一种聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油的激活剂的制作方法

一种聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油的激活剂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油的激活剂。激活剂的配方为：玉米浆干粉0.1～1.5％，硝酸钠0～0.5％，磷酸氢二铵0～0.3％和酵母粉0～0.1％，其余为水。所述激活剂通过至少一口注水井注入，被激活后的内源微生物活菌总数均大于1.0×107个/mL，满足现场激活内源微生物驱油试验要求。本发明的激活剂将在聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油中发挥重要作用，应用前景广阔。
【专利说明】一种聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油的激活剂

【技术领域】
[0001] 本发明涉及三次采油【技术领域】中的一种聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油的 激活剂。

【背景技术】
[0002] 内源微生物驱油技术由俄罗斯科学院微生物所Ivanov院士创立，并于2004年 正式命名为Ivanov采油法。内源微生物驱油是一项新兴的采油技术，它是通过向地层 注入激活剂来激活油藏内部的有益微生物，从而达到提高采收率的目的。该技术在国 内外已进行了大量的研究（汪卫东，微生物采油技术研究及试验，石油钻采工艺，2012， 34 (1) :107-112)。
[0003] 1994年美国能源部D0E/BC/14084-6项目，对北Blowhorn Creek油田开展激活内 源微生物调堵试验，现场注入ΚΝ03 (氮源）、NaH2P04 (磷源）和糖蜜（碳源），试验过程中钻 井取岩心样，在岩心孔隙中发现了大量细菌细胞，说明油藏中的内源微生物被激活了。对产 出的原油进行色谱分析，发现小分子烃类比例增加，说明有"新"油采出，这是扩大水驱波及 体积的证据。俄罗斯ME0R研究主要是俄罗斯科学院微生物研究所承担，主要研究激活内源 微生物驱油技术，现场应用规模较大，1983-2002年共涉及134 口水井和325 口油井，增油近 60X 104t，是所有报道中增油最多的国家。2002年中石油与俄罗斯合作，在大港油田开展了 多个区块的内源微生物驱油现场试验（冯庆贤等，大港油田本源微生物驱配套技术研究与 应用，2009, 31 (SI) :124-129)。
[0004] 近年来，随着现代分子微生物分析方法和手段增多，加快了对不同油藏中的内源 微生物的解析和认识，已开发的油藏几乎都存在丰富的内源微生物，这是内源微生物驱油 的先决条件。通过注入不同种类的激活剂来调控并选择性激活油藏内部的有益微生物，利 用其在油藏中的运移、繁殖、代谢及代谢产物与原油/岩石/水的相互作用来改善水驱效 率。另外，当激活剂随注入水进入高渗透带时，能激活高渗透带的内源微生物，使内源菌浓 度增加几个数量级，在一定程度上还能起到堵水调剖的作用。
[0005] 内源微生物可用于驱油，也可用于调剖。其效果无论是降低界面张力还是调堵强 度，均不能与化学法相比，但内源微生物在油藏中"原位"产生代谢产物，并集中在油水界面 上起作用，这是其它方法所不具备的。因此，根据不同区块油藏提高采收率的要求，分析内 源微生物群落结构和组成，进行选择性激活，形成有特色的激活剂配方，是这项技术发展的 主要方向。
[0006] 目前，现场常用的激活剂是注入水溶性的氮、磷盐体系，即油藏中所缺乏的氮源和 磷源等矿物质，同时注入适量的空气，让内源微生物利用地下残余油作为碳源，这种方式成 本最低，胜利、大港和新疆等油田的应用均取得了成功。
[0007] 文献《单家寺油田单12块内源微生物驱油试验研究》（王鲁玉等，油气地质与采收 率，2006,13 (3) :82-84)介绍了单家寺油田单12块采用ST-12系列激活剂，对单12块的单 12-16井组进行内源微生物激活剂的注入。施工压力由最初的3-4MPa上升到lOMPa，注水 压力由2MPa上升到lOMPa，17轮共注入液体激活剂171. 2t，注入固体激活剂4. 8t，注入空 气12. 73X 104m3。共注入激活剂17轮，累积增油2700t。
