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Experiment of indigenous microbe oil displacement technology in high temperature reservoir

中高温油藏内源微生物驱油现场试验



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􀆰 011
收稿日期:2016-04-02
基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)(2013AA064401)
作者简介:巴  燕(1983—),女,山东东营人,研究方向:微生物采油,E⁃mail:bayan.slyt@ sinopec.com
中高温油藏内源微生物驱油现场试验
巴  燕1,胡  婧1,刘  涛1,汪刚跃1,赵凤敏1,唐存知2,姚寒梅2,汪太杭2
(1. 中国石油化工股份有限公司 胜利油田分公司 石油工程技术研究院,山东 东营 257000;
2. 中国石油化工股份有限公司 胜利油田分公司 河口采油厂,山东 东营 257000)
摘  要:针对胜利油田中高温油藏地质、开发情况及内源微生物群落特点,从中高温(55~85 ℃)油藏 605个单元中选
定沾 3块为目标油藏区块,采用现场分阶段、逐步推进的方式实施微生物驱油试验。 现场试验跟踪分析效果表明,对
应油井产量从 38􀆰 9 t / d升高到 86􀆰 9 t / d,含水率从 93􀆰 8%下降到 89􀆰 1%;截至 2016年 3月,累计增油 3􀆰 76万 t,阶段提
高采收率 1􀆰 73%。 沾 3块油藏内源微生物被有效激活,油藏微生物多样性显著降低,与现场动态变化吻合。
关键词:中高温油藏;内源微生物驱油;现场试验;效果评价
中图分类号:TQ352        文献标志码:A        文章编号:1672-3678(2016)03-0057-06
Experiment of indigenous microbe oil displacement technology
in high temperature reservoir
BA Yan1,HU Jing1,LIU Tao1,WANG Gangyue1,ZHAO Fengmin1,
TANG Cunzhi2,YAO Hanmei2,WANG Taihang2
(1􀆰 Research Institute of Petroleum Engineering Technology,Shengli Olifield Company,Sinopec,DongYing,257000,China;
2.Hekou Oil Production Factory,Shengli Olifield Company,Sinopec,DongYing,257000,China)
Abstract:Based on the geological conditions and development history of high temperature reservoir in
ShengLi OilField and the community characteristics of the indigenous microorganisms, Zhan 3 was
screened from 605 well block in medium and high temperature reservoir. Field test was carried out by
stages.Tracking analysis showed that oil well yield was up to 86􀆰 9 t / d from original 38􀆰 9 t / d and the
water cut decrease to 89􀆰 1% from original 93􀆰 8%. Up to March 2016, cumulative incremental oil
production of Zhan 3 has been more than 3􀆰 76×104 t,the current recovery increase has been 1􀆰 73%.
Endogenous microorganism was activated in Zhan 3 reservoir.Microbial community diversity was reduced
evidently.It was tie in with the performance of oil production and injection wells.
