CN107558973A - 一种通过油井实施微生物驱油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于三次采油技术领域，具体涉及一种通过油井实施微生物驱油的方法，该方法具体包括以下步骤：试验油井的筛选；激活剂的筛选；激活剂注入工艺参数的确定，包括激活剂的注入量、注入时间和注入速度以及空气的注入量；现场试验，根据上述确定的激活剂及空气注入工艺参数进行现场注入，现场注入时注水井停止注水，注入完成后油井开井生产，注水井开始注水。该方法通过油井施工，现场实施的针对性和可操作性更强，而且与传统方法相比具有开采成本低、无需后续处理等优点。因此，本发明可广泛地应用于微生物采油技术领域中。

Description

一种通过油井实施微生物驱油的方法
技术领域：
本发明属于三次采油技术领域，具体涉及一种通过油井实施微生物驱油的方法。
背景技术：
微生物驱油是指利用微生物本身及其代谢产物(生物表面活性剂、生物聚合物、生物气)与油藏岩石、流体的综合作用提高原油采收率的技术。该技术具有投资成本低、不污染环境和油藏适应范围广的优点，因此具有广阔的现场应用前景。
传统的微生物驱油是指向注水井中注入特殊的功能微生物或激活剂，利用微生物在油藏条件下，在油水界面处的大量繁殖，产生表面活性物质和生物气，从而增加原油流动性，改变岩石表面润湿性，使油膜从岩石表面剥离，疏通渗流通道，驱替油藏残余油提高采收率的技术。但是由于油水井之间长时间驱替过程中容易形成大孔道，从而使微生物及激活剂营养物沿着大孔隙流动，缩短了微生物的作用时间，而且由于长时间驱替，注水井附近的含油饱和度较低，降低了微生物作用原油的范围。因此，需要新的方法进一步提高微生物驱油的作用范围和效果。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种通过油井实施微生物驱油的方法，该方法通过油井的筛选、激活剂的筛选、激活剂注入工艺的确定以及现场试验，实现大幅度地提高油井产量的目的。
本发明公开了一种通过油井实施微生物驱油的方法，其特征在于具体包括以下步骤：
(1)试验油井的筛选
(2)激活剂的筛选
(3)现场注入工艺参数的确定
现场注入工艺参数包括激活剂的注入量、注入时间和注入速度以及空气的注入量；
激活剂的注入量由下面公式计算确定：
V1＝a·h·r·Ф·Sw
其中，V1——激活剂的体积注入量，m3；
a——油层宽度，m；
h——油层厚度，m；
r——油井处理半径，m，其取值为试验油井与注水井间距离的2/3；
Ф——油藏孔隙度，小数；
Sw——油井含水饱和度，小数；
激活剂的注入时间和注入速度的确定方法如下：
试验油井在实施微生物驱油前开展示踪剂检测，根据示踪剂测试结果确定水线推进速度；其次根据水线推进速度及油井处理半径确定激活剂的注入时间；最后根据激活剂注入量和注入时间确定激活剂的注入速度。
空气的注入量由下面的公式确定：
V2＝β·V1
其中，V2——空气的体积注入量，Nm3；
β——体积倍数，取值为3～5；
V1——激活剂的体积注入量，m3；
(4)现场试验
根据上述确定的激活剂及空气注入工艺参数进行现场试验，现场试验的具体步骤为：
①注水井停止注水；②试验油井注入第一段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/6，空气的注入量为总注入量的1/2；③注入第二段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/2，空气的注入量为总注入量的1/3；④注入第三段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/3，空气的注入量为总注入量的1/6；⑤激活剂注入完成后油井开井生产，注水井开始注水；⑥油井开井生产以后同时跟踪监测产出液中微生物群落的变化以及油井的生产动态变化。
其中，所述的试验井的筛选，需要满足条件：①试验油井处于断层油藏边缘或者油藏尖灭区域，油井单向受效；试验油水井间距大于100m，油层宽度大于10m，厚度大于2m；试验油藏基本参数：30℃＜油藏温度＜80℃，油藏压力＜12MPa，地层水矿化度＜80000mg/L，地层渗透率＞50×10-3μm2，原油粘度范围10～1000mPa·s；②检测油藏地层水中是否存在产生物表面活性剂、产生物气、产生物聚合物的功能菌中的一种或以上，且菌浓在103个/mL以上。
所述的产生物表面活性剂的功能菌，其激活剂配方为葡萄糖10～20g/L、K2HPO4·3H2O 1～3g/L、酵母粉0.5～1g/L、NaCl 0.5～1g/L、微量元素20～30mg/L；所述的产生物气的功能菌，其激活剂配方为淀粉5～15g/L、玉米浆干粉2～5g/L、K2HPO4·3H2O 2～3g/L、NaNO3 0.5～1g/L、微量元素10～20mg/L；所述的产生物聚合物的功能菌，其激活剂配方为淀粉5～10g/L、蛋白胨3～5g/L、K2HPO4·3H2O2～3g/L、NaNO3 0.6～1.0g/L、CaCl2 0.5～1g/L、微量元素5～10mg/L。
所述的产生物表面活性剂的功能菌为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和假单胞菌中的一种或以上；产生物气的功能菌为甲烷热杆菌、甲烷食甲基菌和产气杆菌中的一种或以上；产生物聚合物的功能菌为产碱杆菌、假黄单胞菌和伊乐假单胞菌中的一种或以上。
