薛金泉 孔玉霞 童長兵 胡國祥

(延長油田股份有限公司 陜西延安)

微生物采油技術(shù)及其在延長油田的應(yīng)用分析

薛金泉 孔玉霞 童長兵 胡國祥

(延長油田股份有限公司 陜西延安)

文章介紹了微生物提高石油采收率(MEOR)的發(fā)展概況、作用機(jī)理與油藏應(yīng)用條件。根據(jù)微生物處理油層的標(biāo)準(zhǔn),提出延長油田部分油區(qū)可以利用微生物驅(qū)油來提高采收率,并利用實(shí)例證實(shí)了它的可行性。

微生物采油;延長油田;三次采油;應(yīng)用條件

0 引 言

微生物采油是指將地面分離培養(yǎng)的微生物菌液和營養(yǎng)液注入油層,或單純注入營養(yǎng)液激活油層內(nèi)微生物,使其在油層內(nèi)生長繁殖,產(chǎn)生有利于提高采收率的代謝產(chǎn)物,以提高油田采收率的采油方法,也稱微生物強(qiáng)化采油(Microbial Enhanced Oil Recovery或Microbial Improved Oil Recovery,簡稱MEOR或MIOR)[1]。微生物采油技術(shù)(MEOR)是繼熱力驅(qū)、化學(xué)驅(qū)、聚合物驅(qū)等傳統(tǒng)的三次采油方法之后利用微生物的活動及代謝產(chǎn)物——提高原油采收率的一項(xiàng)綜合性技術(shù),并且越來越受到人們的重視。與其它三次采油技術(shù)相比,微生物采油技術(shù)具有適用范圍廣、施工工藝簡單、成本低、見效快、有效作用時間長、功能多、不損傷油層和無污染等優(yōu)點(diǎn)。

1 作用機(jī)理

微生物采油主要是通過其代謝物與地層的作用來實(shí)現(xiàn)。由微生物作用石油產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物取決于環(huán)境條件(壓力、溫度、鹽度、pH值和有無氧的存在)、維持細(xì)胞代謝的營養(yǎng)物與石油相互作用的特種細(xì)菌。一般來說,代謝產(chǎn)物可以是氣體、羧酸、溶劑、聚合物、表面活性化合物以及其他許多從單體到十分復(fù)雜的大分子的各種化合物。

微生物采油主要機(jī)理如下:

①微生物發(fā)酵后可以產(chǎn)生二氧化碳、甲烷、氫等氣體,它們?nèi)苡谟椭?使原油降粘和膨脹,其機(jī)理與注氣非混相驅(qū)相近;②產(chǎn)生有機(jī)酸(如乙酸、甲酸等)溶解碳酸鹽膠結(jié)物,增加微觀流動通道,提高儲層微觀滲透率,起到解堵作用;③通過發(fā)酵在地下產(chǎn)生生物表面活性劑,降低油水界面張力;④在厭氧條件下,許多微生物還會產(chǎn)生丁醇、丙酮等溶劑,可以起到助表面活性劑的作用;⑤其代謝產(chǎn)物或菌體堵塞高滲透層,使?jié)B流阻力增加,起到調(diào)剖堵水的作用;⑥它可以以原油作養(yǎng)料,將原油分解,起到除蠟和降粘等作用;⑦還可以形成生物聚合物,提高水相粘度,提高掃及效率等[2]。

當(dāng)然,微生物采油時往往不是一種機(jī)理,而是多種機(jī)理同時起作用。

2 應(yīng)用條件

2.1 微生物采油技術(shù)應(yīng)用的油層條件

微生物生長需要一定的環(huán)境條件,使用MEOR技術(shù)必需選擇適宜的油層條件。這些條件包括溫度、壓力、礦化度、滲透率、含油飽和度、pH值、原油相對密度等,見表1。

2.2 適合微生物采油作業(yè)的油藏范圍

1)對采油微生物而言,在所有的影響因素中,溫度是最為重要的一個因素。高溫會引起微生物生長緩慢,甚至導(dǎo)致其死亡。油層溫度以30℃～50℃成功率最高,利用嗜熱菌可以在80℃～100℃的油層溫度條件下進(jìn)行MEOR處理[3]。

2)深度與溫度呈一定的相關(guān)性,MEOR適用的油層深度一般小于1500m,匈牙利曾用微生物處理過2 457 m深的油層并獲得成功。美國在猶他州A/B油田進(jìn)行微生物處理的油層深度高達(dá)3 100 m～5 500 m,也獲得成功。

表1 微生物采油應(yīng)用條件

3)地層水礦化度一般都比較高,包括許多種鹽類,其中90%以上為NaCl。礦化度是影響采油微生物的重要因素,礦化度過高對微生物生長不利,只有少數(shù)細(xì)菌能承受高濃度鹽水。另外,底層缺氮和磷也不利于細(xì)菌生長。

4)與其它因素相比,壓力對細(xì)菌的活動影響較小。對大多數(shù)自然界中存在的細(xì)菌,10 MPa～20 MPa的壓力一般不會影響其生長,若其它環(huán)境條件不理想,如PH值和溫度過高時,壓力會影響細(xì)菌的正常生長。

