李元龍，李寧英，李 陽，許 釗，溫進平

（1.中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西西安 710000；2.慶陽石化公司維修保障部，甘肅慶陽 745000）

1 微生物驅(qū)油技術(shù)原理及適用條件

1.1 技術(shù)原理

微生物驅(qū)油是一項利用微生物及代謝產(chǎn)物來提高原油采收率的綜合技術(shù)，具有適用范圍廣、工藝簡單、成本低、污染小等優(yōu)點，目前已經(jīng)成為最具發(fā)展前景的三次采油技術(shù)之一。該技術(shù)兼具調(diào)剖調(diào)驅(qū)功能，微生物在油層中繁殖生長，密集成團或成膜，尤其是產(chǎn)生黏液和稠化劑，可選擇性堵塞微細孔道，提高波及體積。同時微生物代謝可產(chǎn)生大量生物表面活性劑和有機溶劑，提高洗油效率，降低油井含水，提高單井產(chǎn)量，最終達到提高采收率的目的。

1.2 適用條件

微生物驅(qū)油對油藏環(huán)境有很多要求，美國能源部和《提高采收率技術(shù)進展》[1]對微生物驅(qū)油藏條件有所描述，通過篩選認為有油藏埋深、溫度、油層厚度、物性等九個方面的條件（見表1）。

2 微生物菌種優(yōu)選與適應性評價

2.1 微生物菌種優(yōu)選

通過成立微生物驅(qū)油科研小組，有針對性開展現(xiàn)場試驗、分析總結(jié)，改進微生物驅(qū)油體系，優(yōu)選菌種、優(yōu)化段塞設(shè)計，研究提高采收率技術(shù)[2]。

通過研究，在綜合考慮油藏實際條件、微生物菌種的適應性、驅(qū)油效率等基本條件，專門從措施油層油水樣中分離出本源微生物菌種，主要有三點優(yōu)勢：（1）污染小、適應性強；（2）非單一菌種，而是由假單胞菌、枯草菌及節(jié)桿菌三種不同菌復配而成，具有調(diào)剖、驅(qū)油雙重作用；（3）菌種為合作部門自己研發(fā)和生產(chǎn)，非代理品，且有菌種庫，能夠確保措施快速反應和措施有效性。

2.2 微生物菌種性能評價

2.2.1 繁殖性能評價 試驗表明，在37 ℃恒溫下?lián)u床培養(yǎng)，每4 h 測定一次菌數(shù)吸光值（OD 值），各菌株在8～12 h 后進入對數(shù)生長期，24～32 h 后對數(shù)生長期結(jié)束進入穩(wěn)定期，經(jīng)平板菌落計數(shù)，菌數(shù)108～109個/毫升（見圖1）。

圖1 菌種繁殖情況

2.2.2 耐酸堿性能評價 試驗表明，菌種在pH 值范圍為5～9 時，均可以快速生長，最適pH 值范圍為6～8（見圖2）。

圖2 pH 值對銅綠假單胞菌生長的影響

2.2.3 耐溫性能評價 試驗表明，菌種在25～55 ℃生長較快，溫度高于65 ℃或低于25 ℃時，菌種生長較慢。0 ℃時菌種生長緩慢，反映微生物驅(qū)油現(xiàn)場措施應盡量避免冬季進行施工（見圖3）。

圖3 溫度對菌種生長的影響

2.2.4 抗鹽性能評價 試驗顯示礦化度（以CaCl2濃度代表總礦化度）在40 000～60 000 mg/L 以內(nèi)時，微生物生長狀態(tài)良好，表明可以很好地適應胡尖山油田水環(huán)境（見圖4）。

圖4 礦化度對銅綠假單胞菌生長的影響

2.2.5 顯微性能評價 將巖心磨成粉狀顆粒，鋪于培養(yǎng)皿底部，將3%微生物驅(qū)油劑溶液，滴在粉末上，用顯微鏡可觀察到，微生物初期附著于巖心顆粒表面，隨即開始作用巖心中的原油成分，在巖心顆粒表面形成油膜，并逐漸向外擴散、包裹、形成小油滴，進而形成成形油滴。試驗證明微生物對原油有剝離和聚并作用。