Keywords: high temperature and salinity reservoir; endogenous microorganism flooding; field
experiment; effect evaluation
    胜利油田常规水驱开发动用地质储量 35亿 t,油
藏温度为 39~175 ℃,其中 55~95 ℃的中高温油藏占
一半以上,技术应用潜力巨大。 由于油区陆相沉积油
藏储层类型多、构造复杂、非均质严重、地层温度高,
限制了聚合物驱油技术的应用范围,存在聚驱成本
高、产出液后处理及聚合物驱后如何进一步提高采收
率等问题。 而 CO2驱、N2驱等气驱提高采收率技术因
气源等原因限制[1],仍需要继续在规模化应用和高效
率、高效益方面开展研究。 因此,研究开发油藏适应
性强、低成本、对产出液后续处理无不良影响的高采
收率潜力技术,是开发技术发展的重要研究方向。
微生物驱油技术具有油藏适应性强、成本低、
操作简便、无污染、效果好等优势,室内研究和矿场
试验方面已取得显著进展[2-6],成为油田开发后期
保持油田可持续发展的一项重要技术[7]。
针对胜利油田中高温油藏地质、开发情况及内
源微生物群落特点,笔者从中高温(55~85 ℃)油藏
605个单元中选定沾 3 块为目标油藏区块,现场分
阶段实施,考察中高温油藏内源微生物在采油过程
中的增产能力,以期进一步提高现场的采收率,同
时降低含水率。
1  中高温油藏内源微生物驱油区块
筛选
    选区油藏温度 55 ~ 85 ℃,油藏类型以整装、断
块为主,考虑后续现场实施工作,优先选择便于矿
场试验工作开展的采油厂。 以胜利油区水驱开发
油藏调查为主要基础资料,根据各区块的油藏地质
条件、开发历史及现状、井网完善程度、剩余油分布
情况及 3次采油规划情况,结合内源微生物群落结
构特点,筛选适宜区块。 最终从 605 个单元中选定
沾 3块为目标油藏区块(图 1)。
图 1  沾 3块内源微生物驱原方案部署图
Fig􀆰 1  Primary project deployment diagram of the
experiment of indigenous microbe oil
displacement technology in Zhan 3 block
该区块油藏埋藏深度 1 240 ~ 1 360 m,原始油
藏温度 63 ℃,渗透率 0􀆰 682 μm2,原油黏度 1 885
mPa·s,属中高温断块稠油油藏,具有较好的代表
性;在内源微生物驱油藏筛选标准的最佳范围之
内;目前井网较完善,有利于微生物发挥驱油作
用。 试验区 1985 年 3 月投入开发,1989 年 6 月开
始注水,历经 3 个开发阶段,2011 年微生物驱前处
于特高含水率开发、产量递减阶段,达到最低日产
油 24 t、含水率 96􀆰 1%、采出程度 25%、水驱标定
采收率 31􀆰 5%,面临含水率高、稳产难度大的开发
形势,适合开展微生物驱油现场试验。
2  微生物驱油现场试验及效果
2􀆰 1  方案实施进度
沾 3块内源微生物驱油先导试验于 2011 年 11
月开展现场实施,采用分阶段实施、逐步推进的方
式,先导试验区已完成单井试注和 3 口井注入激活
剂阶段,目前扩大到 5口水井注入激活剂阶段,方案
设计与实际完成情况如表 1所示。
2011 年 11 月开始现场试验,第一阶段为试
注阶段,时间为 2011 年 11 月至 2013 年 5 月中
旬。 试验区中心水井沾 3 更 12 注入微生物激
活剂,对应受效油井 5 口,注入方式采用周期注
入,共注入 6 轮,注入激活剂总量 450 t,注入质量
浓度为 30 g / L。
第二阶段实施时间为 2013 年 5 月下旬至 2014
年 3月。 试验区注入井扩大为 3 口(沾 3 更 12、义
古 1、义古 14),阶段累计注入微生物激活剂 2 895 t,
注入质量浓度为 30 g / L。 注入方式结合现场实施条
件,采用周期注入,每轮集中 2~3 d 注入激活剂(激
活剂 180 g / L),其余 18 d注水。