[0008] 文献《港西油田三区一断块本源微生物驱试验研究》（柳敏等，油田化学，2006， 23(3) :269-272)介绍了一种内源菌激活/调驱剂的复合体系，由好氧、厌氧菌激活物和吸 水膨胀颗粒按3:1:1质量比组成，含有淀粉56. 0%、蛋白质13. 0%、纤维素10. 5%、矿物质 5. 3%、脂肪4. 2%，另外加有聚合物作为固体颗粒悬浮剂，注入后随即注入空气激活好氧 菌。通过注水井注入混气营养液，每年5次，每次30天。5 口采油井平均含水由88. 4%降 至71. 3%，日产油量由3. 6t增至7. 8t，累计增产油3100t，投入产出比1 :4. 4。
[0009] 文献《新型淀粉-纤维素基微生物驱营养体系研》（程海鹰等，石油学报，2010， 31(1) :105-109)介绍了一种以淀粉-纤维素为基础的颗粒状本源微生物驱油营养剂，微生 物利用营养体系可产生表面活性物质（带(： 8-(：12长链脂肪酸的鼠李糖脂）和生物气（014和 C02)，对原油有较好的乳化作用。
[0010] 文献《邵家油田沾3块内源微生物驱激活剂优化及现场试验》（郭辽原等，油气地 质与采收率，2012,19 (1) : 79-81)优化出沾3块内源微生物驱最佳激活剂配方为0. 3%淀粉 水解液+〇. 2 % (ΝΗ4) 2ΗΡ04+0. 2 % NaN03，该配方物理模拟实验提高采收率平均大于6. 7 %。 在胜利油区沾3块3 口油井进行了单井吞吐现场试验，试验后单井平均日增油量为1. 2t，含 水率平均下降3. 5%，见效周期超过3个月，累积增油超过4000t。
[0011] 文献《安塞油田ZJ2区微生物驱油技术研究及应用效果评价》（沈焕文等，石油化 工应用（刊名），2012,31 (4) :87-90)通过内、外源微生物结合调控油藏微生物生态系统， 实现微生物群落结构定向调控和油层的深部调剖。采用三段式注入工艺，段塞一为深度调 剖剂，段塞二为高浓度微生物驱剂，段塞三为低浓度微生物驱剂，注入低浓度驱剂及空气维 持功能微生物生长，实现持续不断的驱油效果，累计注入缓释营养激活剂干粉83. 36t，高 效激活产表面活性剂的微生物驱剂干粉237. 23t，注入液3 . 34X 104m3,注入浓度1. 0%，实 现阶段增油1560t，井组自然递减率由3. 96%下降到-4. 38%，含水上升率由1.35%下降 到-2. 11 %，达到控水稳油的目的。
[0012] 文献《不同激活剂条件下油藏内源微生物激活过程中DGGE分析》（包木太等，湖南 大学学报（自然科学版），2009,36(11) :67:72)激活剂分别以葡萄糖、蔗糖、玉米浆、淀粉作 碳源，以油井产出水和注入水作为研究对象，进行微生物的激活优化。结果表明，激活以后 水样中微生物种群发生了明显变化，以葡萄糖为碳源激活效果尤为突出，改变葡萄糖的浓 度后，当浓度为5-7. 5g 时较为合适，细菌密度能达到107个细胞（cell) ·Ι^，产出水的 激活效果比注入水要好。
[0013] 文献《胜利油田沾3断块内源微生物现场激活试验及分析》（曹功泽等，石油天然 气学报，2012, 34 (7) : 136-140)考察了 4种碳源、4种磷源、3种氮源的激活效果。室内评价 主要是通过4个方面来进行考察：①激活后总菌数变化（ΜΡΝ法和平板涂布法）；②激活后 对原油的乳化作用（分光光度计测定0D550);③激活后对硫酸盐还原菌的抑制作用；④物 模驱油试验。筛选的激活体系能有效激活产出液中的内源菌，厌氧发酵菌提高4个数量级， 硝酸盐还原菌被有效激活，而硫酸盐还原菌被有效抑制，能在水驱基础上提高采收率7%以 上。
[0014] 从上述开发的各类激活剂体系和配方中，可以看出均采用水溶性的氮、磷盐体系， 并补充定量空气以实现油藏好氧菌群的激活和原油的生物降解。而针对整装区块、井网较 完善、地下液体流速较快的油藏，水溶性营养物在注入油藏时会沿高渗透区域窜流，在油藏 中滞留时间短，微生物利用程度低，生物产物与油藏岩石和流体相互作用时间短。其次，传 统的N/P体系（是指在油田注入水中添加各种含氮/磷的矿物盐）即使在氧气补充非常充 分的条件下也不能有效激活烃氧化菌（HOB)，这主要是由于使用N/P体系时虽然氮源和磷 源充足，但是其它营养组分的缺乏大大限制了 HOB菌群的生长。