2.2.6 對原油組分作用性能評價 根據(jù)試驗得出的氣相色譜圖各碳數(shù)的對應值，可計算出各碳數(shù)積分峰面積，微生物作用前后碳組分變化。微生物作用前后，原油輕質(zhì)組分有所增加，重質(zhì)組分減少，說明微生物菌群可以有效降解原油重組分，使得長鏈烴含量下降，從而降低原油黏度。

3 微生物驅(qū)油效果評價

先從油藏（采出液）分離篩選本源驅(qū)油微生物，地面培養(yǎng)后注入油層，同時注入營養(yǎng)物質(zhì)激活天然微生物群落，產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，通過菌體及代謝產(chǎn)物驅(qū)油。

微生物菌體在剩余油富集區(qū)繁殖，封堵孔隙級竄流通道，通過自身生長調(diào)節(jié)儲層菌群結(jié)構(gòu)，擴大波及體積，從而達到驅(qū)油的目的。

微生物代謝產(chǎn)物豐富，主要通過擴大波及體積、降低表面張力和黏度等途徑驅(qū)油[3，4]。其中生物聚合物可以通過改善流度比、堵塞大孔道，擴大波及體積；生物表面活性劑可以乳化原油，改變巖石潤濕性，降低界面張力；有機酸可以溶解膠結(jié)物，增加滲透率和有效孔隙度；有機溶劑（丙醇、丁醇、酮類、醛類）可以溶解原油中重組分，降低黏度，增加油相滲透率；氣體（CO2，CH4，H2等）則通過降低原油黏度，提高油層壓力[5]。

3.1 整體效果評價

該區(qū)于2010 年引進微生物驅(qū)油技術(shù)開展試驗，2013-2017 年擴大試驗范圍，2018 年以后開始整體規(guī)模實施微生物活化水驅(qū)，按照“現(xiàn)場試驗-總結(jié)評價-擴大規(guī)模”的思路，不斷篩選菌種、優(yōu)化設(shè)計，持續(xù)深化微生物驅(qū)油技術(shù)研究，整體實施效果顯著，微生物驅(qū)油技術(shù)在胡尖山油田低滲透油藏的突破具有跨時代意義，對后期剩余油挖潛意義深遠。

3.2 分階段效果評價

3.2.1 現(xiàn)場試驗階段 2010-2011 年針對整體高含水、局部采出程度低、剩余油富集、常規(guī)注采調(diào)整效果較差的2 個區(qū)塊6 個井組31 口油井開展微生物驅(qū)油試驗。

A 區(qū)實施2 個井組：采用復合本源微生物驅(qū)油體系，設(shè)計三個段塞的施工，保持原配注量進行注水。第一段塞注入以枯草菌為主的復合微生物為主的具有調(diào)剖作用的微生物，第二、三段塞注入以假單胞菌為主的復合微生物為主的具有驅(qū)油作用的微生物。平均單井組注入母液量73.6 t，注入體積2 453 m3，注入濃度3.0%（見表2）。對應8 口井中5 口井見效，見效比63%，有效井平均單井日增油0.58 t，最高單井日增油0.8 t，有效期8 個月，累計增油602 t。與實施前相比較，單井產(chǎn)油量由0.65 t/d 上升至0.76 t/d，綜合含水由93.8%下降至92.1%，采油速度提高0.023%，采收率提高0.015%，投入產(chǎn)出比1:1.73，開發(fā)效果明顯提高，經(jīng)濟效益較為顯著。