所述的激活剂和空气注入完成后油井开井生产，注水井开始注水，其生产参数为：①开井第1～30d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/5；②开井第31～60d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/3；③开井第61～120d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/2；④开井第121～180d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的2/3；⑤开井180d以后注水井注水量和油井产液量恢复到试验前水平。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)突破从注水井注入的传统方法，特别针对单向受效的断块边缘油井和油藏尖灭油井，利用从油井注入激活剂的方法实施微生物驱油；(2)传统的微生物单井吞吐主要作用油井近井地带，而该方法不仅作用于油井的近井地带，而且作用于油井的深部；(3)激活剂的注入量远远多于微生物单井吞吐的注入量，扩大了微生物的波及范围，从而具有更好的驱油效果；(4)由于微生物作用后原油距离井口相对较短，更加有利于原油的采出，同时激活剂不需要贯穿整个油藏，减少了激活剂的消耗，激活剂能够更加高效的被利用，微生物及其代谢产物也能够发挥更大的作用；(5)此方法通过油井施工，现场实施的针对性和可操作性更强，而且与传统方法相比具有开采成本低、无需后续处理等优点。
具体实施方法：
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：
试验油井F12概况：油井的油层温度60℃，油层压力10MPa，渗透率300×10-3μm2，地层水矿化度12000mg/L，孔隙度23％，原油粘度300mPa.s，油井含水饱和度0.65，油井油层宽度15m，油层厚度5m，油水井间距150m，含水90％，油井日产液量为45m3/d，对应水井的日注水量为50m3/d，属于断块油藏边部单向受效井，示踪剂检测水线推进速度为3m/d；地层水中枯草芽孢杆菌的浓度为2.1×102个/mL、甲烷热杆菌的浓度为1.1×103个/mL。
实施本发明的具体步骤如下：
(1)试验油井的筛选，
试验油井F12的实际参数满足本发明的油井筛选标准，因此可以实施本发明。
(2)激活剂的筛选
试验油井中主要以产生物气的功能菌甲烷热杆菌为主，其激活剂配方为淀粉10g/L、玉米浆干粉5g/L、K2HPO4·3H2O 2g/L、NaNO3 0.5g/L、微量元素15mg/L。
(3)现场注入工艺参数的确定
激活剂的量V1＝15×5×150×2/3×0.23×0.65＝1121.25m3。
根据水相推进速度3m/d及油水井间距的2/3为100m计算激活剂注入时间为33.3d，每天注入量为33.67m3/d。
空气的注入量V2＝3×1121.25＝3363.75Nm3。
(4)现场试验
根据上述确定的激活剂及空气注入工艺参数进行现场试验，现场试验的具体步骤为：
①注水井停止注水；②试验油井注入第一段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/6，空气的注入量为总注入量的1/2；③注入第二段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/2，空气的注入量为总注入量的1/3；④注入第三段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/3，空气的注入量为总注入量的1/6；⑤激活剂注入完成后油井开井生产，注水井开始注水；⑥油井开井生产以后同时跟踪监测产出液中微生物群落的变化以及油井的生产动态变化。不同段塞激活剂和空气具体注入参数见表1。
激活剂注入完成后油井开井生产，注水井开始注水，其生产参数为：①开井第1～30d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/5，分别为10m3/d和9m3/d；②开井第31～60d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/3，分别为16.7m3/d和15m3/d；③开井第61～120d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/2，分别为25m3/d和22.5m3/d；④开井第121～180d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的2/3，分别为33.3m3/d和30m3/d；⑤开井180d以后注水井注水量和油井产液量恢复到试验前水平，分别为50m3/d和45m3/d。
表1不同段塞激活剂及空气注入量明细
试验结果：油井F12含水率由试验前90％下降到81.8％，含水降低8.2个百分点，日产油由4.5t提高到8.2t，累计增油3950t，投入产出比为1：4.2，现场试验效果良好。
实施例2：
试验油井L3概况：油井的油层温度65℃，油层压力9.5MPa，渗透率530×10-3μm2，地层水矿化度19856mg/L，孔隙度25.0％，原油粘度456mPa.s，油井含水饱和度0.55，油井油层宽度25m，油层厚度4.5m，油水井间距200m，含水94.4％，油井日产液量为30m3/d，对应水井的日注水量为40m3/d，属于断块油藏边部单向受效井，示踪剂检测水线推进速度为2m/d；地层水中枯草芽孢杆菌的浓度为3.5×102个/mL、甲烷热杆菌的浓度为1.1×102个/mL。
