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􀆰 ００７
收稿日期：２０１６－０２－０４
基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）（２０１３ＡＡ０６４４０２）；国家自然科学基金（４１３７３０７４）
作者简介：田会梅（１９８９—），女，山东临沂人，博士研究生，研究方向：油藏微生物；马　 挺（联系人），教授，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｔｉｎｇｍａ＠ ｎａｎｋａｉ．ｅｄｕ．ｃｎ
新型稠化缓释营养剂的优化及其驱油潜力评价
田会梅１，高配科１，代学成２，李　 彦１，王燕森１，王红波２，李国强１，马　 挺１
（１． 南开大学 生命科学学院 分子微生物学与技术教育部重点实验室，天津 ３０００７１；
２． 新疆油田实验检测研究院，新疆 克拉玛依 ８３４０００）
摘　 要：基于当前内源微生物驱油技术研发和矿场应用现状，开发能够提供并延缓释放微生物营养、调堵高渗透层
双重作用的新型激活剂体系，从而解决内源微生物驱油过程中营养剂随驱替液过快采出的问题。 物理模拟驱油实
验表明，该稠化缓释营养剂能够显著激活内源微生物和功能菌群，使总体菌密度提升 ２～３个数量级，并联填砂管岩
心驱油效率提高 ２１􀆰 ８％，单只岩心最大提高约 ５３􀆰 ７％，具有较强的应用潜力。 该研究对內源微生物驱油技术的应
用具有参考价值。
关键词：内源微生物驱油；物理模拟实验；稠化缓释营养剂；驱油效率
中图分类号：ＴＥ３５７􀆰 ９　 　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 　 文章编号：１６７２－３６７８（２０１６）０３－００３３－０６
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｖｉｓｃｏｕｓｌｙ ｓｌｏｗ⁃ｒｅｌｅａｓｅ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ａｎｄ ｏｉｌ
ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
ＴＩＡＮ Ｈｕｉｍｅｉ１，ＧＡＯ Ｐｅｉｋｅ１，ＤＡＩ Ｘｕｅｃｈｅｎｇ２，ＬＩ Ｙａｎ１，ＷＡＮＧ Ｙａｎｓｅｎ１，
ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇｂｏ２，ＬＩ Ｇｕｏｑｉａｎｇ１，ＭＡ Ｔｉｎｇ１
（１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｋａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，
Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｏｉｌ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｋａｒａｍａｙ ８３４０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｄｉｇｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｏｉｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ （ＭＥＯＲ） ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ
ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｏｕｔｆｌｏｗ ｏｆ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ
ａｇｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｏｉｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ， ｗｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ
ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈａｔ ｈａｓ ｄｕａｌ ｒｏｌｅ ｉｎ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｂｕｔ ｓｌｏｗｌｙ ｒｅｌｅａｓｉｎｇ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｌｕｇｇｉｎｇ ｈｉｇｈ
ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｌａｙｅｒ ｏｆ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ． Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｅｌｌｅｄ ｓｌｏｗ⁃
ｒｅｌｅａｓｅ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ ａｇｅｎｔ ｃｏｕｌｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｓｔｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ
ｍｉｃｒｏｂｅｓ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｂｙ ２ ｔｏ ３ ｏｒｄｅｒｓ ｏｆ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ２１􀆰 ８％ ａｎｄ ５３􀆰 ７％ ｉｎ ｐａｒａｌｌｅｌ ｓａｎｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｔｕｂｅ ｃｏｒｅ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃｏｒｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｅｌｌｅｄ ｓｌｏｗ⁃ｒｅｌｅａｓｅ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ
ａｇｅｎｔ ｈａｓ ａ ｓｔｒｏｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＭＥＯＲ． Ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｏｍｅ
ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ＭＥＯＲ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｉｎｄｉｇｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｏｉｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ； ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；
ｖｉｓｃｏｕｓｌｙ ｓｌｏｗ⁃ｒｅｌｅａｓｅ ｎｕｔｒｉｅｎｔ；ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
　 　 石油资源是一种不可再生资源，目前主要的驱
油技术有注水驱油技术、化学驱油技术和微生物驱
油技术，其中微生物驱油技术具有低成本性、环境
友好性、高适应性等优点。 内源微生物采油技术是
通过激活油藏中的微生物，利用其本身及其代谢活
动来提高原油采收率的一项综合性技术［１］。 自从
内源微生物驱油现场实施以来，油井采出液含水上
升的现象得到有效抑制［２］，但仍存在营养剂随驱替
液过快采出、增油量不明显等现象。 激活内源微生
物所用的培养基具有快速激活微生物的特点，但是
由于培养基中所使用的是速效碳源，溶液的黏度很
低，所以目前所用营养剂具有快速流出并且时效性
较短的缺点。 此外，激活剂在矿场注剂过程中迅速
随采出液被采出，这表明：①油藏地下存在水驱推
进速度快的大孔道或水淹层，非均质性严重［３］；
②营养剂可能未波及残余油较多的低渗透层，而这
部分内源微生物可能未被激活。
为此，本研究对试验油藏孔隙结构进行了具体
分析，开展了新型稠化并缓释的营养剂筛选实验，
以解决之前营养剂时效性短和黏度低的问题，达到
长效激活内源微生物的目的。 稠化缓释营养剂是
稠化剂和缓释剂按一定比例配伍成的新型激活剂
体系，具有提供并延缓释放微生物营养和调堵高渗
透层双重作用的优点。 同时，该营养剂还具有以下
特点：一定的黏度；良好的假塑性；可携带颗粒状缓
释激活剂进入地层；可被部分内源微生物降解，生
成的还原性单糖可激活大量的内源微生物。
本研究中，笔者在优化的激活剂基础上，对稠化
缓释营养剂的流变性能和溶液增黏性能进行了分析，
通过对地层水中微生物激活实验和物理模拟驱油实
验［４－５］，对其驱油效率和激活内源微生物机理进行研
究，以期为内源微生物驱油技术的应用提供参考。
１　 材料与方法
１􀆰 １　 材料与仪器
１􀆰 １􀆰 １　 实验材料
原油和地层水均来自于新疆油田六中区块
Ｔ６１９５油井，取出并密封后于 ４ ℃低温保存。 六中区
油藏的温度为 ２２􀆰 ６ ℃，原油为脱水原油，黏度 ３３􀆰 １
ｍＰａ·ｓ （ＬＶＤＶ Ⅲ，６ 转，０ 号转子，２２ ℃）；地层水是
油水分离后去除原油的水，地层水为 ＮａＨＣＯ３型。
１􀆰 １􀆰 ２　 生化材料
（ＮＨ４） ２ＨＰＯ４、ＮａＮＯ３、葡萄糖、Ｎａ２ＳＯ４、ＭｇＳＯ４、
ＮａＣｌ，均为分析纯；蛋白胨、糖蜜粉，生化试剂；生物
多糖，石油级；纤维素颗粒（７５ μｍ），以上生化材料
均为市售。
１􀆰 １􀆰 ３　 实验设备
ＳＢＡ ４０Ｃ型生物传感分析仪，山东省科学院
生物研究所；黏度计、Ｍａｓｔｅｒ Ｃｙｃｌｅｒ 梯度 ＰＣＲ 仪，
Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ 公司； Ｂｉｏ⁃Ｒａｄ 实时荧光定量 ＰＣＲ 仪、
ＧｅｌＤｏｃ ２０００凝胶成像系统，Ｂｉｏ⁃Ｒａｄ公司。
１􀆰 ２　 实验方法
１􀆰 ２􀆰 １　 纤维素剂降解性能实验
在 ２５０ ｍＬ 三角瓶中加入 １％纤维素颗粒，实验
组（Ｅ）中添加 １００ ｍＬ 地层水，对照组（Ｃ）添加 １００