表2 A 區(qū)注入微生物情況統(tǒng)計表

B 區(qū)實施4 個井組：選用復合本源微生物驅(qū)油體系，包括產(chǎn)生鼠李糖脂的假單胞菌、產(chǎn)生脂肽的枯草菌以及產(chǎn)生海藻糖脂的節(jié)桿菌等3 種菌種。采用三個段塞的施工，第一段塞注入以枯草菌為主的調(diào)剖微生物及營養(yǎng)液，提高注水壓力和水驅(qū)波及范圍，第二、三段塞注入以假單胞菌為主的洗油微生物，提高采油效率。平均單井組注入母液量61.4 t，注入體積2 046 m3，注入濃度3.0%（見表3）。對應17 口井中10 口井明顯見效，見效比58%，有效井平均單井日產(chǎn)油由0.42 t 上升至1.97 t，最高單井日增油5.14 t，綜合含水由93.7%下降至72.9%，累計增油3 492 t，平均有效期13 個月。與實施前相比較，單井產(chǎn)油量由0.42 t/d 上升至0.90 t/d，綜合含水由94.4%下降至90.8%，采油速度提高0.198%，采收率提高0.214%，投入產(chǎn)出比1:11.5，開發(fā)效果明顯提高，經(jīng)濟效益顯著。

表3 B 區(qū)注入微生物情況統(tǒng)計表

對比A、B 兩區(qū)塊實施效果發(fā)現(xiàn)，A 區(qū)非均質(zhì)性明顯較B 區(qū)強，存在高滲帶優(yōu)勢通道，微生物滯留時間短，波及范圍小，導致措施有效期短。

3.2.2 擴大試驗階段 2013-2017 年針對高滲帶微生物滯留時間短的問題，開展了增加生化調(diào)剖劑、強化調(diào)剖段塞、先調(diào)后驅(qū)調(diào)驅(qū)結(jié)合三個階段的探索試驗，先后針對10 個區(qū)塊57 個井組開展微生物驅(qū)油試驗。

首先增加生化調(diào)剖劑：與前期現(xiàn)場試驗相比，本次采用復合本源微生物驅(qū)油體系，將微生物代謝調(diào)剖劑改為聚合物調(diào)剖劑，采用微生物菌種及緩釋營養(yǎng)功能劑改變了驅(qū)油段塞用劑，增加了聚合物封口段塞來保證后期驅(qū)油效果。選擇5 個區(qū)塊17 個井組開展，累計增油8 387 t，整體效果明顯好轉(zhuǎn)，但是不同區(qū)塊存在差異。如B 區(qū)實施3 個井組對應油井10 口，見效4 口，見效率40%，有效期24 月，累計增油4 855 t，實施效果好轉(zhuǎn)（其中胡29-205 井單井日增油高達10 t）；平均單井產(chǎn)能由0.45 t/d 上升至1.77 t/d，綜合含水由94.4%下降至77.6%。平均單井累計增油量1 889 t，區(qū)塊累計增油達到0.7×104t，采油速度提高0.26%，采收率提高0.43%，投入產(chǎn)出比1:18.4。但A 區(qū)效果不佳，實施5 個井組對應油井13 口，有效4 口，見效率13.3%，平均見效周期30 d，實施效果較前期變差。

通過對比同區(qū)塊不同批次實施效果發(fā)現(xiàn)，驅(qū)油體系中增加生化調(diào)剖劑，實施效果較純微生物驅(qū)油效果會更好，但不同油藏存在沉積環(huán)境、物性等差異，導致微生物驅(qū)油適應性也存在一定的差異，需要具體結(jié)合油藏特點有針對性制定驅(qū)油體系，實現(xiàn)差異化精細管理。

再次強化調(diào)剖段塞：針對增加生化調(diào)剖劑后不同油藏微生物驅(qū)油效果不同的問題，繼續(xù)強化段塞設(shè)計，采用復合本源微生物驅(qū)油體系、聚合物調(diào)剖段塞+微生物驅(qū)油段塞+聚合物封口段塞，選擇在H 區(qū)等4 個油藏針對含水快速上升區(qū)域?qū)嵤?2 個井組，累計增油1 536 t，效果一般。如Y 區(qū)2015 年實施3 個井組，對應油井15 口，見效11 口，見效率73.3%，有效期9 個月，累計增油1 594 t，實施效果較好；但2016 年實施的3 個井組對應油井14 口，見效9 口，見效率64.2%，有效期僅4 個月，累計增油289 t，效果不明顯。H 區(qū)2016 年實施2 個井組，對應油井11 口，見效4 口，見效率36.3%，日增油0.36 t，實施效果不明顯。

