專利名稱：一種評(píng)價(jià)微生物驅(qū)油能力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種評(píng)價(jià)方法，具體涉及油田開(kāi)采過(guò)程中微生物驅(qū)油能力的評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
微生物驅(qū)是一種經(jīng)濟(jì)、有效的提高原油采收率技術(shù)，該技術(shù)研究起始于上世紀(jì)二十年代。1926年，別克曼首先提出了“在儲(chǔ)油層利用微生物提高原油采收率”的設(shè)想；1940年佐貝爾發(fā)現(xiàn)微生物可以從巖芯中釋放油，并于1946年與美國(guó)石油協(xié)會(huì)一起獲得了把厭氣細(xì)菌注入到油藏的專利；1954年開(kāi)始，在東歐一些國(guó)家如前蘇聯(lián)、波蘭、匈牙利、捷克斯洛伐克相繼開(kāi)展了礦場(chǎng)試驗(yàn)。進(jìn)入80年代以來(lái)，世界各國(guó)對(duì)微生物采油技術(shù)越來(lái)越重視，室內(nèi)研究逐漸深入，礦場(chǎng)試驗(yàn)規(guī)模逐年增加，并見(jiàn)到可喜的試驗(yàn)效果，顯示了微生物驅(qū)油具有工業(yè)應(yīng)用推廣價(jià)值。
微生物驅(qū)油的主要機(jī)理是①微生物能裂解原油中的重質(zhì)組份產(chǎn)生輕質(zhì)組份，從而降低原油粘度；②微生物代謝二氧化碳、甲烷等氣體可增大地層壓力，在地層條件下，該氣體溶于原油后可降低原油粘度，增加原油流動(dòng)性；③微生物代謝酸性物質(zhì)可溶解碳酸鹽巖，增大油水流動(dòng)孔道；④微生物代謝生物表面活性劑可降低油水界面張力，乳化原油，提高洗油效率；⑤微生物代謝生物聚合物可調(diào)整吸水剖面擴(kuò)大注入水波及體積；⑥微生物代謝有機(jī)酸、醇等有機(jī)溶劑提高驅(qū)油效率等等。經(jīng)過(guò)大量的研究和礦場(chǎng)試驗(yàn)，上述微生物驅(qū)油機(jī)理得到了較為普遍的認(rèn)可，并隨室內(nèi)研究的開(kāi)展，認(rèn)識(shí)不斷深入。
微生物驅(qū)油的研究一般包括采油微生物菌種開(kāi)發(fā)、微生物生長(zhǎng)及代謝性能研究、微生物降解原油性能研究、微生物改變巖石潤(rùn)濕性能研究等，微生物驅(qū)油能力是微生物生長(zhǎng)代謝、降解原油、改變巖石潤(rùn)濕性能的綜合反應(yīng)。
微生物驅(qū)油能力的評(píng)價(jià)是微生物菌種開(kāi)發(fā)及礦場(chǎng)應(yīng)用(為礦場(chǎng)應(yīng)用提供關(guān)鍵性參數(shù)如接種濃度、微生物用量等)的核心環(huán)節(jié)。目前，微生物驅(qū)油能力的評(píng)價(jià)一般是參考化學(xué)劑驅(qū)油評(píng)價(jià)方法通過(guò)巖心模擬進(jìn)行的，其主要步驟為①巖芯飽和油后水驅(qū)至殘余油；②將微生物溶液注入巖芯；③巖芯密封、培養(yǎng)(一般7天左右)；④恢復(fù)水驅(qū)，計(jì)量原油采收率提高值，以原油采收率的提高幅度作為微生物驅(qū)油能力的評(píng)價(jià)參數(shù)。
發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，由于接種到巖心中的微生物濃度比較低(一般106～107cells/ml)，生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生變化，微生物進(jìn)入巖心后活性也較弱。微生物要渡過(guò)一定的適應(yīng)期后才能逐漸繁殖、恢復(fù)活性。當(dāng)微生物增殖達(dá)到一定的濃度后，微生物驅(qū)油的作用才會(huì)顯著地增強(qiáng)，這時(shí)，提高原油采收率效果才逐漸表現(xiàn)出來(lái)。由于微生物繁殖到足夠的濃度需要一定的時(shí)間，微生物驅(qū)啟動(dòng)原油的過(guò)程是緩慢的，是逐步積累的過(guò)程，因此在利用巖心模擬實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)微生物驅(qū)油能力時(shí)，在顯示微生物驅(qū)油能力(采出原油、提高原油采收率幅度)上存在一個(gè)時(shí)間延遲。
