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Dynamic tracking and evaluation of endogenous microbial oil displacement in conglomerate reservoir

砾岩油藏内源微生物驱油动态跟踪与评价



全 文 :第 14卷第 3期
2016年 5月
生  物  加  工  过  程
Chinese Journal of Bioprocess Engineering
Vol􀆰 14 No􀆰 3
May 2016
doi:10􀆰 3969 / j􀆰 issn􀆰 1672-3678􀆰 2016􀆰 03􀆰 006
收稿日期:2016-03-10
基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)(2013AA064402);中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项目(2014B 1307)
作者简介:修建龙(1982—),男,黑龙江绥化人,工程师,研究方向:微生物采油,E⁃mail:yisheng_218@ 163.com
砾岩油藏内源微生物驱油动态跟踪与评价
修建龙1,俞  理1,曹有好2,黄立信1,崔庆锋1,马原栋1,伊丽娜1
(1. 中国石油勘探开发研究院 廊坊分院 渗流流体力学研究所,河北 廊坊 065007;
2. 中国石油化工股份有限公司 阿姆河天然气勘探开发(北京)有限公司,北京 100011)
摘  要:为了提高微生物驱油过程调控的目的性,利用生化指标监测技术对新疆克拉玛依油田七中区现场油井采
出样品中微生物浓度、营养物、产物生成量等参数进行了连续的动态监测,并对油田现场反馈的生产动态数据进行
了分析评价。 七中区现场试验结果表明:内源菌激活期间,总菌密度增加了 102 ~ 103 个 / mL,烃氧化菌(HOB)密度
最高提高 104 个 / mL,阶段增油量 1􀆰 6万 t,阶段提高采收率 2􀆰 3%。 增油效果随着烃氧化菌密度的增加而增加,为
微生物驱油动态跟踪和效果评价提供了良好的借鉴。
关键词:砾岩油藏;内源微生物驱油;动态跟踪;效果评价
中图分类号:TE32+ 7        文献标志码:A        文章编号:1672-3678(2016)03-0027-06
Dynamic tracking and evaluation of endogenous microbial oil
displacement in conglomerate reservoir
XIU Jianlong1,YU Li1,CAO Youhao2,HUANG Lixin1,CUI Qingfneg1,MA Yuandong1,YI Lina1
(1. Institute of Porous Flow & Fluid Mechanics,Research Institute of Petroleum Exploration & Development⁃Langfang,
Langfang 065007,China;2. Amudar′ya Petroleum Company Ltd􀆰 ,Sinopec,Beijing 100011,China)
Abstract:To improve the control of microbial oil displacement process,we used biochemical indicators
monitoring technology to monitor the change of microorganism concentration, nutrient utilization and
products formation of the samples from Qizhong block of Karamay Oil Fields in Xinjiang.Meanwhile,oil
field feedback data were analyzed and evaluated􀆰 Field test results show that the cell density of
endogenous bacteria was increased by 102 to 103 cell / mL, the cell density of hydrocarbon oxidizing
bacteria(HOB) was increased by 104 cell / mL,the stage oil increment was 1􀆰 6 × 104 tons,and the oil
recovery efficiency increased by 2􀆰 3% during the period of activating endogenous bacteria.The effect of
oil increment was positively correlated with the concentration of HOB. Our findings provide a good
reference for microbial oil displacement dynamic tracking and effect evaluation.