ｍＬ蒸馏水，其中实验组和对照组均设 ６ 组，每组 ３
个平行，２２ ℃条件下 １２０ ｒ ／ ｍｉｎ摇床培养 ３０ ｄ，每隔
５ ｄ取一组，将发酵液在 ５ ０００ ｒ ／ ｍｉｎ离心 １０ ｍｉｎ，去
掉上清，称量并计算出平均沉淀的质量，分别将实
验组和对照组设为 ＥＸ和 ＣＸ，通过计算 ＥＸ ／ ＣＸ ×
１００％，得出纤维素的降解速率。
发酵液中葡萄糖的含量测定按照 ＳＢＡ ４０Ｃ 型
生物传感分析仪说明书进行，每次进样量设为 ２０
μＬ，３个平行，计算平均值。
１􀆰 ２􀆰 ２　 物理模拟驱油实验条件
①填砂管岩心：其大小为（２􀆰 ５ ～ ４􀆰 ５） ×（３０ ～ ４４
ｃｍ），其渗透率（Ｋｇ）分别为 ０􀆰 ５、１􀆰 ０ 和 ２􀆰 ０ μｍ２。
②试验温度：２２ ℃。 ③驱油段塞：六中区 Ｔ６１９５ 井产
出水配制。 ④注入速率：１ ｍＬ ／ ｍｉｎ。 ⑤激活配方
（ｇ ／ Ｌ）： 稠化缓释营养剂 ５＋糖蜜粉 ５＋（ＮＨ４）２ＨＰＯ４
１＋ＮａＮＯ３ ３。
１􀆰 ２􀆰 ３　 物理模拟驱油实验程序
测岩心气相渗透率→岩心抽真空饱和地层
水→测水相渗透率→岩心造束缚水（饱和度 ２０％）
→饱和原油→老化 ３ ｄ→水驱至含水 ９８％→注段塞
→关闭模型恒温培养 ７ ｄ→后续水驱至含水率大于
９８％，同时测量出口端产气量（如计量管无法计量
时，分批次计量累加）。
１􀆰 ２􀆰 ４　 物理模拟驱油实验方案
１）激活配方注入量优化（ＰＶ，ｐｏｒｏｕｓ ｖｏｌｕｍ，孔
隙体积）
Ａ、注入 ０􀆰 ２ ＰＶ激活剂，０􀆰 ５ μｍ２和 ２ μｍ２并联；
Ｂ、注入 ０􀆰 ４ ＰＶ激活剂，０􀆰 ５ μｍ２和 ２ μｍ２并联。
２）最佳注入量下的驱油效果评价
Ｃ、最佳注入量激活剂，１􀆰 ０ μｍ２和 ２ μｍ２岩心并
联（低渗 Ｃ１，高渗 Ｃ２）；Ｄ、最佳注入量激活剂，１ 支
４３ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １４卷　
０􀆰 ５ μｍ２单岩心（低渗）；Ｅ、最佳注入量激活剂，１ 支
２ μｍ２单岩心（高渗）。
１􀆰 ２􀆰 ５　 驱替液样品采集及基因定量
收集并检测注入前及培养后水驱约 １０ ｍＬ 的驱
替液，分别标记为 Ａ、Ｂ、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ、Ｅ、ＣＫ，提取基因
组，应用实时荧光定量 ＰＣＲ［６－７］的方法检测驱替液中
总菌、烃氧化菌（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ⁃ｏｘｉｄｉｚｉｎｇ ｂａｃｔｅｒｉａ，ＨＯＢ）
以及硫酸盐还原菌（ｓｕｌｆａｔｅ⁃ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｂａｃｔｅｒｉａ）的丰度
变化（表 １），厌氧发酵菌（ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｂａｃｔｅｒｉａ，ＦＭＢ）
的丰度变化通过细菌测试瓶法检测。 测试瓶检测是
利用绝迹稀释原理对细菌进行定量的一种方法［８］，通
过将样品在测试瓶中进行逐步稀释，每个稀释度设 ２
个平行，并观察在不同稀释度下 ＦＭＢ的生长状况，按
照二次重复测数统计表计算 ＦＭＢ的具体数量。
表 １　 功能菌荧光定量所用引物、ＰＣＲ扩增体系与扩增条件
Ｔａｂｌｅ １　 Ｐｒｉｍｅｒｓ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ａｎｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａ
（ａ）
功能菌 基因 引物名称 引物序列（５′→３′） 长度 ／ ｂｐ
总菌 １６Ｓ ｒＲＮＡ
８Ｆ ＡＧＡＧＴＴＴＧＡＴＣＣＴＧＧＣＴＣＡＧ
３３８Ｒ ＧＣＴＧＣＣＴＣＣＣＧＴＡＧＧＡＧＴ
３３０
ＨＯＢ ａｌｋＢ
ａｌｋＢｗｆ ＡＡＹＣＡＮＧＣＮＣＡＹＧＡＲＣＴＮＧＧＶＣＡＹＡＡ
ａｌｋＢｗｒ ＧＣＲＴＧＲＴＧＲＴＣＨＧＡＲＴＧＮＣＧＹＴＧ
５５０
ＳＲＢ ｄｓｒＢ
ＤＳＲｐ２０６０Ｆ ＣＡＡＣＡＴＣＧＴＹＣＡＹＡＣＣＣＡＧＧＧ
ＤＳＲ４Ｒ ＧＴＧＴＡＧＣＡＧＴＴＡＣＣＧＣＡ
３５０
（ｂ）
基因 ＰＣＲ扩增体系（２０ μＬＰＣＲ体系） ＰＣＲ扩增程序（４０个循环）
１６Ｓ ｒＲＮＡ
１０ μＬ ２×ＢｅｓｔａｒＴＭ ＳｙｂｒＧｒｅｅｎ ｑＰＣＲ Ｍａｓｔｅｒｍｉｘ；
０􀆰 ５ μＬ １０ μｍｏｌ ／ Ｌ上下游引物；
１ μＬ模板 ＤＮＡ；
８ μＬ ｄｄＨ２Ｏ
９５ ℃ 　 ３０ ｓ；
５５ ℃ 　 ３０ ｓ；
７２ ℃ 　 ３０ ｓ；
８０ ℃ 　 １０ ｓ采集荧光信号
ａｌｋＢ
１０ μＬ ２×ＢｅｓｔａｒＴＭ ＳｙｂｒＧｒｅｅｎ ｑＰＣＲ Ｍａｓｔｅｒｍｉｘ；
２ μＬ １０ μｍｏｌ ／ Ｌ上下游引物；
１ μＬ模板 ＤＮＡ；
５ μＬ ｄｄＨ２Ｏ
９５ ℃ 　 ４５ ｓ；
５７ ℃ 　 ６０ ｓ；
７２ ℃ 　 ４５ ｓ；
８０ ℃ 　 １０ ｓ采集荧光信号
ｄｓｒＢ
１０ μＬ ２×ＢｅｓｔａｒＴＭ ＳｙｂｒＧｒｅｅｎ ｑＰＣＲ Ｍａｓｔｅｒｍｉｘ；
１ μＬ １０ μｍｏｌ ／ Ｌ上下游引物；
１ μＬ模板 ＤＮＡ；
７ μＬ ｄｄＨ２Ｏ
９５ ℃ 　 ４５ ｓ；
５５ ℃ 　 ６０ ｓ；
７２ ℃ 　 ４５ ｓ；
８０ ℃ 　 １０ ｓ采集荧光信号
２　 结果与讨论
２􀆰 １　 稠化缓释营养剂的性能研究
２􀆰 １􀆰 １　 缓释营养剂的组成
新型稠化缓释营养剂为粉剂制品，主要由生物
多糖、纤维素颗粒（７５ μｍ）和矿物质（Ｎ、Ｐ）按一定
比例配伍组成。 生物多糖是一类由微生物代谢产
生的多聚糖，具有高黏度以及良好的悬浮性，可同
时作为悬浮剂和激活剂。 纤维素是一种是由葡萄
糖组成的大分子多糖，不溶于水和一般的有机溶
剂，具有较强的稳定性，因此经常被用作调剖剂［９］，
选择性封堵油藏地层的大孔道。 此外，纤维素随注
入水进入油藏地层后会被嗜纤维菌以及食酸菌等
降解利用，其降解产物可作为碳源激活地层深处微
图 １　 纤维素降解曲线
Ｆｉｇ􀆰 １　 Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｄｅｇｒａｄｉｎｇ
生物，是一种理想的缓释营养剂，其缓释作用如图 １
所示。由图 １可知：纤维素降解发生在第 １５天之后，
５３　 第 ３期 田会梅等：新型稠化缓释营养剂的优化及其驱油潜力评价
但是葡萄糖的含量上升发生在第 ２０天之后，而且上
升的幅度相较纤维素的降解量来说很小，这主要是
由于生成的单糖多被油藏内源微生物利用，因此发
酵液中检测到的残糖量很低。
２􀆰 １􀆰 ２　 稠化缓释营养剂配伍实验
在 １００ ｍＬ 的蒸馏水中加入 ０􀆰 ５０、１􀆰 ００ ｇ ／ Ｌ
的纤维素颗粒，在 ０􀆰 ０５、０􀆰 １０、０􀆰 １５ 和 ０􀆰 ２０ ｇ ／ Ｌ
的生物多糖的质量浓度下，观察纤维素颗粒在 ２
ｈ 内的沉降状况，每组配伍比例设定 ３ 个平行，以
０ ｈ和 ２ ｈ 后量筒底部沉降的纤维素颗粒的平均
厚度（ ｃｍ）为指标，确定两者的最优配伍比例，结