通過對比不同區(qū)塊實施效果發(fā)現(xiàn)，受非均質(zhì)性、物性差異的影響，微生物菌種會沿高滲帶優(yōu)先通過，波及體積小導致效果不佳，需要強化調(diào)剖封堵高滲帶，確保菌種擴散至低滲帶，擴大波及體積，提高驅(qū)油效率。

開展先調(diào)后驅(qū)調(diào)驅(qū)結(jié)合：經(jīng)過前期三個階段的探索，總結(jié)分析認為應該在微生物驅(qū)油前先封堵優(yōu)勢高滲通道，擴大波及體積，從而擴大驅(qū)油面積，提高驅(qū)油效率。因此本輪試驗主要是按照“先調(diào)后驅(qū)、調(diào)驅(qū)結(jié)合”的思路，在注入微生物之前先對單井進行調(diào)剖，再采用復合本源微生物驅(qū)油體系和聚合物調(diào)剖段塞+微生物驅(qū)油段塞對區(qū)塊整體注入微生物。選擇X、Y 兩個區(qū)塊連片實施微生物驅(qū)油28 個井組，累計增油6 080 t，效果提升明顯。如2017 年Y 區(qū)塊連片實施9 個井組，對應油井34 口，見效21 口，見效率61.7%，有效期17 個月，累計凈增油1 671 t，較前兩輪驅(qū)油效果提升明顯。

3.2.3 整體實施階段 2018 年以后按照“先調(diào)后驅(qū)、調(diào)驅(qū)結(jié)合”的微生物驅(qū)油技術(shù)思路，先對單井進行調(diào)剖，再對站內(nèi)整體注入微生物，選擇對X 和H 兩個區(qū)塊整體開展微生物驅(qū)油，注入36 個井組，對應126 口油井，累注入52.3×104m3，可對比油井75 口，實施初期含水處于快速上升階段，含水持續(xù)上升，整體實施效果不明顯；通過不斷精細注采調(diào)整，2020 年以來含水上升趨勢得到有效控制，微生物活化水驅(qū)效果初顯。

4 結(jié)論與認識

（1）滲透率越高微生物驅(qū)油效果越好。通過對比A、B 兩區(qū)儲層物性和微生物驅(qū)油效果，發(fā)現(xiàn)B 區(qū)滲透率較A 區(qū)明顯高，物性好，驅(qū)油效果好。

（2）增加化學前置段塞可有效改善微生物驅(qū)油效果。增加化學前置段塞后，對B 區(qū)3 個井組再次實施微生物驅(qū)油，效果明顯好于第一輪，綜合分析認為聚合物調(diào)剖劑能夠有效封堵高滲帶，聚合物封口能夠有效延緩微生物滯留時間，擴大波及體積，增加驅(qū)油面積，提高驅(qū)油效率。

（3）前置段塞強化注入會導致含水快速上升。H 區(qū)在前置化學段塞強化注入過程中含水快速上升，導致驅(qū)油效果不明顯。

（4）微生物驅(qū)油時機需結(jié)合油藏開發(fā)階段及合理開發(fā)技術(shù)政策。通過對比歷年微生物驅(qū)油效果發(fā)現(xiàn)，Y區(qū)微生物驅(qū)油效果與H 區(qū)微生物活化水驅(qū)初期效果不明顯，分析認為該區(qū)在微生物驅(qū)油時正處于含水快速上升階段，部分油井雖見效，但整體實施效果不明顯。

（5）本文通過研究微生物驅(qū)油機理，開展微生物驅(qū)油試驗，分析總結(jié)評價微生物驅(qū)油效果，形成了胡尖山油田低滲透油藏微生物驅(qū)油技術(shù)體系，為高含水開發(fā)油藏后期剩余油挖潛指明了方向，為同類油藏提高最終采收率具有一定的借鑒和指導意義。