CN110593834A - 一种内外源功能菌优势化调控驱油方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于三次采油技术领域，具体涉及一种内外源功能菌优势化调控驱油方法。所述的方法具体包括以下步骤：目标油藏的筛选；内源功能微生物分析；外源功能微生物筛选；功能菌调控驱油方案；现场实施。本发明具有油藏适应范围广，该发明适用于微生物驱油的所有油藏，拓宽了微生物驱油的应用，明确了驱油功能菌在微生物驱油中的重要贡献，调控思路清晰，操作性好的特点；同时具有现场实施效果好，可提高采收率大于15％，投入产出比大于1∶12，有效期大于5年。
Description
技术领域
本发明属于三次采油技术领域，涉及一种三次采油的方法，具体涉及一种内外源功能菌优势化调控驱油方法。
背景技术
微生物驱油技术作为一项环境友好、可持续发展的采油技术，为油田进一步提高采收率提供了新的技术选择，具有广阔的应用前景。按照菌种来源的不同，微生物驱油技术分为内源微生物驱油技术和外源微生物驱油技术两大类。其中内源微生物驱油技术是指通过向油层注入营养体系激活油藏微生物，使其快速生长繁殖代谢来实现提高原油采收率的目的。该技术具有成本低、操作简便、适应性强的优点，是目前微生物驱油技术的主要研究方向。
前期研究发现油藏中存在丰富的内源微生物种群，具备实施内源微生物驱油的物质基础。自然微生物群落组成和生长代谢途径极其复杂，油藏功能微生物主要包括解烃菌、乳化菌、甲烷菌等。其中解烃菌是能够以石油烃类作为碳源生长代谢，具有原油降解能力的一类细菌；乳化菌是指能产生生物表面活性物质，具有乳化原油的一类细菌，乳化后的原油更有利于解烃菌的利用；产甲烷菌是指能产生甲烷气和二氧化碳，具有溶胀原油功能的一类细菌。
室内和现场研究结果显示，油藏生态***中存在着一条能量传递链，需要多个物种共同执行多种功能来完成复杂的生化过程。解烃菌、乳化菌、产甲烷菌之间存在着协同作用，可以有效降解原油重质组分，产生生物表面活性剂乳化剥离原油，产生甲烷气溶胀降低原油粘度，这些微生物作用原油目的都是改善原油流动性，增强洗油效率，从而提高原油采收率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷与不足，提供一种内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
1、目标油藏的筛选
目标油藏筛选的标准如下：油藏温度＜100℃，原油粘度＜20000mPa.s，地层水矿化度＜50000mg/L，渗透率＞100×10-3μm2。
2、内源功能微生物分析
现场采集目标油藏样品前先排放5～10L地层水，用无菌氮气充分置换出无菌取样器中的空气后获取2～5L地层水样品，离心收集菌体，然后提取细菌基因组，进行解烃菌、乳化菌、产甲烷菌的基因定量测试。
3、外源功能微生物筛选
如果目标油藏缺失上述功能微生物，需要进行外源功能微生物筛选，具体步骤如下：取目标油藏地层水100mL置于培养瓶中，分别添加2～8％外源功能微生物的菌株，并加入相应的激活剂在油藏温度下静置培养10-20d，筛选具有微生物激活及原油特性的外源功能微生物菌株。
4、功能菌调控驱油方案
填装目标油藏岩心抽真空，饱和目标油藏地层水，计算孔隙体积(PV)；饱和目标油藏中脱水脱气原油，计算岩心的原始含油；将目标油藏地层水由岩心入口端注入至岩心出口产出液含水90％以上，计算一次水驱采收率；向岩心中补加筛选的缺失外源功能微生物，并注入营养体系，按照能量代谢的前后顺序进行功能菌的先后激活驱油，根据原油驱替效率，确定最优注入方案。
5、现场实施
按照外源菌强化微生物驱油调控方案优化结果进行微生物驱油现场实施并进行跟踪监测；现场实施6～12月后分析跟踪检测结果，进入现场实施后的评价、调控阶段，根据结果判断是否需要对方案进行调整。
其中，所述步骤1中解烃菌、乳化菌、产甲烷菌的基因定量测试，是指分别采用与烃类降解相关的烷烃单加氧酶基因的简并引物、与生物乳化剂代谢合成密切相关的蛋白质酪氨酸磷酸酶基因的简并引物、与甲烷代谢合成密切相关的氢化酶基因的简并引物，通过实时PCR仪定量分析油藏样品微生物总DNA中相应功能基因的数量，若样品中检测结果是阴性，则需要进行相应外源功能菌的补充，反之亦然。
其中，所述步骤2中的解烃菌是指假单胞菌、沙雷氏菌、芽孢杆菌、鞘氨醇单胞菌、节杆菌中的一种；乳化菌是指地芽孢杆菌、红球菌、无色菌、不动杆菌中的一种；产甲烷菌是指甲烷球菌、甲烷热杆菌、甲烷八叠球菌中的一种。