实施本发明步骤：
(1)试验油井的筛选，
试验油井L3的实际参数满足本发明的油井筛选标准，因此可以实施本发明。
(2)激活剂的筛选
试验油井中主要以产生物表面活性剂的功能菌枯草芽孢杆菌为主，其激活剂配方为葡萄糖10g/L、K2HPO4·3H2O 2g/L、酵母粉1g/L、NaCl 0.75g/L、微量元素20mg/L。
(3)现场注入工艺参数的确定
激活剂的量V1＝25×4.5×200×2/3×0.25×0.55＝2060m3。
根据水相推进速度2m/d及油水井间距的2/3为133.3m计算激活剂注入时间为66.7d，每天注入量为30.9m3/d。
空气的注入量V2＝5×2060＝10300Nm3。
(4)现场试验
根据上述确定的激活剂及空气注入工艺参数进行现场试验，现场试验的具体步骤为：
①注水井停止注水；②试验油井注入第一段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/6，空气的注入量为总注入量的1/2；③注入第二段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/2，空气的注入量为总注入量的1/3；④注入第三段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/3，空气的注入量为总注入量的1/6；⑤激活剂注入完成后油井开井生产，注水井开始注水；⑥油井开井生产以后同时跟踪监测产出液中微生物群落的变化以及油井的生产动态变化。不同段塞激活剂和空气具体注入参数见表2。
激活剂注入完成后油井开井生产，注水井开始注水，其生产参数为：①开井第1～30d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/5，分别为8m3/d和6m3/d；②开井第31～60d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/3，分别为13.3m3/d和10m3/d；③开井第61～120d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/2，分别为20m3/d和15m3/d；④开井第121～180d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的2/3，分别为26.7m3/d和20m3/d；⑤开井180d以后注水井注水量和油井产液量恢复到试验前水平，分别为40m3/d和30m3/d。
表2不同段塞激活剂及空气注入量明细
试验结果：油井L3含水率由试验前91.7％下降到84.6％，含水降低9.8个百分点，日产油由2.5t提高到4.6t，累计增油685t，投入产出比为1:3.8，现场试验效果良好。
实施例3：
试验油井M5概况：油井的油层温度72℃，油层压力9.2MPa，渗透率600×10-3μm2，地层水矿化度8692mg/L，孔隙度21.0％，原油粘度968mPa·s，油井含水饱和度0.60，油井油层宽度15m，油层厚度8.0m，油水井间距100m，含水95.3％，油井日产液量为75m3/d，对应水井的日注水量为80m3/d，属于断块油藏边部单向受效井，示踪剂检测水线推进速度为2.5m/d；地层水中地衣芽孢杆菌的浓度为2.1×102个/mL、产碱杆菌的浓度为7.5×103个/mL。
实施本发明的具体步骤如下：
(1)试验油井的筛选，
试验油井M5的实际参数满足本发明的油井筛选标准，因此可以实施本发明。
(2)激活剂的筛选
试验油井中主要以产生物聚合物的功能菌产碱杆菌为主，其激活剂配方为淀粉8g/L、蛋白胨4g/L、K2HPO4·3H2O 2.5g/L、NaNO3 0.7g/L、CaCl2 0.6g/L、微量元素6.5mg/L。
(3)现场注入工艺参数的确定
激活剂的量V1＝15×8×100×2/3×0.21×0.6＝1008.5m3。
根据水相推进速度2.5m/d及油水井间距的2/3为66.7m计算激活剂注入时间为26.7d，每天注入量为37.8m3/d。
空气的注入量V2＝4×1008.5＝4034Nm3。
(4)现场试验
根据上述确定的激活剂及空气注入工艺参数进行现场试验，现场试验的具体步骤为：
①注水井停止注水；②试验油井注入第一段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/6，空气的注入量为总注入量的1/2；③注入第二段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/2，空气的注入量为总注入量的1/3；④注入第三段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/3，空气的注入量为总注入量的1/6；⑤激活剂注入完成后油井开井生产，注水井开始注水；⑥油井开井生产以后同时跟踪监测产出液中微生物群落的变化以及油井的生产动态变化。不同段塞激活剂和空气具体注入参数见表3。
