一种微生物驱油产出液循环与地面发酵的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种微生物驱油产出液循环与地面发酵的方法及装置；将污水和营养剂在配液池中混配；将配置好的营养液送到装有产出液的发酵罐；在罐中营养剂迅速激活产出液中的有益菌群；从发酵罐中出来的发酵液进入二级沉降罐，温度在45℃～50℃，污水沉降时间为1～2h，在该条件下菌体继续生长繁殖；二级沉降罐中的发酵液经一级过滤器和二级过滤器过滤后,去除回注水中的残余油；发酵液进入污水储罐，温度为40℃～45℃，储存时间为1～2h；将发酵液注入到各断块水井；该方法激活了产出液中的有益菌群，使菌体浓度增加了2～3个数量级，同时抑制了有害菌群的生长，通过微生物作用原油降粘率达到31.9%。
【专利说明】—种微生物驱油产出液循环与地面发酵的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微生物驱油产出液循环与地面发酵方法及循环与发酵的装置。
【背景技术】
[0002]微生物采油技术是目前国内油田实施三次采油的技术手段之一。实施微生物采油的先决条件是在油藏内部建立稳定的微生物场。要使微生物在地层中保持稳定，必须为其提供足够的生长空间和营养物质。国内油田油藏条件，一般采用单井吞吐或者微生物驱，直接向地层注入营养物质和菌液，保证菌群的活性，使是油藏地层菌体浓度维持在15?16个/ml左右。
[0003]宝力格油田各断块油藏内部已经建立了稳定的微生物场，菌体浓度维持在15?16个/ml，为微生物采油技术的深入发展建立前提条件。微生物作为一种生命体，有其自身的生长和死亡过程，地层建立微生物场的目的是为了保持有益微生物菌群的活性，使其在地层中不断的生长繁殖，使菌体代与代之间紧密衔接起来，真正发挥微生物采油技术作为一个“生命体”的优势。建立微生物场之后，下一步就应该研究稳定微生物场延长其作用时间的方法。要使微生物在地层中保持稳定必须为其提供足够的生长空间和营养物质，根据现场生产实际，地层中的微生物会随着油井不断的生产而被采出，地层中的有益菌群和未被消耗的营养物质随采出液进入联合站。这些被采出的菌群经过地层筛选已经适应了油藏的环境，能够在地层稳定生长，可以利用这些已经适应油藏的外源菌作为内源菌，通过地面发酵工艺激活采出液中的菌体浓度。为了节约微驱成本提高微驱效果，确保微生物在地层中的高效繁殖，对联合站内污水处理工艺和回注工艺开展了研究。研究证实目前的处理工艺对采出液中的有益菌群没有影响，微驱采出液回注可以使地层中的有益菌群回补到油藏。污水回注虽然可以使产出的有益菌群和残余营养物质回注到地层，但是由于营养物质的不断消耗单纯依靠污水回注不适时补充营养物质和菌种，地层的微生物场也难以得到有效地增殖，从而和原油相互作用提高采收率。依靠以前微驱方法直接向地层补充营养剂，虽然可以维持油藏菌体浓度，但是难以使菌浓突破16个/ml。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:提供一种微生物驱油产出液循环与地面发酵方法及装置，有效利用微生物驱油采出液中存在的有益菌群和未被消耗的营养物质，确保微生物在地层中的高效繁殖，使激活后的菌群回注地层，从而使地层形成一个可以持续有效的微生物场，节约微驱成本提高微驱效果，降低微生物驱油成本。
[0005]本发明所述的微生物驱油产出液循环与地面发酵装置，包括:控水阀门、25m3配液池、搅拌器、射流泵、流量计、压力表、单流阀门、三相分离器、发酵罐、二级沉降罐、调节罐、过滤器、管线和污水储罐；