由此可見(jiàn)，目前采用的微生物驅(qū)油能力的評(píng)價(jià)方法，在巖心密封、短時(shí)間培養(yǎng)后進(jìn)行水驅(qū)就結(jié)束實(shí)驗(yàn)，這種評(píng)價(jià)方法存在著很多弊端如培養(yǎng)時(shí)間短、沒(méi)有營(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充、沒(méi)有考慮微生物驅(qū)油時(shí)間延遲的效應(yīng)、微生物濃度低不能反映微生物繁殖發(fā)酵后的驅(qū)油效果等，因而沒(méi)有完全反映微生物驅(qū)油的能力。這不但影響了對(duì)微生物接種的濃度、營(yíng)養(yǎng)液的選配、微生物驅(qū)油能力的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，甚至在判斷微生物性能優(yōu)劣及菌種篩選上引起很大誤差；在礦場(chǎng)應(yīng)用方面，影響了礦場(chǎng)試驗(yàn)關(guān)鍵參數(shù)如微生物注入濃度等的確定和優(yōu)化以及試驗(yàn)效果的預(yù)測(cè)及前期評(píng)價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是公開(kāi)一種評(píng)價(jià)微生物驅(qū)油能力的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述一系列缺陷，滿足微生物菌種篩選、提供礦場(chǎng)應(yīng)用參數(shù)的需要，最終為礦場(chǎng)應(yīng)用篩選出優(yōu)質(zhì)的菌種和準(zhǔn)確的參數(shù)，滿足油田開(kāi)采的需要。
本發(fā)明的方法包括如下步驟(1)巖心采用常規(guī)方法飽和水、原油驅(qū)替建立束縛水飽和度；水驅(qū)巖心，建立殘余油飽和度；然后向巖心中注入含有微生物和與所說(shuō)的微生物相配合的含有營(yíng)養(yǎng)物的鹽水，微生物濃度為106～107cells/ml。
所說(shuō)的微生物為具有下述一種或多種性能的微生物①降解原油；②代謝表面活性劑；③代謝氣體；④代謝聚合物；⑤代謝脂肪酸或醇等有機(jī)溶劑；⑥代謝其他有利于提高原油采收率的物質(zhì)。微生物可以是一種微生物也可以是兩種以上微生物的組合。所說(shuō)的微生物包括好氧菌、厭氧菌或兼性厭氧菌。
所說(shuō)的微生物包括以下微生物，但不局限于這些微生物文獻(xiàn)Makkar R S，Cameotra S S.Production of biosurfactant at mesophilicand thermophilic conditions by a strain of Bacillus subtilis.J.Ind.Microbiol.Biotechnol.，20(1)，48-52，1998公開(kāi)的枯草芽孢桿菌(B.subtilis)、文獻(xiàn)YakimovM M，Amro M M，Bock M，et al.The potential of Bacillus licheniformis strains forin situ enhanced oil recovery.J.Pet.Sci.Eng.，18(1/2)，147-160，1997公開(kāi)的地衣芽孢桿菌(B.licheniformis)、文獻(xiàn)Nazina T N，Ivanova A E，Mityushina L L，et al.Thermophilic hydrocarbon-oxidizing bacteria from oil fields.Mikrobiologiya，62(3)，583～592，1993公開(kāi)的喜熱噬油芽孢桿菌(B.thermoleovorans)、文獻(xiàn)和致中，彭謙，馬俊，陳俊英.云南溫泉高溫菌的研究VII.騰沖酸性高溫溫泉中的極端嗜熱性芽抱桿菌.微生物學(xué)報(bào)29(3)，161-165，1989公開(kāi)的嗜熱脂肪芽孢桿菌(B.stearothermophilus)、文獻(xiàn)Gurerra-Santos L，Kappeli O，F(xiàn)iechter A.Pseudomonasaeruginosa biosurfactant production in continuous culture with glucose as carbonsource.Appl.Environ.Microbiol.48，301-305，1984公開(kāi)的銅綠假單胞菌(P.aeruginosa)、文獻(xiàn)Behlulgil K，Mehmetoglu M T.Bacteria for improvement of oilrecoverya laboratory study.Energy Sources，24(5)，413-421，2002公開(kāi)的丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicum)、文獻(xiàn)Lappan R E，F(xiàn)ogler H S.Leuconostocmesenteroides，growth kinetics with application to bacterial profile modification.Biotechnol.Bioeng.，43(9)，865-73，1994公開(kāi)的腸膜明串珠菌(L.mesenteroides)、文獻(xiàn)Post F J，Al-Harjan F A.Surface activity of halobacteria andpotential use in microbially enhanced oil recovery.Syst.Appl.Microbiological，11(1)，97-101，1988公開(kāi)的鹽桿菌(H.distribution)、文獻(xiàn)Milekhina E I，Borzenkov I A，Zvyagintseva I S，et al.Characterization of a hydrocarbon-oxidizing Rhodococcus erythropolis strain isolated from an oil field.Microbiology，67(3)，271-274，1998公開(kāi)的紅串紅球菌(R.erythropolis)等菌中的一種，優(yōu)選枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、銅綠假單胞菌、喜熱噬油芽孢桿菌和嗜熱脂肪芽孢桿菌。
