微生物采油的方法

微生物采油的方法

1微生物提高采收率的方法在世界范围内，传统开采只能开采30%40%的地下原油。如何提高采收率,从地下采出更多原油,一直是世界上许多国家不断研究的课题。直到1926年Beekman提出细菌能采油至今,经过70多年的发展,微生物清蜡和降低重油粘度、微生物选择性封堵地层、微生物吞吐、微生物强化水驱等已成为一项成熟的提高采收率技术。80年代,美国和前苏联的微生物采油技术已进入矿场试验阶段,而且美国1991年把微生物采油列为传统的热驱、化学驱、气驱之后的第四种提高采收率的方法,并在许多油田中应用,取得了投入产出比为1∶5的好效果。我国从60年代就开始进行微生物采油技术研究,但进展较慢。进入90年代,我国在某些油田相继开展了微生物采油的研究和应用,取得了一定的成效。目前,国内外微生物提高采收率方式大致有两种。一类是地面法,在地面建立发酵反应罐,为微生物提供必须的营养物质,通过微生物代谢作用产生生物产物(主要是生物表面活性剂和生物聚合物),将生物产物注入地层从而达到提高采收率的目的。这种工艺特点是发酵在地面进行,所以微生物生长和代谢不受地层的影响。另一类是地下法(油层法),指直接将微生物注入到油层,使其在油层中产生各种代谢产物,只要供给微生物足够的营养物质,代谢产物的生产速度就会大于被微生物降解的速度。此种工艺特点是驱油持续时间长且施工成本低。微生物采油有明显的特点。首先,微生物以水为生长介质,以质量较次的糖蜜作为营养,实施方便,可从注水管线或油套环形空间将菌液直接注入地层,不需对管线进行改造和添加专用注入设备;由于微生物在油藏中可随地下流体自主移动,作用范围比聚合物驱大,注入井后不必加压,不损伤油层,无污染,提高采收率显著。其次以吞吐方式可对单井进行微生物处理,解决边远井、枯竭井的生产问题,提高孤立井产量和边远油田采收率;再有选用不同的菌种,微生物可解决油井生产中多种问题,如降粘、防蜡、解堵、调剖,最后提高采收率的代谢产物在油层内产生,利用率高,且易于生物降解,具有良好的生态特性。微生物采油由于其成本低、效果好、无污染,愈来愈受到人们广泛的重视。2产生有利于提高采收率的代谢产物微生物采油是将地面分离培养的微生物菌液和营养液注入油层,或单独注入营养液激活油层内微生物,使其在油层内生长繁殖,产生有利于提高采收率的代谢产物,以提高油田采收率的方法。微生物采油是技术含量较高的一种提高采收率技术,不但包括微生物在油层中的生长、繁殖和代谢等生物化学过程,而且包括微生物菌体、微生物营养液、微生物代谢产物在油层中的运移,以及与岩石、油、气、水的相互作用引起的岩石、油、气、水物性的改变,深入研究作用机理显得尤为重要。2.1微生物作用后原油高碳烃密度变化微生物以石油中正构烷烃作为碳源而生长繁殖,从而改变原油的碳链组成。微生物不断老化,改变了石蜡基原油的物理性质,影响了原油液或固相的平衡,降低了石蜡基原油的临界温度和压力。微生物的增加能大大减少储层、井眼和设备表面的原油结蜡的温度和压力。微生物生长时释放出的生物酶,可降解原油,使原油碳链断裂,高碳链原油变为低碳链原油,使重组分减少,轻质组分增加,凝固点和粘度均可降低,不仅改善原油在油层中的流动性,而且会使原油品质得到改善。大港油田、青海油田重复试验证明微生物作用后原油高碳烃密度减少,原油组成改变。东濮凹陷胡状集油田19块进行微生物现场实验,对胡19-6、胡19-28、胡19-14三口井注微生物前、后采出原油的物理性质进行全烃色谱分析,注微生物后采出原油中低碳数正构烷烃增加而高碳数正构烷烃相减少。