[0006]装置的配液水管线一端通过进液总阀门和进液水泵连接在污水储罐的进水管线上，配液水管线的另一端分别与配液池A和配液池B的进口相连，两个配液池内分别安装有搅拌器A和搅拌器B ;两个配液池进口分别安装有控水阀门A和控水阀门B，两个配液池的出口通过控水阀门C和控水阀门D、配液管线A、控水阀门E和控水阀门F分别与射流泵A和射流泵B的进口连接，两个射流泵的出口经配液管线B与流量计A和流量计B进口连接，在流量计的进出口并联有控水阀门G和控水阀门H ;流量计A的出口通过配液管线C和单流阀门A连接到注水泵上；流量计的出口通过配液管线D和单流阀门A连接到发酵罐的进口管线上，配液管线D上安装有压力表；三相分离器一端与油井产出液连接，另一端分别与发酵罐和干化池连接；发酵罐、二级沉降罐、调节罐、过滤器A、过滤器B、污水储罐17依次连接，污水储罐的底部出口与注水泵连接。
[0007]上述的阀门与管线连接为螺纹连接。
[0008]简述微生物驱油产出液循环与地面发酵装置的工作原理。参阅图1.微生物驱配液来水从污水储罐出来，通过进液总阀门和进液水泵沿配液水管线，通过控水阀门A和控水阀门B进入配液池A和配液池B，根据添加营养液的浓度在配液池A和配液池B中配置营养液；由搅拌器A和搅拌器B搅拌均匀，两个配液池交替配液。配置好的营养液由控水阀门C和控水阀门D、配液管线A、控水阀门E和控水阀门F分别进入射流泵A和射流泵B，通过配液管线B、流量计A、配液管线C、注水泵注入目的层。配液管线B通过流量计、配液管线D进入发酵罐中。油井产出液在三相分离器中经加热50°C?60°C时油水分离，原油外输，污水进入发酵罐中，发酵罐外壁设有隔热层可使其中的水温保持在45?50°C，污水停留时间8?12h，该温度和时间适合菌体生长繁殖。因此，发酵罐(一级沉降罐)中的有益菌群在营养物质作用下能够迅速生长繁殖到达2.5X 18?9.8X 18个/ml，地面激活的菌体经过二级沉降罐、过滤器A、过滤器B进入污水储罐，然后经过注水泵组注入目的层。在注入目的地层前根据检测结果由配液管线C适当补充营养剂，补充量由流量计A控制，为菌体在地层的生长繁殖提供营养底物。
[0009]微生物驱油产出液循环与地面发酵方法:
[0010]利用污水储罐的污水在微生物驱油产出液循环与地面发酵装置的两个配液池中配置营养液，营养液搅拌均匀后经过射流泵、流量计及相应管线进入沉降罐。利用沉降罐作为地面发酵的发酵罐，激活污水中的有益菌群，以提高回注污水的整体菌浓。最后将发酵后的微驱采出液回注到油田，实现油田微驱采出液地面发酵后循环利用，增加微生物的驱油效率。具体步骤是:
[0011]步骤A:联合站处理后的污水储罐中的污水在进水泵作用下进入配液池，水温40°C?45°C ；
[0012]步骤B:根据添加营养液的浓度在配液池中加入营养剂，利用搅拌器进行搅拌，直至营养液均匀，搅拌器转速在300?500r/min，搅拌时间2h，至溶液中没有固体颗粒；
[0013]步骤C:打开与配液池对应的控水阀门、管线上的单流阀门，启动射流泵，配置好的营养液在流量计的控制下输送到发酵罐，营养液注入速度根据营养剂浓度、回注污水的总量及营养液配置的池数确定；
[0014]在配液池配好营养液开始注入的过程中，在配液池配液开始配液。两个配液池交替配液，保证营养剂充分溶解。
[0015]步骤D:配置好的营养液进入发酵罐，罐中温度维持在45°C?50°C，污水沉降时间为8?12h，在该条件下筛选的营养剂会迅速激活产出液中的有益菌群:烃氧化菌由2.1 X 16 个 /ml 增加至Ij 2.5 X 18 个 /ml、发酵菌由 2.2 X 15 个 /ml 增加到 9.5 X 18 个 /ml、反硝化细菌由1.1 X 14个/ml增加到3.5X 18个/ml，有害菌群硫酸盐还原菌浓度彡10个/ml ；