Keywords: conglomerate reservoir; endogenous microbial oil displacement; dynamic tracking;
effect evaluation
    近年来,微生物采油技术在国家科技部“863 计
划”项目支持下,在油藏微生物生态及重要功能微生
物的认识、采油机制、激活技术等方面的研究取得了
一系列突破,新疆克拉玛依油田六中区克下组油藏先
导性现场试验见到良好效果[1]。 为了进一步推广该
项技术, 2013年又在新疆克拉玛依油田七中区克上
组 I类砾岩油藏开展了微生物驱油先导试验。
微生物驱油方案实施后,会遇到各种各样难以预
料的问题,应该借鉴聚合物驱油的成功经验,加强现
场试验的过程管理,将微生物驱油动态跟踪与评价贯
穿始终,深入剖析油水井生化指标及生产动态变化特
征,抓住时机,及时进行跟踪调整[2]。 由于各个试验
区地质及油藏条件不同,微生物群落组成及注入驱油
体系也存在明显差异,这就决定了微生物驱油过程中
生化见效特征存在不确定性。 因此,微生物驱油动态
跟踪与评价是每个试验区必须要做的工作。
本文中,笔者通过现场试验动态跟踪监测,系统
评价微生物生化指标见效特征和油水井生产动态变
化特征,同时通过对比生化指标与油井增油量,进一
步优化现场试验动态监测指标体系。
1  试验区简介
新疆克拉玛依油田七中区克上组油藏温度 39 ℃,
平均渗透率 0􀆰 123 μm2,地层原油黏度 5􀆰 55 mPa·s,含
蜡量 3% ~ 4􀆰 6%,地层水矿化度 15 726 mg / L,属于
NaHCO3水型。 微生物驱油先导试验选取中部 4注 11
采共15口井进行试验,含油面积0􀆰 33 km2,试验目的层
为 S1和 S5砂层,平均孔隙度达 19􀆰 6%,平均有效渗透率
0􀆰 193 μm2,有效厚度 32􀆰 1 m,主力层厚度 14􀆰 2 m,地质
储量 71􀆰 9×104 t,采出程度 41􀆰 2%。
七中区克上组油藏 1958 年发现,1965 年投入
注水开发,1975 年开始进入高产稳产阶段,其间分
别于 1981 年和 1988 年进行了 2 次扩边调整,从
1989年开始进入递减阶段,油藏在 1991 年和 1998
年分别进行了 1 次扩边调整和 1 次加密调整,2010
年开始进行综合调整[3]。 试验前日产液 130􀆰 2 t,日
产油 14􀆰 3 t,井均日产液 14􀆰 5 t,井均日产油 1􀆰 6 t,
综合含水率 87􀆰 9%,4口水井均为两级三层分注,注
入压力平均 5􀆰 6 MPa,平均日注入水量为 29􀆰 5 m3。
2  方案及现场实施情况
依据选区选井原则,确定在七区克上组油藏中部
开展微生物驱油试验,由于南部井网不完善,先期开展
西北部 4个井组的微生物区试验(图 1)。 试验区的主
力油层 S1和 S5层油层较发育,且储量富集,连通程度
高,对这两层开展微生物油驱试验。 注入量为 8􀆰 58×
104 m3(0􀆰 1 PV),注气量为 6􀆰 864×105 m3,液气比 1 ∶ 8。
注入工艺设计,采用清水配制,化学试剂经分
散器加入配液罐,搅拌均匀,由高压柱塞泵注入试
验井,根据试验方案要求,采取连续或段塞式注入
空气。 根据单井工艺参数设计,采用一组配液系统
对应一台泵、注两口井的方式施工。
根据方案设计,七中区于 2013年 11 月 26 日开
始施工,截至 2015 年 8 月 31 日,试验区累积注剂
8􀆰 16× 104 m3,完成总计划的 95􀆰 1%,累积注气
6􀆰 149×105 m3,完成总计划的 89􀆰 5%。
图 1  七中区微生物驱油试验区井位图
Fig􀆰 1  Oil well location map of microbial oil
displacement test in Qizhong block
3  材料与方法
3􀆰 1  材料
3􀆰 1􀆰 1  检测样品
地层水来自于新疆油田七中区克上组油藏采
出液,取样后密封,4 ℃保存;原油来自于新疆油田
七中区克上组油藏。
3􀆰 1􀆰 2  实验材料
98%分析纯 H2SO4,蒽酮。
LB培养基( g / L):NaCl 10,琼脂粉 18,酵母粉