【发明内容】

[0015] 本发明针对油田聚合物驱后油层氮、磷盐体系组分单一，在油藏滞留时间短等缺 点，提供了一种用于激活聚合物驱后油藏内源微生物（尤其是Η0Β菌群）驱油的激活剂。
[0016] 为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
[0017] 一种聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油的激活剂，为含有玉米浆干粉的水溶 液，溶液中玉米浆干粉质量浓度为0. 1?1. 5%，最好0. 5-1. 2%，采用油田注入水或现场注 入水配制，使激活后的内源微生物活菌总数大于1. 0X107个/mL，满足现场激活内源微生物 驱油试验要求。
[0018] 所述水溶液中外加有氮源和/或磷源。其中，外加氮源为硝酸钠，其在溶液中质量 百分含量为0. 10?0.5%。外加磷源为磷酸氢二铵，其在溶液中的质量百分含量为0.05? 0· 3%。
[0019] 另外，水溶液中还可以外加有酵母粉，其在溶液中的质量百分含量为0.01? 0· 1%。
[0020] 具体的激活剂，各组分在激活剂中质量百分含量为：玉米浆干粉0. 5?1. 5%，硝 酸钠0?0. 5 %，磷酸氢二铵0?0. 3 %和酵母粉0?0. 1 %，其余为水。
[0021] 优选的激活剂，激活剂中各组分质量百分含量选自以下组配之一：
[0022] 组配一：玉米浆干粉L 0 %，硝酸钠 (λ 25 %和磷酸氢二铵(λ 15% ;
[0023] 组配二：玉米浆干粉1. 5 % ;
[0024] 组配三：玉米浆干粉1. 20%，硝酸钠0. 10%，磷酸氢二铵0. 05%。
[0025] 所述激活剂注入浓度优选为总糖含量为168. 3?608. 3mg/L，总氮含量为113. 8? 746mg/L，总磷含量为24. 6?106. 9mg/L，满足现场激活后的内源微生物菌数均大于 1. 0X107 个/mL。
[0026] 本发明另一目的在于提供所述的激活剂在聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油 中的应用。该应用是在聚合物驱后注入所述激活剂溶液，激活剂添加量〇. 35PV。
[0027] 采用以上设计，本发明提供的用于激活聚合物驱后油藏内源微生物驱油的激活剂 具有以下特点：
[0028] 1)所述激活剂用在聚合物驱后油藏中激活内源微生物，内源微生物包括：烃氧化 菌（Η0Β)、腐生菌（TGB)、厌氧发酵菌（FMB)、硫酸盐还原菌（SRB)、硝酸盐还原菌（NRB)和产 甲烷菌（MPB)等。不仅种类全，而且数量高，在101?105个/mL之间。其中优势菌以FMB、 NRB、Η0Β和MPB为主，对微生物驱油贡献较大的两类菌Η0Β和MPB数量均分布在101?104 个/mL之间。
[0029] 2)从聚驱油藏注水井和聚驱油藏采油井中采集水样，进行了分离、培养，筛选到 产甲烷菌、产酸菌、表面活性剂产生菌、聚合物产生菌、聚丙烯酰胺降解菌、反硝化菌和烃氧 化菌，共计 19 株，包括可培养的 Coprothermobacter proteolyticus CJ78、Pseudomonas putida FJ53、Pannonibacter phragmitetus TJ-6、Paenibacillus ginsengagri TJ-14、 