其中，所述步骤3中解烃菌的激活剂配方为尿素0.2％～0.5wt％、磷酸氢二胺0.05～0.2wt％和酵母粉0.04～0.1wt％；乳化菌的激活剂配方为蔗糖0.5～0.8wt％、玉米浆0.2～0.5wt％、磷酸氢二钾0.05～0.2wt％和硫酸镁0.04～0.1wt％；产甲烷菌的激活剂配方为乙酸钠0.05～0.2wt％、蛋白胨0.05～0.2wt％、硫酸铵0.05～0.2wt％和维生素0.05～0.1wt％。
其中，所述步骤3中的微生物激活及原油特性，其具体指标如下：解烃菌基因数量＞5×109copies/mL、降解菌的原油降解率＞80％；乳化菌基因数量＞6×108copies/mL、乳化菌的烃类乳化指数＞90％；产甲烷菌基因数量＞3×108copies/mL、产甲烷菌的气压＞0.1MPa。
其中，所述步骤4中的按照能量代谢的前后顺序进行功能菌的先后激活驱油，是指首先注入解烃菌营养体系0.1PV～0.5PV，驱替至产出液中解烃菌激活占比＜20％时；然后注入乳化菌营养体系0.02PV～0.2PV，驱替至当产出液中乳化菌激活占比＜15％时；再注入产甲烷菌营养体系0.01PV～0.3PV培养驱替，充分发挥外源功能菌强化油藏微生物驱油效果。
本发明根据油藏中解烃菌、乳化菌、产甲烷菌的缺失情况，添加相应的功能微生物，提高整体功能微生物的浓度和活性，改善微生物生态***，保证微生物从原油烃到甲烷的转化代谢途径的完整，解烃菌降解原油重质组分，有利于乳化菌利用轻烃产生物表面活性剂，而乳化原油后增强了解烃菌对原油的摄取；乳化菌产生的生物表面活性剂被微生物水解为小分子酸和二氧化碳，这为产甲烷菌产生甲烷气提供了底物，产甲烷气的溶胀降粘原油又有利于解烃菌降解利用原油。解烃菌、乳化菌、产甲烷菌之间存在着协同作用，可以显著改善原油物性，提高原油流动性，从而提高驱替效率。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)适应范围广，该发明适用于微生物驱油的所有油藏，拓宽了微生物驱油的应用，明确了驱油功能菌在微生物驱油中的重要贡献，调控思路清晰，操作性好。
(2)针对性强，该发明提供的调控方案紧密抓住目标油藏中功能菌缺失的驱油功能菌的生长代谢特性和动态演变规律，使内外源微生物群落朝着有利于微生物采油的目标发展，进步提高了现场实施的针对性。
(3)可控性强，相对于油藏自然环境中存在的纷繁复杂的微生物群落，该发明提供了生理生化性能明确的外源功能菌及其营养体系，每株外源功能菌激活培养的可操作性好、稳定性强。
(4)现场实施效果好，提高采收率大于15％，投入产出比大于1∶12，有效期大于5年。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
胜利油田某区块A1，埋藏深度1032m～1150m，油藏温度65℃，油藏渗透率790×10-3μm2，原油粘度220mPa.s，地层水矿化度15800mg/L，试验区含油面积0.82km2，有效厚度10.2m，地质储量1.35×106t。利用本发明的方法在该区块实施微生物驱油，具体步骤如下：
1、目标油藏的筛选
目标油藏筛选的标准如下：油藏温度＜100℃，原油粘度＜20000mPa.s，地层水矿化度＜50000mg/L，渗透率＞100×10-3μm2。
试验区块A1的油藏温度65℃，油藏渗透率790×10-3μm2，原油粘度220mPa.s，地层水矿化度15800mg/L，满足本发明的油藏筛选标准。
2、内源功能微生物分析
现场采集试验区块A1样品前先排放5L地层水，用无菌氮气充分置换出无菌取样器中的空气后获取2L地层水样品，离心收集菌体，然后提取细菌基因组，进行解烃菌、乳化菌、产甲烷菌的基因定量测试。测试结果见表1，从表1可以看出，试验区块A1缺失解烃菌，存在乳化菌和产甲烷菌。
表1试验区块A1样品中不同功能菌浓度分析结果
3、外源功能微生物筛选
试验区块A1缺失外源解烃菌，需要进行外源解烃菌的筛选，具体步骤如下：取5个培养瓶，分别添加试验区块A1的地层水100mL，再分别接入2％假单胞菌、沙雷氏菌、芽孢杆菌、鞘氨醇单胞菌和节杆菌，并加入尿素0.2wt％、磷酸氢二胺0.05wt％和酵母粉0.04wt％，65℃下静置培养10d，测试结果见表2。
表2解烃菌基因浓度和降解率测试结果
从表2可以看出：假单胞菌解烃菌基因浓度6×109copies/mL、原油降解率为85％，符合微生物激活及原油特性指标要求，因此筛选出的外源解烃菌为假单胞菌菌株。
4、功能菌调控驱油方案
试验区块A1岩心抽真空，饱和目标油藏地层水，饱和目标油藏中脱水脱气原油，将目标油藏地层水由岩心入口端注入至岩心出口产出液含水90％以上；岩心中补加0.15PV筛选的缺失解烃菌假单胞菌和营养体系，驱替15d后，产出液中解烃菌种群激活占比为15％，提高驱替效率最高达5.2％；然后注入0.1PV乳化菌营养体系，驱替10d后，产出液中乳化菌激活占比为12％，提高驱替效率最高达6.5％；再注入0.1PV产甲烷菌营养体系，提高驱替效率最高达4.5％，总共提高驱替效率为16.2％。具体情况如表3所示