激活剂注入完成后油井开井生产，注水井开始注水，其生产参数为：①开井第1～30d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/5，分别为16m3/d和15m3/d；②开井第31～60d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/3，分别为26.7m3/d和25m3/d；③开井第61～120d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/2，分别为40m3/d和37.5m3/d；④开井第121～180d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的2/3，分别为53.3m3/d和50m3/d；⑤开井180d以后注水井注水量和油井产液量恢复到试验前水平，分别为80m3/d和75m3/d。
表3不同段塞激活剂及空气注入量明细
试验结果：油井M5含水率由试验前95.3％下降到87.3％，含水降低8个百分点，日产油由3.5t提高到9.5t，累计增油3250t，投入产出比为1:4.5，现场试验效果良好。

Claims (5)

1.一种通过油井实施微生物驱油的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)试验油井的筛选
(2)激活剂的筛选
(3)现场注入工艺参数的确定
现场注入工艺参数包括激活剂的注入量、注入时间和注入速度以及空气的注入量；
激活剂的注入量由下面公式计算确定：
V1＝a·h·r·Ф·Sw
其中，V1——激活剂的体积注入量，m3；
a——油层宽度，m；
h——油层厚度，m；
r——油井处理半径，m，其取值为试验油井与注水井间距离的2/3；
Ф——油藏孔隙度，小数；
Sw——油井含水饱和度，小数；
激活剂的注入时间和注入速度的确定方法如下：
试验油井在实施微生物驱油前开展示踪剂检测，根据示踪剂测试结果确定水线推进速度；其次根据水线推进速度及油井处理半径确定激活剂的注入时间；最后根据激活剂注入量和注入时间确定激活剂的注入速度；
空气的注入量由下面的公式确定：
V2＝β·V1
其中，V2——空气的体积注入量，Nm3；
β——体积倍数，取值为3-5；
V1——激活剂的体积注入量，m3；
(4)现场试验
根据上述确定的激活剂及空气注入工艺参数进行现场试验，现场试验的具体步骤为：
①注水井停止注水；②试验油井开始注入第一段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/6，空气的注入量为总注入量的1/2；③注入第二段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/2，空气的注入量为总注入量的1/3；④注入第三段塞的激活剂和空气，激活剂的注入量为总注入量的1/3，空气的注入量为总注入量的1/6；⑤激活剂注入完成后油井开井生产，注水井开始注水；⑥油井开井生产以后同时跟踪监测产出液中微生物群落的变化以及油井的生产动态变化。
2.根据权利要求1所述的通过油井实施微生物驱油的方法，其特征在于，所述的试验油井的筛选，需要满足条件：①试验油井处于断层油藏边缘或者油藏尖灭区域，油井单向受效；试验油水井间距大于100m，油层宽度大于10m，厚度大于2m；试验油藏基本参数：30℃＜油藏温度＜80℃，油藏压力＜12MPa，地层水矿化度＜80000mg/L，地层渗透率＞50×10-3μm2，原油粘度范围10～1000mPa·s；②检测油藏地层水中是否存在产生物表面活性剂、产生物气、产生物聚合物的功能菌中的一种或以上，且菌浓在103个/mL以上。
3.根据权利要求2所述的通过油井实施微生物驱油的方法，其特征在于，所述的产生物表面活性剂的功能菌，其激活剂配方为葡萄糖10～20g/L、K2HPO4·3H2O 1～3g/L、酵母粉0.5～1g/L、NaCl 0.5～1g/L、微量元素20～30mg/L；产生物气的功能菌，其激活剂配方为淀粉5～15g/L、玉米浆干粉2～5g/L、K2HPO4·3H2O 2～3g/L、NaNO3 0.5～1g/L、微量元素10～20mg/L；产生物聚合物的功能菌，其激活剂配方为淀粉5～10g/L、蛋白胨3～5g/L、K2HPO4·3H2O 2～3g/L、NaNO3 0.6～1.0g/L、CaCl2 0.5～1g/L、微量元素5～10mg/L。
4.根据权利要求3所述的通过油井实施微生物驱油的方法，其特征在于，所述的产生物表面活性剂的功能菌为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和假单胞菌中的一种或以上；产生物气的功能菌为甲烷热杆菌、甲烷食甲基菌和产气杆菌中的一种或以上；产生物聚合物的功能菌为产碱杆菌、假黄单胞菌和伊乐假单胞菌中的一种或以上。
5.根据权利要求1所述的通过油井实施微生物驱油的方法，其特征在于，所述的激活剂和空气注入完成后油井开井生产，注水井开始注水，其生产参数为：①开井第1～30d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/5；②开井第31～60d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/3；③开井第61～120d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的1/2；④开井第121～180d，注水井注水量和油井产液量均为试验前的2/3；⑤开井180d以后注水井注水量和油井产液量恢复到试验前水平。
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