第三阶段实施时间为 2014 年 4 月至今。 试验
区注入井扩大为 5口(沾 3 更 12、义古 1、义古 14、
沾 3 X28以及沾 3 X30),阶段累计注入微生物激
活剂 3 118 t,注入质量浓度为 14 g / L。
2􀆰 2  方案实施效果
图 2 为沾 3 块微生物驱开发曲线(2011 年 9
月 2016年 2月)。 由图 2可知:在实施内源微生物
驱油期间,试验井区中除了沾 3 斜 31、沾 3 26 井
补孔非主力层、沾 3 15提液外,其他油井没有明显
改变区块产量的措施,试验期间油水井总体生产制
度平稳,因此内源微生物驱油试验前后效果可对比
性强。
85 生  物  加  工  过  程    第 14卷 
表 1  方案设计与实际完成情况表
Table 1  The scheme design and actual performance
阶段
时间 激活剂配量 / t
方案 实际 方案 实际
完成率 / %
第一阶段 12个月(15轮) 18月(6轮) 450 450 100􀆰 0
第二阶段 8个月(12轮) 11月(14轮) 2 820 2 950 104􀆰 6
第三阶段 48个月(72轮) 24月(34轮) 11 520 3 118 27􀆰 1
    2011年 11月实施第一阶段现场试验,6 个月后
见到明显效果,对应油井产量由 26􀆰 3 t / d 上升至
51􀆰 8 t / d,含水率由 96􀆰 1%下降至 92􀆰 8%。 2013 年
5 月开始第二阶段现场试验,生产井生产动态得到
进一步改善。 试验区产油量进一步升至 80􀆰 4 t / d,
综合含水率进一步下降至 89􀆰 1%。 2014 年 5 月进
入第三阶段现场试验,前期效果稳定。 2014 年 10
月份开始由于地层出砂及水井套损等问题导致区
块出现平面矛盾、层间矛盾,含水率上升。 目前日
产量 51 t / d,含水率 93􀆰 9%,仍处于有效期。
图 2  沾 3块微生物驱油开发曲线(2011年 9月—2016年 2月)
Fig􀆰 2  The producing curves of Zhan 3 block (2011⁃09⁃2016⁃02)
2􀆰 2􀆰 1  试验区综合含水率变化
将试验区内的综合含水率量的变化进行总结,
结果见表 2。 由表 2可知:实施微生物驱油后,油井
含水率显著下降。 含水率由 96􀆰 1%下降至最低
88􀆰 1%。 目前,试验区综合含水率 94%,仍在有效期
内。 第一阶段,5口井含水率由 95%下降至 87%,下
降 8%;第二阶段,12口井含水率由 91%最低下降至
88􀆰 6%,下降 2􀆰 4%,含水率上升得到有效抑制。 其
中,含水率下降的单井有 11 口,占试验区总井数的
69%。 扣除补孔换层影响,含水率下降幅度大的井,
主要位于微生物注入对应较好的构造高部位的沾
3 13、沾 3 15 等井,但 2015 年开始,含水率回返
速度较快。
2􀆰 2􀆰 2  试验区增油效果
沾 3 块试验区现场注入 4 个月后见效,与注微
生物激活剂前对比,井区开发形势明显变好。 试验
95  第 3期 巴  燕等:中高温油藏内源微生物驱油现场试验
区内油井产油量增加,截至 2016 年 3 月,累计增油
3􀆰 76×104 t。 16口油井中,11口油井见效增油,单井
增油量情况见表 3。
根据微生物驱油见效标准统计[8],目前见效井
11口,见效率 68􀆰 8%,平均单井累增油量 3 359 t,累
增油量 3􀆰 7×104 t,中心井效果好于边井。
表 2  单井含水率分类统计表
Table 2  Classification for stimulated single well water cut statistical table
含水率下
降幅度 / % 序号 见效井号 见效时间
见效前
含水率 / %
见效后
含水率 / %
对比 /

目前 /

>10
1 Z3 23 2013年 7月 97􀆰 3 72􀆰 7 -24􀆰 6 78􀆰 2
2 Z3 13 2012年 4月 94􀆰 9 79􀆰 0 -15􀆰 9 97􀆰 0
5 10