果见表 ２。 由表 ２ 可知，０􀆰 ２０ ｇ ／ Ｌ 的生物多糖和
０􀆰 ５０ ｇ ／ Ｌ的纤维素颗粒混配悬浮效果最好，经过
２ ｈ 的沉降之后，纤维素颗粒沉淀最少，因此确定
该稠化缓释营养剂中生物多糖和纤维素颗粒的
配伍比例为（１ ∶ ２􀆰 ５） 。
表 ２　 生物多糖和纤维素颗粒的混配对沉降的影响
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ
ρ（纤维素颗粒） ／
ρ（生物多糖）
ｄ（纤维素沉降） ／ ｃｍ
０ ｈ ２ ｈ
ρ（纤维素颗粒） ／
ρ（生物多糖）
ｄ（纤维素沉降） ／ ｃｍ
０ ｈ ２ ｈ
０􀆰 ０５ ／ ０􀆰 ５０ ０􀆰 １０±０􀆰 ００ ０􀆰 ５０±０􀆰 ０８ ０􀆰 ０５ ／ １􀆰 ００ ０􀆰 １０±０􀆰 ００ ０􀆰 ８７±０􀆰 １０
０􀆰 １０ ／ ０􀆰 ５０ ０􀆰 ０５±０􀆰 ００ ０􀆰 ３８±０􀆰 ０７ ０􀆰 １０ ／ １􀆰 ００ ０􀆰 １５±０􀆰 ０３ ０􀆰 ４６±０􀆰 ０４
０􀆰 １５ ／ ０􀆰 ５０ ０􀆰 ００±０􀆰 ００ ０􀆰 ２０±０􀆰 ０２ ０􀆰 １５ ／ １􀆰 ００ ０􀆰 ０５±０􀆰 ００ ０􀆰 ２８±０􀆰 ０２
０􀆰 ２０ ／ ０􀆰 ５０ ０􀆰 ００±０􀆰 ００ ０􀆰 １０±０􀆰 ００ ０􀆰 ２０ ／ １􀆰 ００ ０􀆰 ００±０􀆰 ００ ０􀆰 １５±０􀆰 ００
２􀆰 １􀆰 ３　 稠化缓释营养剂的黏度性能
常温下，以六中区地层水配制不同浓度的稠化
缓释营养剂，在 ２２ ℃、６１号转子下，转速为 ５０ ｒ ／ ｍｉｎ
的条件下检测不同浓度稠化缓释营养剂的黏度变
化，结果见图 ２。 由图 ２可知：稠化缓释营养剂浓度
与溶液黏度成正相关性，当稠化营养剂质量浓度为
６ ｇ ／ Ｌ时，溶液黏度接近 ２００ ｍＰａ·ｓ，并且随浓度的
升高呈现逐渐上升的趋势。 稠化缓释营养剂在油
田注水开发中作为驱替相，其黏度升高可以显著降
低油水相流度比，从而提高驱替相的波及体积，使
得营养剂能够渗透到油藏储层中的低渗层，有效地
激活这部分储层中的微生物，解决了营养剂随注入
水迅速流出的难题，在提高原油采收率过程中具有
重要意义。
图 ２　 稠化缓释营养剂含量与溶液黏度关系
Ｆｉｇ􀆰 ２　 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｇｅｌｌｅｄ ｓｌｏｗ⁃ｒｅｌｅａｓｅ
ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ ａｇｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｌｉｑｕｏｒ
２􀆰 ２　 稠化缓释营养剂驱油潜力评价
２􀆰 ２􀆰 １　 激活配方最优注入量优化
根据六中区地层水的营养特征，组成适合六中
区油藏内源微生物生长的激活剂（ｇ ／ Ｌ）：稠化缓释
营养剂 ５＋糖蜜粉 ５＋（ＮＨ４） ２ＨＰＯ４ １＋ＮａＮＯ３ ３。 高、
低渗透填砂管的渗透率级差为 ４ 倍，且都是均质岩
心，并联之后，形成非均质岩心，脱水原油黏度 ３３􀆰 １
ｍＰａ·ｓ，油水黏度比为 ３３。 采用常规的水驱方法注
入激活剂，在水驱之初，受油水黏度比和渗透率的
影响，只是高渗透管在驱油，低渗透管没有启动，随
着驱替的进行，压力逐渐增加，低渗透管逐渐启动，
但是水驱油（水）少，水驱直至注入水在高渗透管突
破（见水），出油量仍然不高。 水驱至含水率 ９８％时
转注稠化缓释营养剂，由于浓度不高，压力起升速
度不快，随着注入量的增加，压力升高幅度加快。
停注并放置 ７ ｄ，再次水驱时，高渗透管由于稠化缓
释营养剂的堵塞，启动了低渗透管驱油。