表3解烃菌和内源微生物调控方案优化结果
4、现场实施
按外源功能微生物强化内源微生物调控方案优化结果利用假单胞菌对试验区块A1强化驱油现场实施，总共注1600m3菌液，营养体系5000m3。
现场试验效果分析：截止到2019年10月底，累计增油0.23×106t，提高采收率17.2％，投入产出比1∶13.8，有效期5.6年，现场试验效果良好。
实施例2
胜利油田某区块G2，埋藏深度1830m～1918m，地层温度90℃，油藏渗透率920×10-3μm2，地层水矿化度42535mg/L，原油粘度290mPa.s，试验区含油面积0.53km2，有效厚度12.2m，地质储量54.3×104t。利用本发明的方法在该区块实施微生物驱油，具体步骤如下：
1、目标油藏的筛选
目标油藏筛选的标准如下：油藏温度＜100℃，原油粘度＜20000mPa.s，地层水矿化度＜50000mg/L，渗透率＞100×10-3μm2。
试验区块G2的油藏温度90℃，油藏渗透率920×10-3μm2，地层水矿化度42535mg/L，原油粘度290mPa.s，满足本发明的油藏筛选标准。
2、内源功能微生物分析
现场采集试验区块G2油藏样品前先排放10L地层水，用无菌氮气充分置换出无菌取样器中的空气后获取5L地层水样品，离心收集菌体，然后提取细菌基因组，进行解烃菌、乳化菌、产甲烷菌的基因定量测试，测试结果见表4，从表4可以看出，试验区块G2缺失乳化菌和产甲烷菌。
表4试验区块G2样品中不同功能菌浓度分析
3、外源功能微生物筛选
试验区块G2缺失外源乳化菌和产甲烷菌，需要进行外源乳化菌和产甲烷菌的筛选，具体步骤如下：取7个培养瓶，分别添加地层水100mL，再分别接入5％外源乳化菌-地芽孢杆菌、红球菌、无色菌、不动杆菌，并加入蔗糖0.5wt％、玉米浆0.2wt％、磷酸氢二钾0.05wt％和硫酸镁0.04wt％；分别接入8％甲烷球菌、甲烷热杆菌、甲烷八叠球菌，并加入乙酸钠2wt％、蛋白胨0.2wt％、硫酸铵0.1wt％和维生素0.1wt％，90℃下静置培养10d。乳化菌-地芽孢杆菌基因浓度3×1010copies/mL、烃类乳化指数为95％，产甲烷菌-甲烷球菌基因数量7×108copies/mL，甲烷球菌气压0.25MPa。具体结果见表5和6。
表5乳化菌筛选情况
表6产甲烷菌筛选情况
4、功能菌调控驱油方案
填装试验区块G2岩心抽真空，饱和目标油藏地层水，饱和目标油藏中脱水脱气原油，将目标油藏地层水由岩心入口端注入至岩心出口产出液含水90％以上；岩心中补加0.3PV筛选的解烃菌营养体系，驱替16d后，产出液中解烃菌种群激活占比为18％，提高驱替效率最高达5.8％；然后注入0.05PV地芽孢杆菌和营养体系，驱替10d后，产出液中乳化菌激活占比为13％，提高驱替效率最高达6.5％；再注入0.15PV甲烷球菌和营养体系，提高驱替效率最高达4.5％，总共提高驱替效率为17.1％。具体情况如表7所示。
表7乳化菌和产甲烷菌和内源微生物调控方案优化结果
5、现场实施
按外源功能微生物强化内源微生物调控方案优化结果利用地芽孢杆菌和甲烷球菌对试验区块G2油藏强化驱油现场实施，总共注5800m3菌液，营养体系10500m3。
现场试验效果分析：截止到2019年10月底，累计增油1.0×105t，提高采收率18.5％，投入产出比1∶15.2，有效期6.3年，现场试验效果良好。
Claims (15)
1.一种内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的方法具体包括以下步骤：
(1)目标油藏的筛选；
(2)内源功能微生物分析；
(3)外源功能微生物筛选；
(4)功能菌调控驱油方案；
(5)现场实施。
2.根据权利要求1所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的目标油藏筛选，具体筛选标准如下：油藏温度＜100℃，原油粘度＜20000mPa.s，地层水矿化度＜50000mg/L，渗透率＞100×10-3μm2。
3.根据权利要求1所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的内源功能微生物分析，具体步骤如下：现场采集目标油藏样品前先排放5～10L地层水，用无菌氮气充分置换出无菌取样器中的空气后获取2～5L地层水样品，离心收集菌体，然后提取细菌基因组，进行解烃菌、乳化菌、产甲烷菌的基因定量测试。
