海外河油田微生物降粘技术实验

孙凤萍

(中国石油辽河油田公司 钻采工艺研究院，辽宁 盘锦 124010)

海外河油田微生物降粘技术实验

孙凤萍

(中国石油辽河油田公司 钻采工艺研究院，辽宁 盘锦 124010)

为研究微生物降粘技术在海外河油田增油增液的效果，通过分析微生物采油技术降粘的原理，选取海外河油田六口井进行室内实验研究，分别对微生物菌种的筛选、菌群配伍性、耐矿化度性、耐温性及耐酸性等开展实验研究，筛选出适合海外河油田应用的，具有较好的配伍性、耐矿化度性、耐温性及耐酸性等性能较为稳定的微生物制剂。通过现场矿场试验微生物采油措施，有增油、增液效果，说明注入地层中的微生物起到了降低原油粘度的作用，使原油更易流入井底。

微生物；室内实验研究；现场试验；降粘技术

微生物采油是一种成本低廉的开采剩余油的有效途径，近10年在国内外发展较快。该技术对油藏环境无二次污染，对人体环境无毒害，是一种绿色环保的工艺技术[1,2]。微生物降粘采油技术一方面利用微生物对原油的直接作用，改善原油物性，提高原油在地层孔隙中的流动性；另一方面利用微生物在油层中生长代谢产生的生物表面活性物质、有机酸来提高原油采收率。微生物采油技术研究和应用大致可分为三个阶段：第一阶段从设想到1965年(基础工作阶段)，理论和实践工作开始起步，以Dr.Claude E.Zo Bell为首的研究组开始一系列系统性的实验室研究工作。第二阶段是1965—1990年(蓬勃发展时期)，由于室内研究的初步实验结果引发了第一次矿场试验的高潮期。当时由于油价较低，西方国家对微生物采油的兴趣不大，矿场试验主要是在东欧国家进行。第三阶段是1990年以后，微生物驱油、降粘技术开始成为研究工作的核心内容。通过对海外河油田地质状况的分析和研究，在室内模拟实验的基础上，进行了两井次的微生物降粘试验，取得了一定的效果[3,4]。

1 微生物采油技术降粘原理

微生物以烃类为营养基而攻击烃类主链或改变支链的结构而降解原油，降低原油粘度及凝固点；微生物的粘膜能够改善孔道壁面的润湿性；微生物代谢产物中的有机酸溶解石灰岩及岩石的灰质胶结物，从而增加岩石的渗透率和孔隙度；代谢产物中的生物表面活性剂可以降低油水界面张力，提高驱油效率，改变地层润湿性，提高油相流动能力，分散乳化原油，达到降低稠油粘度、便于开采的目的[5,6]。

2 室内实验研究

为了取得较好的实验效果，对海外河油田六口井进行微生物室内模拟实验。

2.1菌种配伍实验

2.1.1 菌种的初筛

配制200 mL基础培养基(烧杯)，加入油样10～20 g，在消毒锅(YX-280D高压灭菌锅)内进行灭菌30 min后进行接种，接种量为10 mL。将接种后的油样置于36 ℃下培养48 h，观察原油的状态，确定初选的菌群。从10个系列菌群中选出优秀的可单独作用的菌群，结果见表1(+为优，-为差)。根据表1的初筛结果，针对不同的井分别选取优秀的菌群进行配伍实验。

表1 菌种初筛结果

2.1.2 菌群的配伍

将初筛的优良菌群进行配伍综合驯化培养。把优良菌种菌液接到同一种油基培养基中，接种量控制在5%左右，置于36 ℃下培养48 h后取样观察菌群生长繁殖能力和协同作用。在此期间，菌群以特定的原油为唯一碳源，进行新陈代谢和对原油作用。实验结果见表2。根据表2的配伍结果，H16-42、H22-22、H241-21和H16-20C配伍性最优，H9-24配伍性较好，H9-26配伍性一般。

表2 配伍后的菌群对原油的作用

2.2菌群耐矿化度实验

用于采油的微生物必须是能耐盐的，而油藏中总溶解矿物量中氯化钠占主要成分。因此分别配制质量分数为2%、5%、8%的氯化钠水溶液，置于消毒锅内灭菌30 mim接配伍后的菌液约10 mL，在36 ℃ 下培养72 h，与空白对照相比，镜检菌种生长状态和进行平板计数，以“+、-”表示其受影响程度(+为敏感，-为不敏感)，结果见表3。从表3可以看出，所确定的菌群对盐溶液均不敏感。

2.3菌群耐温性实验

将各井配伍的菌群加入经过消毒的培养基中，在75 ℃高温下密闭处理7 d，通过在无菌室采用平板计数法测量活菌数量，并在基中筛选出存活率大于80%的菌株，再把选好的菌株重新接种到新鲜的基础培养基中，在36 ℃下复壮培养5 d左右。经过耐温处理的菌株，不仅在高温状态下具有相同的特性，而且还提高了低温下的生物活性。用“+、-”表示其处理效果(+为耐温性能较好，-为耐温性能不好)。结果见表4。