[0016]步骤E:从发酵罐中出来的发酵液进入二级沉降罐，污水储罐温度维持在45°C?50°C，污水沉降时间为I?2h，在该条件下菌体会继续生长繁殖。
[0017]步骤F:二级沉降罐中的发酵液经一级过滤器和二级过滤器过滤后，进一步去除回注水中的残余油，一级过滤器滤料为核桃壳，孔径0.28mm, 二级过滤器滤料石英砂+磁铁矿，孔径0.25mm,过滤温度为40°C?45°C ；
[0018]步骤G:经两级过滤后的发酵液进入污水储罐，温度为40°C?45°C，储存时间为I ?2h ;
[0019]步骤H:最后污水储罐中的发酵液由联合站注水泵组注入到各断块水井，实现微驱采出液地面发酵后后循环注入，注入菌浓不低于5.0X 18个/ml。
[0020]通过上述步骤，将配置好的营养液输入污水沉降罐，利用污水在沉降罐中的沉降时间(8?12h)、沉降温度(45?50°C )作为菌体发酵的条件，使沉降罐成为地面发酵罐。通过微生物配液系统工艺流程向沉降罐中添加筛选的激活剂，迅速激活采出液中有益菌群。通过其中的反硝化细菌的生长繁殖，利用生物竞争淘汰的方法，提高反硝化细菌的生态位，降低硫酸盐还原菌的生态位，使硫酸盐还原菌失去原有的硫酸盐还原功能，不再进行硫酸盐还原反应，从而抑制硫酸盐还原菌的生长繁殖。有益菌群浓度达到2.5 X 18?9.8 X 18个/ml的高菌浓，有害菌群硫酸盐还原菌浓度< 10个/ml，然后回注到地层实现微生物驱产出液的循环利用维持地层微生物场。同时，在回注前补充适量营养剂作为菌体地层生长繁殖的营养底物，避免向地层中注入营养剂和菌液过程中出现的稀释问题。
[0021]本发明的有益效果:本发明微生物驱油产出液循环与地面发酵方法，能够有效激活污水中的有益菌群，菌体浓度增加2?3个数量级，同时抑制有害菌群，通过微生物作用原油降粘率达到31.9%。微生物驱油产出液循环与地面发酵装置，现场的操作管理简便，不影响现有的污水处理流程。微生物驱油产出液循环与地面发酵方法能实现微生物驱产出液再激活后注入利用，提高体层微生物场菌浓，降低微生物驱油生产成本。
[0022]通过物模实验可以得出，微生物驱循环利用地面发酵工艺在地面可以有效激活地层中有益菌群，避免直接微驱过程中营养液存在稀释不利于地层菌体激活的缺点。同时，在注入地层前适当补充营养剂，可为激活后的菌体在地层中生长繁殖及和原油相互作用提供充足的营养底物，充分发挥菌体提高原油采收率的作用，原油采收率可在微驱的基础上提高14.21个百分点。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1微生物驱产出液循环利用地面发酵装置示意图。
[0024]图2微生物驱产出液循环利用地面发酵效果图。
[0025]图中，1.1控水阀门A，1.2控水阀门B，1.3控水阀门C，1.4控水阀门D，1.5控水阀门E，1.6控水阀门F，1.7控水阀门G，1.8控水阀门H，1.9进液总阀门，2.1.配液池A，2.2.配液池B，3.1.搅拌器A，3.2.搅拌器B，4.1.射流泵A，4.2.射流泵B，4.3进水泵，5.1.流量计A，5.2.流量计B，6.压力表，7.1单流阀门A，7.2.单流阀门B，8.三相分离器，9.发酵罐，10.二级沉降罐，11.1过滤器A，11.2过滤器B，12.配液水管线，13.配液管线A, 14配液管线B，15配液管线C，16.配液管线D，17.污水储罐，18调节罐，19干化池，20注水泵。
【具体实施方式】