4.根据权利要求3所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的解烃菌、乳化菌、产甲烷菌的基因定量测试，是指分别采用与烃类降解相关的烷烃单加氧酶基因的简并引物、与生物乳化剂代谢合成密切相关的蛋白质酪氨酸磷酸酶基因的简并引物、与甲烷代谢合成密切相关的氢化酶基因的简并引物，通过实时PCR仪定量分析油藏样品微生物总DNA中相应功能基因的数量，若样品中检测结果是阴性，则需要进行相应外源功能菌的补充，反之亦然。
5.根据权利要求3或4所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的解烃菌是指假单胞菌、沙雷氏菌、芽孢杆菌、鞘氨醇单胞菌、节杆菌中的一种。
6.根据权利要求3或4所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的乳化菌是指地芽孢杆菌、红球菌、无色菌、不动杆菌中的一种。
7.根据权利要求3或4所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的产甲烷菌是指甲烷球菌、甲烷热杆菌、甲烷八叠球菌中的一种。
8.根据权利要求5所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的解烃菌的激活剂配方为尿素0.2～0.5wt％、磷酸氢二胺0.05～0.2wt％和酵母粉0.04～0.1wt％。
9.根据权利要求6所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的乳化菌的激活剂配方为蔗糖0.5～0.8wt％、玉米浆0.2～0.5wt％、磷酸氢二钾0.05～0.2wt％和硫酸镁0.04～0.1wt％。
10.根据权利要求7所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的产甲烷菌的激活剂配方为乙酸钠0.05～0.2wt％、蛋白胨0.05～0.2wt％、硫酸铵0.05～0.2wt％和维生素0.05～0.1wt％。
11.根据权利要求1所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，外源功能微生物筛选，具体步骤如下：如果目标油藏缺失上述功能微生物，需要进行外源功能微生物筛选，具体步骤如下：取目标油藏地层水100mL置于培养瓶中，分别添加2～8％外源功能微生物的菌株，并加入相应的激活剂在油藏温度下静置培养10～20d，筛选具有微生物激活及原油特性的外源功能微生物菌株。
12.根据权利要求11所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的微生物激活及原油特性，其具体指标如下：解烃菌基因数量＞5×109copies/mL、降解菌的原油降解率＞80％；乳化菌基因数量＞6×108copies/mL、乳化菌的烃类乳化指数＞90％；产甲烷菌基因数量＞3×108copies/mL、产甲烷菌的气压＞0.1MPa。
13.根据权利要求1所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的功能菌调控驱油方案，具体步骤如下：填装目标油藏岩心抽真空，饱和目标油藏地层水，计算孔隙体积(PV)；饱和目标油藏中脱水脱气原油，计算岩心的原始含油；将目标油藏地层水由岩心入口端注入至岩心出口产出液含水90％以上，计算一次水驱采收率；向岩心中补加筛选的缺失外源功能微生物，并注入营养体系，按照能量代谢的前后顺序进行功能菌的先后激活驱油，根据原油驱替效率，确定最优注入方案。
14.根据权利要求1所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的按照能量代谢的前后顺序进行功能菌的先后激活驱油，是指首先注入解烃菌营养体系0.1PV～0.5PV，驱替至产出液中解烃菌激活占比＜20％时；然后注入乳化菌营养体系0.02PV～0.2PV，驱替至当产出液中乳化菌激活占比＜15％时；再注入产甲烷菌营养体系0.01PV～0.3PV培养驱替，充分发挥外源功能菌强化油藏微生物驱油效果。
15.根据权利要求1所述的内外源功能菌优势化调控驱油方法，其特征在于，所述的现场实施，具体步骤如下：按照外源菌强化微生物驱油调控方案优化结果进行微生物驱油现场实施并进行跟踪监测；现场实施6～12月后分析跟踪检测结果，进入现场实施后的评价、调控阶段，根据结果判断是否需要对方案进行调整。
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