胡19块3口井注入微生物仅1个月,采出原油的凝固点降低了0.5~2.0℃,粘度降低了16.0~31.2mPa·s。2.2改变原油驱油环境2.2.1微生物活性剂的组成微生物所产生的表面活性剂会降低油水界面张力,减小水驱油毛管力,提高驱替毛管数。同时生物表面活性剂会改变油藏岩石润湿性,从亲油变成亲水,使吸附在岩石表面上的油膜脱落,油藏残余饱和度降低,从而提高采收率。胜利油田微生物中心用色谱、质谱仪联机分析,确定其微生物活性剂组分为十六烷酸、十七烷酸和十八烷酸。辽河油田的李牧等,用滴定法测得产活性剂菌23-1在含原油的培养基中发酵后,表面活性剂含量为2.6%,23-1菌水基培养后使蒸馏水的表面张力从76mN/m降为39mN/m。2.2.2增加石油的渗透率,提高两水体积大多数微生物在代谢过程中都产生气体,如二氧化碳、氢气、甲烷等,这些气体能够使油层部分增压并降低原油粘度,提高原油流动能力。溶解岩石中的碳酸盐,增加渗透率;使石油膨胀,其体积增大,有利于驱出原油,增加产量。同时气泡的贾敏效应还会增加水流阻力,提高注入水波及体积。以青海7个泉油田为研究对象,菌种从辽河油田、塔里木油田、江汉油田等大量油田水样中分离,试验结果,甲烷占4.57%,乙烷占3.10%,丙烷占4.25%,二氧化碳占0.82%,氮气占61.3%,未知气体占25.6%。2.2.3有机溶剂。在双矿生物产生的酸主要是相对低分子质量的有机酸(甲酸,丙酸),也有部分无机酸(即硫酸),它们能溶解碳酸盐,一方面增加孔隙度,提高渗透率,另一方面,释放二氧化碳,提高油层压力,降低原油粘度,提高原油流动能力。产生的醇、有机酯等有机溶剂,可以改变岩石表面性质和原油物理性质,使吸附在孔隙岩石表面的原油被释放出来,并易于采出地面。何正国等的研究结果表明微生物作用原油主要产生乙酸、丙酸,另外还有其它几种短链有机酸,与此同时,微生物还产生两种未知醇类,这些都是微生物在发酵原油过程中的代谢产物,它们有利于改善原油粘度,类似轻度酸化,增加岩石孔隙度,从而提高原油量。2.2.4提高扫油效率在油藏高渗透区的生长繁殖及产生聚合物,使其能够有选择地堵塞大孔道,增大扫油系数和降低水油比。在水驱中增加水的粘度,降低水相的流动性,减少指进和过早的水淹,提高波及系数,增大扫油效率。在地层中产生的生物聚合物,能在高渗透地带控制流度比,调整注水油层的吸水剖面,增大扫油面积,提高采收率。2.3改变碳氢化合物的馏分通过在岩石表面上的生长占据孔隙空间,用物理的方法驱出石油,改变碳氢化合物的馏分。微生物能粘附到岩石表面,在油膜下生长,最后把油膜推开,使油释放出来。3微生物采收率下降MEOR技术可以解决很多原油生产问题,美国NPC公司1987年在犹他州A/B油田开展微生物清蜡降粘的矿场应用最具代表性。单井现场实验结果表明,微生物处理后,原油密度由原来的0.828g/cm3降到0.816g/cm3,原油粘度由原来的25mPa·s降到15mPa·s,含蜡量由60%降到48%,轻质油采收率由40%提高到52%,大大降低了成本。1989年3月全油田开始推广微生物采油技术,至1990年8月整个油田146口油井均采用微生物采油,第一年后每口井增加原油438.4t,天然气31.7m3,增加收入7.78万美元,146口井增收1135.9万美元。整个过程完成后,单井平均增油4110t,146口井总增油60万t,天然气155亿m3,总增收达8967.3万美元。4生物表面活性