[0026]本发明所述的微生物驱油产出液循环与地面发酵装置，包括:控水阀门、25m3配液池、搅拌器、射流泵、流量计、压力表、单流阀门、三相分离器、发酵罐、二级沉降罐、调节罐、过滤器、管线和污水储罐；
[0027]装置的配液水管线12 —端通过进液总阀门1.9和进液水泵4.3连接在污水储罐17的进水管线上，配液水管线12的另一端分别与配液池A2.1和配液池B2.2的进口相连，两个配液池内分别安装有搅拌器A3.1和搅拌器B3.2 ;两个配液池进口分别安装有控水阀门Al.1和控水阀门B1.2，两个配液池的出口通过控水阀门Cl.3和控水阀门Dl.4、配液管线A13、控水阀门El.5和控水阀门Fl.6分别与射流泵A4.1和射流泵B4.2的进口连接，两个射流泵的出口经配液管线B14与流量计A5.1和流量计B5.2进口连接，在流量计的进出口并联有控水阀门Gl.7和控水阀门Hl.8 ;流量计A5.1的出口通过配液管线C15和单流阀门A7.1连接到注水泵20上；流量计5.2的出口通过配液管线16D和单流阀门A7.2连接到发酵罐9的进口管线上，配液管线D16上安装有压力表6 ;三相分离器8 一端与油井产出液连接，另一端分别与发酵罐9和干化池连接；发酵罐9、二级沉降罐10、调节罐18、过滤器All.1、过滤器Bll.2、污水储罐17依次连接，污水储罐17的底部出口与注水泵20连接。
[0028]实施例1:
[0029]工艺流程中的配液池容积25m3，每个配液池内搅拌器连接的电机为三相异步电动机；控水阀门均为法兰中压阀门公称直径50mm;流量计采用电磁流量计，量程范围为
0.125?6000m3/h ;管线为PVC管线，内径50mm,管壁后5mm,承压5MPa ；
[0030]微生物驱配液来水从污水储罐17出来，通过进液总阀门1.9和进液水泵4.3沿配液水管线12，通过控水阀门Al.1和控水阀门B1.2进入配液池A2.1和配液池B2.2，根据添加营养液的浓度在配液池A2.1和配液池B2.2中配置营养液；由搅拌器A3.1和搅拌器B3.2搅拌均匀，两个配液池交替配液。配置好的营养液由控水阀门Cl.3和控水阀门Dl.4、配液管线A13、控水阀门El.5和控水阀门Fl.6分别进入射流泵A4.1和射流泵B4.2，通过配液管线B14、流量计A5.1、配液管线C15、注水泵20注入井中。配液管线B14通过流量计5.2、配液管线16进入发酵罐9中。油井产出液在三相分离器8中经加热50°C?60°C时油水分离，原油外输，污水进入发酵罐9中，发酵罐9外壁设有隔热层可使其中的水温保持在45?50°C，污水停留时间8?12h，该温度和时间适合菌体生长繁殖。因此，发酵罐(一级沉降罐)9中的有益菌群在营养物质作用下能够迅速生长繁殖到达2.5X 18?9.8X 18个/ml，地面激活的菌体经过二级沉降罐10、过滤装置11.1和11.2进入污水储罐，然后经过注水泵组注入目的层。在注入目的地层前根据检测结果由配液管线C15适当补充营养剂，补充量由流量计A5.1控制，为菌体在地层的生长繁殖提供营养底物。
[0031]油井产出液在三相分离器8中经加热50°C?60°C使油水分离，原油外输，污水进入发酵罐9中，发酵罐9外壁设有隔热层可使其中的水温保持在40?50°C，污水停留时间8?12h，该温度和时间适合污水中的菌体生长繁殖。发酵罐9中的有益菌群在营养物质作用下能够迅速生长繁殖到达2.5X 18?9.8X 18个/ml，地面激活的菌体经过二级沉降罐
10、过滤器All.1和过滤器Bll.2进入污水储罐，然后经过注水泵组注入目的层。在注入目的地层前根据检测结果由配液管线C15适当补充营养液，补充量由流量计A控制，为菌体在地层的生长繁殖提供营养底物。