(2)巖心兩端密封，進(jìn)行微生物培養(yǎng)。培養(yǎng)溫度為所測(cè)試的微生物的生長(zhǎng)溫度或用于礦場(chǎng)試驗(yàn)的油藏溫度，一般為30～90℃，微生物的培養(yǎng)時(shí)間根據(jù)微生物的生長(zhǎng)特性確定，一般為1～10天。
(3)巖心培養(yǎng)后，打開(kāi)巖心端口泄壓，采用注入水驅(qū)替然后用富含營(yíng)養(yǎng)物的鹽水驅(qū)替，也可以直接采用富含營(yíng)養(yǎng)物的鹽水驅(qū)替。驅(qū)替速度可根據(jù)試驗(yàn)油藏流體滲流速度確定，一般為1～10m/d。
(4)重復(fù)(2)～(3)步驟，直到?jīng)]有原油采出為止，一般重復(fù)10～30次；(5)用操作完全相同但不接種微生物的巖心實(shí)驗(yàn)做為對(duì)照，計(jì)算微生物驅(qū)提高原油采收率幅度，用微生物驅(qū)提高原油采收率的幅度做為評(píng)價(jià)微生物驅(qū)油能力的參數(shù)指標(biāo)。
本實(shí)驗(yàn)步驟(4)，反復(fù)進(jìn)行“巖心兩端封閉、培養(yǎng)微生物、水驅(qū)及含有營(yíng)養(yǎng)物的鹽水驅(qū)”過(guò)程，是關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)利用了以下原理微生物在巖心中大量吸附，只有少量微生物緩慢產(chǎn)出；不斷注入營(yíng)養(yǎng)液，滿足微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的要求，刺激微生物生長(zhǎng)繁殖；利用微生物在巖心中的吸附，反復(fù)培養(yǎng)促使微生物在巖心中達(dá)到足夠高的濃度，發(fā)揮驅(qū)油作用；延長(zhǎng)了微生物與原油、巖石作用時(shí)間，減小了微生物驅(qū)油時(shí)間延遲的影響等；反復(fù)驅(qū)替，不斷采出微生物啟動(dòng)的原油。通過(guò)這一反復(fù)進(jìn)行的過(guò)程，充分反應(yīng)出微生物驅(qū)油的能力。
本發(fā)明提出微生物驅(qū)油能力的評(píng)價(jià)方法通過(guò)反復(fù)注入營(yíng)養(yǎng)物、封閉培養(yǎng)、驅(qū)替等過(guò)程，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的一系列弊端，使巖心中注入的微生物最大限度地繁殖，驅(qū)油效果得到充分體現(xiàn)，從而真實(shí)地反映出微生物驅(qū)油的能力，因此是一種準(zhǔn)確、可靠地評(píng)價(jià)微生物驅(qū)油能力的方法。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1采用人造非均質(zhì)巖心，水相滲透率為0.6μm2，驅(qū)替水為經(jīng)滅菌處理的某油田注入水，營(yíng)養(yǎng)液由驅(qū)替水配置(成份NH4Cl0.3％，K2HPO40.1％，酵母膏0.05％，wt％)，驅(qū)替速度為5m/d。
巖心飽和水，原油驅(qū)替至束縛水飽和度，注入水驅(qū)替至殘余油飽和度，然后轉(zhuǎn)注枯草芽孢桿菌(Makkar R S，Cameotra S S.Production of biosurfactant atmesophilic and thermophilic conditions by a strain of Bacillus subtilis.J.Ind.Microbiol.Biotechnol.，20(1)，48-52，1998，枯草芽孢桿菌B.subtilis)發(fā)酵液(用營(yíng)養(yǎng)液稀釋至濃度5％)1PV(PV，試驗(yàn)巖心的孔隙體積)，密封巖心兩端，在實(shí)驗(yàn)溫度37℃下靜置5d。
按現(xiàn)有技術(shù)方法用注入水驅(qū)替至產(chǎn)出液含水98％以上(驅(qū)替2PV)結(jié)束實(shí)驗(yàn)，微生物驅(qū)提高原油采收率6.4％(原油采收率指采出原油量與巖心中原始飽和原油量的百分比，提高原油采收率值為在相同評(píng)價(jià)條件下，微生物驅(qū)原油采收率值與完全水驅(qū)原油采收率值之差)。