5,蛋白胨 10。
3􀆰 2  实验方法
3􀆰 2􀆰 1  微生物检测
总菌密度检测:采用平板菌落计数法[4]。 将样
品稀释后,取一定量的稀释样液涂布到平板上,经
过培养,统计菌落数,根据其稀释倍数和取样接种
量换算出样品中的含菌数。
烃氧化菌检测:采用最大或然数(most probable
number,MPN)计数方法[4]。 将预测定的水样用无
菌注射器逐级稀释,直到最后一个测试瓶无菌生长
为止,然后根据稀释倍数对照最大或然数表计算出
水样中细菌的数目,烃氧化菌检测试剂瓶由廊坊分
院自制,培养温度均为 39 ℃,培养时间 7 d。
82 生  物  加  工  过  程    第 14卷 
微生物群落检测:提取激活前后产出液中的微
生物群落总 DNA,送至上海美吉生物医药科技有限
公司进行 454高通量测序,分析群落结构[5]。
3􀆰 2􀆰 2  乙酸根离子浓度检测
乙酸根离子浓度测试采用外标法,将被测样品
与标准样品分别进行气相色谱分析,得出乙酸根
浓度[6]。
3􀆰 2􀆰 3  表面活性剂浓度监测
利用 H2SO4 蒽酮法测鼠李糖脂浓度[7]。
3􀆰 2􀆰 4  生产动态监测
油井生产动态跟踪监测,按文献[8]中第 5 章
的规定执行。
4  结果与讨论
4􀆰 1  生化指标见效特征评价
在实施微生物驱油现场试验的过程中,需要跟
踪监测油藏生化指标的变化,了解实验是否朝着预
期方向变化,适时调整激活剂注入浓度和频次,最
大限度发挥微生物的驱油潜力。 依照监测方案,对
矿场试验进行了微生物、营养物和代谢产物变化进
行了监测[1,9-12]。
4􀆰 1􀆰 1  微生物见效特征
在现场注入 0􀆰 1 PV(油藏孔隙体积)情况下, 连
续监测七中区微生物试验区 9口油井菌密度变化情
况,结果如图 2所示。 由图 2可知:除掉吸附损耗,产
出水活菌总数在注剂后上升明显,在注入 4个月后部
分井菌密度发生明显变化,整个试验过程,单井最高
能够提高 3~4个数量级,与化学驱油有明显区别,化
学驱油在注入 0􀆰 1 PV情况下,采出液中聚合物或者
表面活性剂的浓度低,含量低于注入浓度的 5%[13]。
说明微生物在油藏中运移的过程既有吸附损耗还有
增值作用,具有作用范围大,见效快的特点。
七中区克上组油藏含有丰富的烃氧化菌
(HOB) [3],这些菌株可以产生一系列代谢产物,从
而引起地层水生物化学组成和流变性质的变化[14]。
部分井中 HOB 数量检测结果如图 3 所示。 由图 3
可知,HOB均被激活,HOB菌密度提高 1 ~ 5 个数量
级。 说明油藏有益菌被有效激活。
利用高通量测序技术对新疆七中区注入前后
微生物群落组成进行分析,7 I 代表注入前的微生
物群落,7 P1、7 P2 和 7 P3 代表注入后的微生
物群落,将群落中所有菌属进行调研分析,之后统
计具有烃降解功能和能够代谢表面活性剂、聚合物
图 2  七中区激活前后总菌密度变化
Fig􀆰 2  Total cell density variation before and after
activation in Qizhong block
图 3  典型井烃氧化菌检测结果
Fig􀆰 3  Detection results of typical HOB
的菌种所占比例,将其定义为有益菌所占比例,结
果如图 4所示。 图 4 表明,油井产出液中烃降解菌
密度比例增加 1倍,达到了定向激活的目标。
4􀆰 1􀆰 2  营养物见效特征
注入体系中总糖质量浓度为 2􀆰 68 g / L,图 5 显
示了微生物驱油前后总糖浓度的变化情况。 由图 5
可见:总糖浓度均维持在较低水平,说明激活剂利
用率较高。
4􀆰 1􀆰 3  代谢产物见效特征
乙酸根是内源菌发酵过程中重要的中间产物
之一,乙酸根离子浓度在一定阶段表征内源菌的生
长代谢情况。 图 6显示了微生物驱油前后乙酸根离
子浓度的变化情况。 从图 6 可以看出,乙酸根浓度
有所升高,可达 17 mg / L,表明试验区油藏中内源菌
已经得到有效激活。
92  第 3期 修建龙等:砾岩油藏内源微生物驱油动态跟踪与评价
图 4  注入及产出液中有益菌所占比例
Fig􀆰 4  Proportion of beneficial bacteria in