[0032]实施例2微生物驱油产出液循环与地面发酵方法
[0033]以宝力格油田污水回注系统为例，该油田油井产出液在三线分离器进行油水分离，脱水后的原油外输，污水则经过污水沉降罐、二级沉降罐、缓冲罐、以及过滤罐、二级过滤罐、污水储罐去除残余油和悬浮物后回注到油田的两个断块。整个污水处理时间为8-12h，主要停留时间是在污水沉降罐，处理温度为45°C?50°C。
[0034]实施前先将本发明所设计的装置流程(实施例1)并联安装在在联合站的污水处理流程上:
[0035]配液系统:配液池容积25m3，每个配液池带有两个搅拌器，搅拌器连接的电机为三相异步电动机；地面发酵装置控水阀门均为法兰中压阀门公称直径50mm ;电磁流量计，量程范围为0.125?6000m3/h ;管线为PVC管线，内径50mm，管壁后5mm，承压5MPa ；
[0036]污水处理系统:三相分离器1000m3，发酵罐(污水沉降罐)2000m3, 一级过滤罐为核桃壳滤料，二级过滤罐是石英砂加磁铁矿滤料，污水处理流程温度范围40?55°C，污水处理量彡2500m3/d。
[0037]实施步骤是:
[0038]步骤A:联合站污水储罐17中处理后的污水作为配液水在射流泵4.3作用下进入配液池2.2，水温40°C?45°C ；
[0039]步骤B:根据添加营养液的浓度在配液池2.2中加入营养剂，利用搅拌器3.2进行搅拌，直至营养液均匀。搅拌器转速在300?500r/min，搅拌时间2h，至溶液中没有固体颗粒。
[0040]步骤C:打开与配液池2.2对应的控水阀门1.4、1.6、1.8、管线16上的单流阀门
7.2，启动射流泵4.2，射流泵4.1备用，配置好的营养液在流量计5.2的控制下输送到发酵罐(一级沉降罐)9，营养液注入速度根据营养剂浓度、回注污水的总量及营养液配置的池数确定。
[0041]在配液池2.2配好营养液开始注入的过程中，在配液池2.1配液开始配液。两个配液池交替配液，保证营养剂充分溶解。
[0042]步骤D:配置好的营养液进入发酵罐9 (一级沉降罐)，罐内温度维持在45°C?50°C，污水沉降时间为8?12h，在该条件下筛选的营养剂会迅速激活产出液中的有益菌群:烃氧化菌由2.1X 16个/ml增加至IJ 2.5X 18个/ml、发酵菌由2.2X 15个/ml增加到
9.5X 18个/ml、反硝化细菌由1.1 X 14个/ml增加到3.5X 18个/ml，有害菌群硫酸盐还原菌浓度彡10个/ml ；
[0043]步骤E:将在发酵罐9(一级沉降罐)中沉降8?12h的发酵液导入二级沉降罐10，温度维持在45°C?50°C，污水沉降时间为2?3h，在该条件下菌体会继续生长繁殖。
[0044]步骤F:2?3h后，二级沉降罐10中的发酵液经一级过滤器11.1和二级过滤器
11.2过滤后，进一步去除回注水中的残余油。一级过滤器滤料为核桃壳，孔径0.28_，二级过滤器滤料石英砂+磁铁矿，孔径0.25mm,过滤温度为40°C?45°C ；
[0045]步骤G:经两级过滤后的发酵液进入污水储罐17，储存时间为l_3h ；
[0046]步骤H:最后，污水储罐中的发酵液通过联合站注水泵组注入到目的断块水井，实现微驱采出液地面发酵后后循环注入，注入菌浓不低于5.0X 18个/ml。
[0047]实施例3室内物模实验:
[0048]人工石英砂填充岩心Φ2.5 X100cm(岩心渗透率为43.5 X 1(Γ3 μ m2、孔隙度31.8%、驱替压力:0.2?5.8MPa、驱替速度:0.2ml/min)。