采用本發(fā)明方法，反復(fù)進(jìn)行“巖心兩端封閉、培養(yǎng)微生物、水驅(qū)及含有營(yíng)養(yǎng)物的鹽水驅(qū)”，至沒(méi)有原油采出時(shí)，共進(jìn)行了21次處理，微生物驅(qū)提高原油采收率32.8％。
由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有完全反映出所測(cè)試的微生物驅(qū)油的能力。采用本發(fā)明的評(píng)價(jià)方法，表明測(cè)試的枯草芽孢桿菌驅(qū)油能力是很高的，提高原油采收率幅度達(dá)到32.8％。
權(quán)利要求
1.一種評(píng)價(jià)微生物驅(qū)油能力的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)巖心采用常規(guī)方法飽和水、原油驅(qū)替建立束縛水飽和度；水驅(qū)巖心，建立殘余油飽和度；然后巖心中注入含有微生物和與所說(shuō)的微生物相配合的營(yíng)養(yǎng)物的鹽水；(2)巖心兩端密封，進(jìn)行微生物培養(yǎng)；(3)巖心培養(yǎng)后，打開(kāi)巖心端口泄壓，然后用注入水和營(yíng)養(yǎng)液驅(qū)替巖心；(4)重復(fù)(2)～(3)步驟，重復(fù)10～30次。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的微生物包括好氧菌、厭氧菌或兼性厭氧菌。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的微生物包括枯草芽孢桿菌(B.subtilis)、地衣芽孢桿菌(B.licheniformis)、喜熱噬油芽孢桿菌(B.thermoleovorans)、嗜熱脂肪芽孢桿菌(B.stearothermophilus)、銅綠假單胞菌(P.aeruginosa)、丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicum)、腸膜明串珠菌(L.mesenteroides)、鹽桿菌(H.distribution)、紅串紅球菌(P.erythropolis)中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說(shuō)的微生物為優(yōu)選枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、銅綠假單胞菌、喜熱噬油芽孢桿菌和嗜熱脂肪芽孢桿菌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，培養(yǎng)溫度為所測(cè)試的微生物的生長(zhǎng)溫度或用于礦場(chǎng)試驗(yàn)的油藏溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，培養(yǎng)溫度為30～90℃，培養(yǎng)時(shí)間為1～10天。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，微生物濃度為106～107cells/ml。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，驅(qū)替速度為1～10m/d。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，用注入水驅(qū)替然后用富含營(yíng)養(yǎng)物的鹽水驅(qū)替。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，用富含營(yíng)養(yǎng)物的鹽水驅(qū)替。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，(2)～(3)步驟重復(fù)10～30次，然后與用操作完全相同但不接種微生物的巖心實(shí)驗(yàn)做為對(duì)照，計(jì)算微生物驅(qū)提高原油采收率幅度，以提高原油采收率的幅度的大小作為評(píng)價(jià)微生物驅(qū)油能力的參數(shù)指標(biāo)。
全文摘要
一種評(píng)價(jià)微生物驅(qū)油能力的方法，包括如下步驟(1)在水驅(qū)殘余油的巖心中注入富含營(yíng)養(yǎng)物和微生物的鹽水；(2)巖心兩端密封，培養(yǎng)微生物；(3)驅(qū)替巖心，產(chǎn)出流體；(4)重復(fù)(2)～(3)步驟，直到?jīng)]有原油采出為止；(5)計(jì)算微生物提高原油采收率的幅度。本發(fā)明通過(guò)多次培養(yǎng)，使注入到巖心中的微生物得到充分的繁殖，最大限度地發(fā)揮它們的驅(qū)油作用，能夠真實(shí)地反映出微生物驅(qū)油的效果，因此是準(zhǔn)確、可靠的評(píng)價(jià)微生物驅(qū)油能力的方法。
文檔編號(hào)E21B43/16GK1540136SQ20031010820
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月27日
發(fā)明者牟伯中, 劉金峰 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)