对比 ０􀆰 ４ ＰＶ和 ０􀆰 ２ ＰＶ驱油效果，结果见图 ３。
由图 ３ 可知：０􀆰 ４ ＰＶ 注入量的驱油效率比 ０􀆰 ２ ＰＶ
高 ２􀆰 ６１％，从注入的稠化缓释营养剂量方面看，
０􀆰 ４ ＰＶ偏多，但从高渗透管注入稠化缓释营养剂放
置后不出油或出油少来看，这 ２􀆰 ６１％的驱油效率增
量主要是微生物（产酸、气体、代谢物等）的效果。
从压力变化上看，注入的稠化缓释营养剂会有一部
分进入低渗透管中，尽管量少，但是会产生一定的
堵塞效果，因而压力下降幅度较慢，随着注入水的
６３ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １４卷　
冲刷和微生物的作用，压力下降，但是注入量多的
０􀆰 ４ ＰＶ压力持续的时间长。 因此，稠化营养剂的注
入首先是对高渗透部分的封堵，结果是扩大了波及
体积，使原来注入水未波及的区域被启动。
综合来看，０􀆰 ４ ＰＶ 的效果好一些，这里有“调”
的效果，更有“驱”的效果。
图 ３　 注入 ０􀆰 ４ ＰＶ和 ０􀆰 ２ ＰＶ稠化缓释营养剂驱油效果图
Ｆｉｇ􀆰 ３　 Ｆｌｕｓｈｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｇｅｌｌｅｄ ｓｌｏｗ⁃ｒｅｌｅａｓｅ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ ａｇｅｎｔ ａｔ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ ０􀆰 ４ ＰＶ ａｎｄ ０􀆰 ２ ＰＶ
２􀆰 ２􀆰 ２　 最优注入量下激活剂驱油效果评价
将新型稠化缓释营养剂溶液以 １ ｍＬ ／ ｍｉｎ 的速
率注入并联填砂管岩心 １ 和 ２，同时观察注入量和
注入压力变化，并联填砂管岩心注入稠化缓释营养
剂，结果见表 ３。 由表 ３可知：注入稠化缓释营养剂
前，水驱压力只有 ０􀆰 ００２ ＭＰａ，由于高低渗透率差
异，并联岩心中只有 １＃岩心出水 １０ ｍＬ，２＃岩心没有
出水；注入稠化营养剂后注水压力由 ０􀆰 ００２ ＭＰａ 快
速升高到 ０􀆰 １０８ ＭＰａ，再升高到 ０􀆰 １６５ ＭＰａ， ２＃岩心
开始出水，在注入稠化营养剂后水驱 ０􀆰 ３ ＰＶ 时，１＃
和 ２＃的出水量是非常接近的，在此后至实验结束，
１＃岩心的出水量有所增加。 这说明稠化营养剂的注
入封堵了高渗透岩心，改善了流量在高低渗透率岩
心中的分配；此期间的注入压力并没有明显的增
加，而是趋于平稳，也说明稠化营养剂具有良好的
注入性能和封堵性。 同时，测量出口端驱替液，计
算出在并联岩心模拟中该稠化缓释营养剂提高原
油采收率达到 ２１􀆰 ８％，而在单只岩心中，低渗透率
的岩心相较于高渗透率的岩心采收率提高程度要
高，其采收率分别提高了 ５３􀆰 ７％和 １３􀆰 ８％。 高低渗
岩心采收率差异主要是由激活剂的选择性调剖能
力和滞留时间决定的，由于高低渗的差异，营养剂
会优先封堵大孔道，使注入水大部分流入低渗岩
心，促使其中的原油被驱出。 此外，部分营养剂会
流入低渗岩心，激活其中的内源微生物，因此其采
收率提高的程度较高渗的相对要高。
表 ３　 稠化缓释营养剂填砂管岩心封堵率实验
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｓａｎｄ ｐａｃｋ ｐｌｕｇｇｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｇｅｌｌｅｄ ｓｌｏｗ⁃ｒｅｌｅａｓｅ ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ ａｇｅｎｔ