5)原油的性質(zhì)是一個對采油微生物有重要影響的因素。原油性質(zhì)對微生物的影響主要來源于兩個方面。一是原油中易揮發(fā)的輕質(zhì)組分對微生物的毒性,一般認(rèn)為,原油中碳數(shù)少于10個的烷烴都可能會對微生物產(chǎn)生毒性,毒性的大小因微生物種類的不同而異;二是原油中的瀝青等重質(zhì)組分也對微生物的活動不利。所以要求原油的API(相對密度)大于18°。

6)一般地,微生物能夠在pH值為4.0～9.0的范圍內(nèi)正常生長,大多數(shù)油藏pH值在6.0～8.0范圍內(nèi),自然界的微生物一般能滿足這個條件。

7)細(xì)菌在油層中運(yùn)移,要求油層滲透率不應(yīng)低于0.05μm2,孔隙度應(yīng)大于15%,否則將會影響細(xì)菌在油層中的運(yùn)移。

國內(nèi)常用MEOR適用的油層條件標(biāo)準(zhǔn)為:①油層溫度≤120℃;②地層滲透率≥30×10-3μm2;③地層水礦化度≤150 000 mg/L;④原油黏度≤4 000 mPa.s。

3 延長油田地質(zhì)條件

延長油田位于我國第二大盆地-鄂爾多斯盆地,也是我國陸上油氣勘探最早的盆地,地層近于水平,是一個向西微傾的大單斜,典型的低滲透油藏,具有油層致密、小層較多、單層厚度小、巖性多變、平面上連續(xù)性差、層內(nèi)和層間非均質(zhì)性嚴(yán)重等特性。油層的埋藏深度大約在200 m～3 000 m之間,但大多數(shù)小于1 500 m;油層溫度低于75℃;地層壓力小于25 MPa;地層水礦化度小于15 000 mg/L;平均滲透率0.1～10×10-3μm2;平均孔隙度小于20%;PH值4～7左右;井網(wǎng)密度大,井間距離小,含水率高。

4 應(yīng)用實(shí)例

七里村油田位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡東部。主要含油層位為延長組長6油層,區(qū)域構(gòu)造為一平緩的西傾單斜,地層傾角小于1°,千米坡降為7 m～10 m,內(nèi)部構(gòu)造簡單,局部具有差異壓實(shí)形成的低幅度鼻狀隆起。儲層埋藏淺(200 m～850 m)、物性差(平均孔隙度只有7%～9%,平均滲透率為0.3～0.5×10-3μm2)、為典型淺埋藏、低壓、超低滲砂巖油藏。

從2009年6月24日開始在鄭637井組注微生物濾液。微生物采用周期注入方式,即15 d注藥劑,15 d注清水,注入量控制在4 m3/d～5 m3/d。圖1為鄭637井組微生物驅(qū)油受益井生產(chǎn)曲線。從圖中可以看出:6月24日開始微生物驅(qū)油試驗(yàn)后,因?yàn)樾略囼?yàn)流體的注入,產(chǎn)液、產(chǎn)油、含水曲線一直上下波動,不穩(wěn)定,由于試驗(yàn)時間較短,仍在跟蹤、分析中。但大致趨勢可以看出,隨著微生物濾液的注入,產(chǎn)液量、產(chǎn)油量都有所增加。這說明微生物驅(qū)油在該地區(qū)是可行的。

圖1 鄭637井組微生物驅(qū)油受益井生產(chǎn)曲線

5 結(jié)論與認(rèn)識

1)延長油田利用微生物采油技術(shù)是可行的,與其他的三次采油技術(shù)相比,其成本低、投資少、見效快,除微生物菌種外,不需要投入其它設(shè)備,并且對地層的傷害小。

2)延長油田的油藏埋深淺、油層多、連通性不好、層間差異大,而微生物采油技術(shù)易于在連通狀況差、地層溫度低的小層中推廣應(yīng)用。

3)微生物對溫度比較敏感,在推廣應(yīng)用前,先進(jìn)行微生物驅(qū)油室內(nèi)研究和現(xiàn)場先導(dǎo)性試驗(yàn),篩選1～2個井組,取得較好的效果后再逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

[1] 易紹金,余躍惠.石油與環(huán)境微生物技術(shù)[M].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社,2002

[2] 汪衛(wèi)東.我國微生物采油技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].石油勘探與開發(fā),2002,29(6)

[3] 裴雪林,劉 麗,趙金獻(xiàn).微生物采油技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及實(shí)例[J].斷塊油氣田,1997,4(5)

TE357

B

1004-9134(2011)01-0072-02

薛金泉,男,1974年生,助理工程師,1997年畢業(yè)于山東東營石油職工學(xué)院石油地質(zhì)專業(yè),現(xiàn)在延長油田股份有限公司開發(fā)部從事油藏工程描述工作。郵編:716001

2010-03-16編輯:姜 婷)