，6~10 g/L；氯化铵，0.1~0.3 g/L；磷酸二氢钾，2.5~4.0 g/L；磷酸氢二钠，1.0~1.8 g/L，余量为水，用盐酸或氢氧化钠调整其pH在7.0~7.5范围内；按5%体积比例接入复配菌剂，35~38℃，150 rpm转速下摇床培养18~24 h；

②二级发酵：在250 L种子罐中加入200 L发酵原料，其配方为：糖蜜，2~5 kg；磷酸二氢钾，0.5~0.8 kg；磷酸氢二钠，0.25~0.45 kg；氯化铵，0.4~0.6 kg；去离子水，200 L；125℃灭菌20 min后按体积接种量5%接入步骤①中一级发酵液；5~40℃，40~60 rpm转速下发酵18~20 h；

③三级发酵：在1000 L发酵罐中加入800 L发酵原料，其配方为：糖蜜，10~20 kg；磷酸二氢钾，2.0~4.0 kg；磷酸氢二钠，1.0~2.0 kg；氯化铵，2.0~3.0 kg；去离子水，1000 L；125℃灭菌20 min后按体积接种量5%接入步骤②中二级发酵液；35~40℃，30~50 rpm转速下发酵20~24 h；得微生物发酵液。

6.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：

所述单井吞吐工艺过程为，微生物、营养液及优化剂交替混合注入；具体注入顺序为：

单井注入量根据油藏特征在50~1000 m³范围：以下体积则相应调整

①注入微生物发酵液稀释液，体积在10~200 m³范围内；

②注入糖蜜水溶液，体积在10~200 m³范围内；

③注入微生物发酵液稀释液，体积在10~200 m³之间；

④注入营养液，体积在10~200 m³之间；

⑤注入优化剂稀释液，体积在5~100 m³之间；

⑥注入顶替液5~100 m³水；

⑦关井3~30天；

微生物发酵液用营养液稀释，质量浓度为5%~9%；优化剂与糖蜜用回注水稀释，优化剂质量浓度为0.1%~0.3%，糖蜜质量浓度为10%；注入方式均为油井套管环空注入。

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