岩心号 长度 ／ｃｍ
直径 ／
ｃｍ
孔隙体
积 ／ ｍＬ
孔隙度 ／
％
含油饱
和度 ／ ％
水相渗
透率 ／ μｍ２
水驱采
收率 ／ ％
营养剂流
出量 ／ ｍＬ
采收率 ／ ％
最终 提高值 平均
１ ３０ ２􀆰 ５ ６３􀆰 ６ ４６􀆰 ９ ６６ １􀆰 １７０ ５ ０ ４５ ４０ ２１􀆰 ８
２ ３０ ２􀆰 ５ ６１􀆰 ４ ４５􀆰 ３ ６１ ７􀆰 ６６９ ４７􀆰 ８ １３ ５１􀆰 ３ ３􀆰 ５ ２１􀆰 ８
３ ３０ ２􀆰 ５ ６８􀆰 ４ ４６􀆰 ４ ６２ １􀆰 １０６ ６􀆰 ７ １ ６０􀆰 ４ ５３􀆰 ７ —
４ ３０ ２􀆰 ５ ６３􀆰 １ ４２􀆰 ８ ６４ ８􀆰 ８４６ ５５􀆰 ６ ５０ ６９􀆰 ４ １３􀆰 ８ —
　 注：１和 ２号一组并联岩心；３和 ４号为单只岩心。
２􀆰 ３　 驱替液微生物激活效果评价
采用绝对定量的方法，对驱替液中的总菌、
ＨＯＢ、ＦＭＢ和 ＳＲＢ进行定量检测。 总菌的密度大小
能够反映出该缓释营养剂的整体激活效果，ＨＯＢ 是
油藏烃降解菌，这类细菌利用烃类物质以及原油进
行生长代谢［１０］，产生生物表面活性剂和生物乳化剂
改变原油的流动性［１１］，同时会将烃类物质降解成小
分子有机酸、乙醇和脂肪酸等物质；ＦＭＢ 可以降解
原油代谢产生小分子有机酸、有机溶剂以及 Ｈ２和
ＣＯ２等气体［１２］，部分 ＦＭＢ可代谢产生黏性物质或者
７３　 第 ３期 田会梅等：新型稠化缓释营养剂的优化及其驱油潜力评价
聚合物来封堵地层中的大孔道，提高注入水的波及
体积；ＳＲＢ是一类可以将硫酸盐、亚硫酸盐和硫代
硫酸盐等还原为 Ｈ２Ｓ，从而在采油过程的多个方面
产生危害的有害菌［１３－１４］，因此通过这几类功能菌的
丰度变化便可以看出激活剂的激活效果。 定量结
果如图 ４所示。
图 ４　 驱替液中功能菌的丰度测定
Ｆｉｇ􀆰 ４　 Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｂａｃｔｅｒｉａ
ａｂｕｎｄａｎｃｅ ｉｎ ｄｉｓｐｌａｃｉｎｇ ｆｌｕｉｄｓ
由图 ４可知：经激活剂激活后，所有样品的总菌
密度均大于 １０６ 个 ／ ｍＬ，超出本底 ２ ～ ３ 个数量级，同
时培养后ＨＯＢ和 ＦＭＢ有不同程度的提高，大约在１～
３个数量级，而 ＳＲＢ 则呈现下降趋势，这证明内源微
生物被激活，缓释营养剂能够有效地激活内源微生
物，达到提高石油采收率的效果。 此外，通过比较高
低渗透率样品的菌密度变化发现，低渗透率的菌密度
总体提升程度较高，与其具有较高的石油采收率相吻
合，这也进一步证实了该新型缓释营养剂具有激活内
源微生物和封堵油藏大孔道的特点，在提高石油采收
率方面具有很重要的研究意义。
３　 结论
探索出一种新型的稠化缓释营养剂，其组成为
生物多糖和纤维素颗粒，配伍比例为 １ ∶ ２􀆰 ５，该营养
剂同时具有激活和调剖的性能。
通过物理模拟驱油实验得出该稠化缓释营养
剂最佳注入量为 ０􀆰 ４ ＰＶ，此时其具有较好的激活功
能以及调剖功能。
　 　 该新型的稠化缓释营养剂使并联填砂管岩心
驱油效率提高 ２１􀆰 ８％， 单只岩心最大提高约
５３􀆰 ７％，具有较强的应用潜力。
该稠化缓释营养剂能够有效激活内源微生物，
使总体菌密度和功能菌密度提升 １～３个数量级。
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（责任编辑　 荀志金）
８３ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １４卷