表3 菌群耐矿化度结果

表4 耐温性实验效果表

从表4中可以看出，6口井配伍的菌群协同下耐温性都较好。

2.4采油模拟测定微生物处理前后原油物性变化

在500 mL三角瓶中加入50～70 g原油，加入0.5 g的铵盐和磷酸盐，灭菌后，加入所确定的菌液，置于36 ℃培养箱中培养8 d后，测定作用的原油粘度、凝聚点、含蜡量，其值均有变化，结果见表5。

表5 微生物处理前后原油物性变化

由表5可以看出，原油经微生物处理后，粘度、凝固点、含蜡量指标均有所降低，流动性有明显的改善。

2.5pH值的测定

在进行降粘实验的同时，在预处理的原油中加入菌液后，振荡使其混合均匀后，取一定量的混合液，测其pH值。再取作用后的原油样，同样测其pH值，试验结果见表6。

从表6可以看出，经过处理的原油pH值呈下降趋势。这说明此六口井所配伍的菌群通过生长、繁殖，产生一定量的有机酸和表面活性剂等，从而提高了对原油的乳化效果，在地层中可以对岩石孔隙中的原油有驱油效果。

表6 pH值测定结果

3 现场试验

3.1选井条件

选井条件：1)温度小于85 ℃；2)渗透率大于100×10-3μm2；3)近井地带剩余油饱和度大于40%；4)地面脱气原油粘度小于40 000 mPa·s。

3.2注入量的确定

根据微生物菌种的生理特性，其生长过程中菌浓度与时间的关系方程为：

C=4.42-e1.37-t

(1)

式中：C为菌浓度， 个/mL；e为常数；t为时间，d。

随着时间的增加，C值越来越大，并趋于一个常量，而其在多孔介质中的瞬时量与时间及介质的经验关系为：

(2)

式中：Qd为菌在多孔介质中的瞬时量，m3/d；Q0为多孔介质中菌种运移的初始量，m3/d；φ为孔隙度，取20%；h为油层厚度，m；S为含油饱和度，取25%。

从上式可以看出，当时间t≥7 d时，Qd值趋于一个常量，因此，在现场试验的过程中，决定关井时间为4～7 d ，而注入量为：

(3)

式中：Q为菌种的注入量，m3/d；R为油井作用半径，m。

通过对油藏原油物性分析及微生物采油模拟实验进行多项、多次的测试，选定H16-20C和H14-35井做为微生物采油措施的试验井。

3.3试验效果

在海外河油田累计实施微生物采油2井次，有效2井次，有效率100%。H16-20C井措施前日产液10.4 m3，措施后日产液13.5 m3,日增液3.1 m3。H14-35井措施前日产液5.7 m3，措施后日产液9 m3，日增液3.3 m3。微生物采油措施，有增油、增液效果，说明注入地层中的微生物起到了降低原油粘度的作用，使原油更易流入井底。

4 结论

1)通过对海外河油田六口井进行微生物模拟实验，筛选出适合海外河油田矿场试验的菌种，针对微生物对原油物性的改变进行了规律研究。

2)菌种具有较好的配伍性、耐矿化度性、耐温性及耐酸性，且性能较为稳定。并通过理论计算，可确定最佳的关井时间和注入量。

3)微生物采油技术在海外河油田试验中，初步见到了增油增液的效果。微生物采油技术，成本低，施工简单，而且对处理井和环境没有任何影响和污染。

[1] 陈铁龙．三次采油概论[M]．北京：石油工业出版社，1989．

[2] 阚学谦．温固型树脂覆膜砂研制与现场试验[J]．承德石油高等专科学校学报，2009，11(1)：10-12,16．

[3] 冯庆贤，郭海莉，倪方天．本源微生物驱油技术研究与应用[J]．特种油气藏，2001，8(4)：84-86．

[4] 潘智勇．抽油机井智能抽空控制技术研究[J]．承德石油高等专科学校学报，2011，13(3)：25-28．

[5] 张廷山，兰光志，邓莉，等．微生物微生物降解稠油及提高采收率实验研究[J]．石油学报，2001，22(1)：54-57．

[6] 孙建光．新海27块二次开发技术研究[J]．承德石油高等专科学校学报，2009，11(3)：10-13．

MicrobialViscosityReductionTechnologyinOverseasRiverOilfield

SUN Feng-ping

(Drilling and Production Technology Researching Institute， PetroChina,Liaohe Oilfield Company, Panjin 124010, Liaoning, China)

Microbial oil production is a certain kind of pattern using the natural microorganisms for recovery, under the certain conditions, through metabolism to improve the crude oil recovery. By analyzing the principle of MEOR visbreaking, we made experiments in lab to research the six wells in Haiwaihe oilfield, respectively for screening, compatibility, resistance to salinity, temperature resistance and acid resistance experiments of microbial bacteria, screened for microbial preparation in Haiwaihe oil field application. Through field test, it is proved that microbial oil recovery technology can improve the productivity of measure well.

microbiology; laboratory experiment; field test; viscosity reduction technology

TE357

A

1008-9446(2017)05-0011-04

2017-01-19

孙凤萍(1978-)，女，吉林辽源人，工程师，工学硕士，主要从事压裂设计相关工作，E-mail：starmg@sohu.com。