injection and production fluid
图 5  微生物驱油前后总糖浓度变化
Fig􀆰 5  Concentration variation of total sugar before
and after microbial oil displacement
图 7  试验区整体开发动态评价
Fig􀆰 7  Dynamic evaluation of the overall development of the experimental area
图 6  微生物驱油前后乙酸根离子浓度变化
Fig􀆰 6  Variation of acetic acid concentration before
and after microbial oil displacement
    在 H2SO4 蒽酮法测鼠李糖脂浓度方法基础
上,通过改进样品前处理方法,建立了微量鼠李糖
脂检测方法,改进方法后的鼠李糖脂检测范围为
8􀆰 6~ 77􀆰 4 mg / L。 典型井 7222 产出液中鼠李糖脂
质量浓度可达 65 mg / L,表明内源菌代谢产生了利
于驱油的生物表面活性剂。
4􀆰 2  开发动态见效特征评价
七中区开发动态跟踪分析结果如图 7 ~ 8 所示。
由图 7~ 8 可知:试验区 4 注 11 采,11 口井全部见
效,油井见效率 100%,截至 2015年 8月试验区累积
03 生  物  加  工  过  程    第 14卷 
增油 10 278 t,按递减计算增油 14 169􀆰 8 t。 从典型
井 7222受效情况来看,阶段增油 1 071 t,产液量变
化不大,产油量大幅度上升,含水率下降,含水从最
高时 95%下降到 75%,最大降幅 20%。
图 8  7222单井生产动态变化
Fig􀆰 8  Dynamic evaluation of single well production
4􀆰 3  见效特征综合评价
生化指标和生产动态的关联性是微生物驱油
见效特征的重要依据。 由于二者之间的直接相关
性不明确,无法准确评估现场试验效果,已满足不
了现场试验的及时调整。 未开展其他调整措施的
前 9个月,通过对新疆七中区现场试验过程中烃氧
化菌、微生物群落及产物变化与增油量对应关系进
行对比分析(图 9和图 10),发现烃氧化菌所占比例
与增油量相关性好,与室内驱油体系筛选评价结果
相一致,可以作为生化方面的重要评价指标。
图 9  单井有益菌菌密度对比
Fig􀆰 9  Comparison of cell density of beneficial
bacteria in single well
图 10  单井增油量对比
Fig􀆰 10  Increasing oil yield comparison in single well
5  结论
利用生化指标监测技术对新疆克拉玛依油田
七中区现场油井采出样品中微生物浓度变化、营养
物利用、产物生成进行了连续的动态监测,并对油
田现场反馈的生产动态数据进行了分析评价。 七
中区现场试验结果表明:内源菌激活期间总菌密度
增加了 102 ~ 103 个 / mL,烃氧化菌(HOB)密度最高
提至 104 个 / mL,阶段增油量 1􀆰 6万 t,阶段提高采收
率 2􀆰 3%。 试验区内源微生物整体数量和有益菌数
量及其代谢的乙酸根、鼠李糖脂表面活性剂浓度均
13  第 3期 修建龙等:砾岩油藏内源微生物驱油动态跟踪与评价
有较大幅度的提升,累积增油 10 278 t,按递减计算
增油 14 169􀆰 8 t,表明注入营养后有益菌被大量激
活,起到了良好的增油效果。 通过对比生化指标与
增油效果,烃氧化菌所占比例与增油效果有较好的
对应关系,应重点分析该指标的变化,为今后微生
物驱油效果评价提供良好的借鉴。
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(责任编辑  管珺)
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(责任编辑  荀志金)
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