Micrococcus luteus TJ-20、Micrococcus luteus TJ-24、Micrococcus luteus TJ-25、 Pantoea agglomerans FYJ1、Enterobacter sakazakii FYJ2、Pseudomonas putida FYJ4、 Pantoea agglomerans FYJ6、Pseudomonas stutzeri FYJ26、Pseudomonas putida JQ34、 Acinetobacter junii JQ31、Pseudomonas mendocina JJ-12、Pseudomonas lubricans JJ-14、Pseudomonas mendocina JJ-16、Pseudomonas putida JJ-21 和 Pseudomonas stutzeri J22〇
[0030] 3)所述激活剂在聚合物驱后的油藏中，内源微生物的细菌在注水井和采油井中优 势菌均以（Thauera)和（Arcobacter)为主，注水井的菌群结构及其多样性明显比采油井复 杂；所述的激活剂在聚合物驱后的油藏中，内源微生物的古菌在注水井和采油井中优势菌 以甲烧鬃菌属（Methanosaeta)和甲烧绳菌属（Methanolinea)为主，菌群分布和数量具有 一定的对应性。
[0031] 4)所述激活剂产气周期具有明显差异的两个阶段（好氧和厌氧），每个阶段的产 气增压幅度不同。根据压力变化的幅度，测算出糖蜜激活剂的产气周期约为30天，玉米浆 干粉激活剂的产气周期约为60天。
[0032] 5)所述激活剂在地层采出水经激活培养后，活菌总数提高了 3?4个数量级。石 油烃降菌由激活前101?1〇2个/mL提高到激活后的10 4?105个/mL ;脱氮菌由激活前的 103?104个/mL提高到105?10 6个/mL ;硫酸盐还原等有害菌激活后未检出。
[0033] 6)所述激活剂对内源微生物中的NRB、TGB和FMB三类菌激活后均有一定的乳化 效果，但明显比Η0Β的效果差些。烃氧化菌（Η0Β)乳化原油效果最好，作用后原油分散，粘 度下降，发酵液中有表面活性物产生。
[0034] 7)所述激活剂在天然岩心上，利用激活内源微生物所产生的驱油作用，在聚驱后 的基础上，可再提高采收率3个百分点。
[0035] 8)所述激活剂具有为微生物提供营养组分的同时，还要能使微生物局部聚集，起 到封堵高渗透条带、扩大波及体积的作用。通过电镜照片观察，天然岩心注入激活剂后，注 入水中的内源菌获得营养物，菌体得以快速生长、增殖和代谢。大量菌体均匀的充填在岩石 的孔道中，在岩心注入和采出端没有明显差异。
[0036] 9)所述激活剂在天然岩心上激活以后微生物种群发生了明显变化，检测到的细菌 主要为陶厄氏菌属、丙酸杆菌属、互营单胞菌科和不动杆菌属。其中互营单胞菌科的许多细 菌都可以在无氧或有甲烷产生的条件下降解长链烷烃，而对于不动杆菌来说，生长适应性 很强，无论是寡营养的地层水环境还是加入糖蜜和无机盐环境中都能生长。
[0037] 综上所述，本发明的激活剂将在聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油中发挥重要 作用，应用前景广阔。
[0038] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