[0049]首先是建立微生物场，将已饱和油的岩心在58°C恒温箱中培养水驱(地层水)至含水85%后，注入菌液和营养液开展微生物驱油，微生物驱替过程中检测产出液菌浓和采收率变化数据，直至产出液菌浓稳定后停止微生物驱，此时地层已经建立微生物场。
[0050]其次开展微生物产出液循环利用地面发酵工艺的模拟实验，向产出液中补充定量的营养物质在恒温下培养12h以激活产出液中的菌群,在回注前再补充定量的营养物质为菌体在地层中的生长提供营养底物。微生物驱循环利用地面发酵工艺可以使采收率在微驱的基础上由69.85%提高到85.19%，增加15.34百分点。实验结果见附图2。
【权利要求】
1.一种微生物驱油产出液循环与地面发酵的方法，其特征在于: 步骤A:污水储罐中经过处理后的污水在进水泵作用下进入配液池，水温40°C?45°C ；步骤B:根据添加营养液的浓度在配液池中加入营养剂，利用搅拌器进行搅拌，直至营养液均匀，搅拌器转速在300?500r/min，搅拌时间2h，至溶液中没有固体颗粒； 步骤C:打开与配液池对应的控水阀门、管线上的单流阀门，启动射流泵，配置好的营养液在流量计的控制下输送到发酵罐； 步骤D:配置好的营养液进入发酵罐，罐中温度维持在45°C?50°C，污水沉降时间为8?12h，在该条件下筛选的营养剂迅速激活产出液中的有益菌群:将烃氧化菌由2.1XlO6个/ml增加到2.5X 18个/ml、发酵菌由2.2X 15个/ml增加到9.5X 18个/ml、反硝化细菌由1.1 X 14个/ml增加到3.5X 18个/ml，有害菌群硫酸盐还原菌浓度彡10个/ml ；步骤E:从发酵罐中出来的发酵液进入二级沉降罐，温度维持在45°C?50°C，污水沉降时间为I?2h，在该条件下菌体继续生长繁殖。 步骤F:二级沉降罐中的发酵液经一级过滤器和二级过滤器过滤后，进一步去除回注水中的残余油，一级过滤器滤料为核桃壳，孔径0.28mm, 二级过滤器滤料石英砂+磁铁矿，孔径0.25mm,过滤温度为40°C?45°C ； 步骤G:经两级过滤后的发酵液进入污水储罐，温度为40°C?45°C，储存时间为I?2h ； 步骤H:最后污水储罐中的发酵液由注水泵组注入到各断块水井，实现微驱采出液地面发酵后后循环注入，注入菌浓度彡5.0X 18个/ml。
2.一种根据权利要求1所述的微生物驱油产出液循环与地面发酵的装置，包括:控水阀门、25m3配液池、搅拌器、射流泵、流量计、压力表、单流阀门、三相分离器、发酵罐、二级沉降--、调节--、过滤器、管线和污水储--;其特征在于: 装置的配液水管线一端通过进液总阀门和进液水泵连接在污水储罐的进水管线上，配液水管线的另一端分别与配液池A和配液池B的进口相连，两个配液池内分别安装有搅拌器A和搅拌器B ;两个配液池进口分别安装有控水阀门A和控水阀门B，两个配液池的出口通过控水阀门C和控水阀门D、配液管线Α、控水阀门E和控水阀门F分别与射流泵A和射流泵B的进口连接，两个射流泵的出口经配液管线B与流量计A和流量计B进口连接，在流量计的进出口并联有控水阀门G和控水阀门H ;流量计A的出口通过配液管线C和单流阀门A连接到注水泵上；流量计的出口通过配液管线D和单流阀门A连接到发酵罐的进口管线上，配液管线D上安装有压力表；三相分离器一端与油井产出液连接，另一端分别与发酵罐和干化池连接；发酵罐、二级沉降罐、调节罐、过滤器Α、过滤器B、污水储罐依次连接，污水储罐的底部出口与注水泵连接。
【文档编号】E21B43/22GK104234674SQ201310248697
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】任付平, 吴刚, 游靖, 韩长胜, 裴亚托, 余吉良, 郑雅 申请人:中国石油天然气股份有限公司