【专利附图】

【附图说明】
[0039] 图1为南二东区块注水井和采油井的细菌和古菌的群落结构组成
[0040] 图2为激活剂激活聚驱后油藏内源微生物的产气效果（产气压力变化，单位MPa)
[0041] 图3为激活剂激活聚驱后油藏内源微生物和HOB菌的乳化原油性能
[0042] 图4为149#、29#天然岩心物理模拟驱油实验效果曲线
[0043] 图5为内源菌在天然岩芯29#内部生长的电镜观察结果

【具体实施方式】
[0044] 发明人研究发现，已有技术中微生物在地下停留时间较短，为促使其快速发挥作 用，需要适当补充碳水化合物，以促进微生物快速增殖大量的菌体和积累产生大量的代谢 产物。但是，如果补充碳水化合物，最好不要再补充空气，因为，在好氧条件下，微生物对碳 水化合物降解速度很快，同时产生的代谢产物主要是水和co 2。另外，注空气还存在操作困 难、腐蚀、安全性，以及增加试验的投资费用等问题，因此，要尽量避免。这些都是影响内源 微生物驱油技术现场应用效果的主要原因。
[0045] 要解决上述问题，首先要延长营养组分在油层中的滞留时间，满足微生物（和代 谢产物）与油藏岩石和流体作用的时间要求，使代谢产物浓度和菌群密度达到较高水平； 其次，要充分发挥生物封堵作用，提高驱替压差，扩大波及体积。这就要求所用的营养体系 具有为微生物提供营养组分的同时，还要能使微生物局部聚集，起到封堵高渗透条带、扩大 波及体积的作用。
[0046] 基于这些研究，本发明所提供的聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油的激活剂， 其配方为：玉米浆干粉〇. 1?1.5 %，硝酸钠0?0.5 %，磷酸氢二铵0?0.3 %和酵母粉 0?0.1%，其余为水。所述百分含量为质量百分含量（wt)。
[0047] 优选的激活剂配方为：玉米浆干粉1. 0 %，硝酸钠0. 25 %，磷酸氢二铵0. 15 %和酵 母粉0. 05%，其余为水所述百分含量为质量百分含量（wt)。
[0048] 所述激活剂通过至少一口注水井注入井底，注入的激活剂溶液浓度按前述，其中 玉米浆干粉浓度不低于〇. 1 %，最高可达1. 5%，优选的玉米浆干粉浓度质量分数为0. 5? 1. 2%。
[0049] 所述激活剂注入浓度优选为总糖含量为173. 5?608. 3mg/L，总氮含量为113. 8? 746mg/L，总磷含量为24. 6?106. 9mg/L，激活后的菌数均大于1. 0 X 107个/mL。
[0050] 实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的 操作过程，实施例将有助于理解本发明，但是本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0051] 下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
[0052] 实验例1、聚驱油藏内源微生物的菌群数量分布
[0053] 本实验用于确定驱油现场的微生物情况。
[0054] 内源微生物驱油技术应用的前提条件是油藏中有一定数量的、具有一定繁殖和代 谢能力的有益微生物群落。分析聚驱区块5 口采油井采出液中的烃氧化菌（Η0Β)、腐生菌 (TGB)、厌氧发酵菌（FMB)、硫酸盐还原菌（SRB)、硝酸盐还原菌（NRB)和产甲烷菌（MPB)等 六类菌群，其种类及数量分布的检测结果如表1所示。
[0055] 表1聚驱油藏采油井中内源菌类型及数量分布
[0056]

【权利要求】
1. 一种聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油的激活剂，为含有玉米浆干粉的水溶液， 溶液中玉米浆干粉质量浓度为0. 1?1.5%，最好0.5-1. 2%，采用油田注入水或现场注入 水配制，使激活后的内源微生物活菌总数大于1. 0X107个/mL，满足现场激活内源微生物驱 油试验要求。
2. 根据权利要求1所述的激活剂，其特征在于：所述水溶液中外加有氮源和/或磷源。
3. 根据权利要求2所述的激活剂，其特征在于：外加氮源为硝酸钠，其在溶液中质量百 分含量为〇. 10?〇. 5%。
4. 根据权利要求2所述的激活剂，其特征在于：所述磷源为磷酸氢二铵，其在溶液中的 质量百分含量为〇. 05?0. 3 %。
5. 根据权利要求2所述的激活剂，其特征在于：所述水溶液中外加有酵母粉，其在溶液 中的质量百分含量为〇. 01?〇. 1%。
6. 根据权利要求2至5任一所述的激活剂，其特征在于：各组分在激活剂中质量百分 含量为：玉米浆干粉〇. 5?1. 5%，硝酸钠0?0. 5%，磷酸氢二铵0?0. 3%和酵母粉0? 0. 1%，其余为水。
7. 根据权利要求6所述的激活剂，其特征在于：激活剂中各组分质量百分含量选自以 下组配之一： 组配一：玉米浆干粉1. 0 %，硝酸钠0. 25 %和磷酸氢二铵0. 15% ; 组配二：玉米浆干粉1. 5 % ; 组配三：玉米浆干粉1. 20 %，硝酸钠0. 10 %，磷酸氢二铵0. 05 %。
8. 根据权利要求6所述的激活剂，所述激活剂注入浓度优选为总糖含量为168. 3? 608. 3mg/L，总氮含量为113. 8?746mg/L，总磷含量为24. 6?106. 9mg/L，满足现场激活后 的内源微生物菌数均大于1. 〇X 1〇7个/mL。
9. 权利要求1-8任一项所述的激活剂在聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油中的应 用。
10. 根据权利要求9所述应用，其特征在于，在聚合物驱后注入所述激活剂溶液，激活 剂添加量〇. 35PV。
【文档编号】C09K8/582GK104087534SQ201410324710
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2013年7月9日
【发明者】乐建君, 张继元, 柏璐璐, 陈星宏, 白文广, 侯兆伟, 李蔚, 伍晓林, 庞彦明, 王凤兰, 程杰成 申请人:中国石油天然气股份有限公司, 大庆油田有限责任公司