1 Z3 18 2012年 4月 74􀆰 4 65􀆰 4 -9􀆰 0 77􀆰 4
2 Z3 26 2012年 9月 77􀆰 5 70􀆰 7 -6􀆰 8 96􀆰 0
3 Z3 15 2012年 12月 97􀆰 3 90􀆰 7 -6􀆰 6 96􀆰 1
4 Z3 X33 2014年 12月 84􀆰 1 78􀆰 4 -5􀆰 7 91􀆰 5
5 Z3 X24 2012年 8月 95􀆰 9 90􀆰 4 -5􀆰 5 96􀆰 3
6 Z3 X31 2013年 11月 86􀆰 7 81􀆰 5 -5􀆰 2 转注
1 5 1 Z3 14 2014年 3月 91􀆰 8 87􀆰 6 -4􀆰 2 96􀆰 1
<1
1 Z3 1 2014年 11月 97􀆰 6 96􀆰 8 -0􀆰 8 98􀆰 2
2 Z3 X27 2013年 7月 96􀆰 7 96􀆰 1 -0􀆰 6 96􀆰 3
表 3  单井增油量统计表
Table 3  The oil production for stimulated single well statistical table
见效井号 见效时间
见效前情况 见效峰值 本月数据∗ 增油
日产液
量 / m3
日产油
量 / t
含水率 /

日产液
量 / m3
日产油
量 / t
含水率 /

日产液
量 / m3
日产油
量 / t
综合含
水率 / %
累增油
量 / t
SIZ3 1 2014年 11月 80􀆰 8 1􀆰 6 98􀆰 1 81􀆰 0 2􀆰 5 96􀆰 8 90􀆰 4 1􀆰 4 98􀆰 43     151
SIZ3 13 2012年 4月 64􀆰 1 3􀆰 2 94􀆰 9 62􀆰 5 16􀆰 5 78􀆰 8 84􀆰 1 2􀆰 6 96􀆰 88 11 619
SIZ3 14 2014年 3月 73􀆰 1 0􀆰 4 99􀆰 5 66􀆰 3 7􀆰 6 88􀆰 4 38􀆰 0 1􀆰 5 96􀆰 09 2 972
SIZ3 15 2012年 12月 99􀆰 2 2􀆰 7 97􀆰 3 159􀆰 6 16􀆰 7 89􀆰 5 83􀆰 9 3􀆰 1 96􀆰 29 2 939
SIZ3 18 2012年 4月 14􀆰 3 3􀆰 7 74􀆰 4 44􀆰 4 15􀆰 5 65􀆰 0 36􀆰 7 8􀆰 7 76􀆰 37 5 456
SIZ3 23 2013年 7月 50􀆰 1 1􀆰 4 97􀆰 3 39􀆰 0 11􀆰 2 71􀆰 1 33􀆰 9 7􀆰 1 79􀆰 00 4 882
SIZ3 26 2012年 9月 37􀆰 9 8􀆰 5 77􀆰 5 29􀆰 6 13􀆰 7 53􀆰 5 64􀆰 1 2􀆰 1 96􀆰 66 970
SIZ3 X24 2012年 8月 25􀆰 5 1􀆰 0 95􀆰 9 42􀆰 9 9􀆰 4 77􀆰 9 49􀆰 1 2􀆰 0 95􀆰 91 3 756
SIZ3 X27 2013年 7月 199􀆰 1 6􀆰 5 96􀆰 7 254􀆰 4 10􀆰 6 95􀆰 8 217􀆰 2 7􀆰 8 96􀆰 41 2 587
SIZ3 X31 2013年 11月 68􀆰 9 9􀆰 2 86􀆰 7 69􀆰 1 12􀆰 7 81􀆰 5 0 0 0 849
SIZ3 X33 2014年 12月 39􀆰 9 6􀆰 3 84􀆰 1 41􀆰 0 8􀆰 5 79􀆰 2 0 0 0 77 1
合计 11口 752􀆰 9 44􀆰 5 94􀆰 1 889􀆰 8 124􀆰 9 79􀆰 8 697􀆰 4 36􀆰 3 94􀆰 8 36 952
  注:∗是指试验区目前单井月产量。
    中心井 2口(沾 3 13、3 15):见效 2 口,见效
率 100%。 由于激活剂注入受效较为均匀,驱替面
积大,两口井位于构造高部位,剩余油饱和度高,见
效最为明显。 见效 2 ~ 4 个月后,产量上升,含水率
大幅度下降,累油效果显著。 截至 2016 年 3 月底,
累增油量 14 558 t,平均单井累增油量 7 279 t。
典型井 1———中心区典型井沾 3 13,在试验期
间的生产曲线见图 3。 由图 3 可知:试验前含水率
94􀆰 7%左右,油量 2􀆰 5 t / d;2011年 11月注入激活剂
后 3个月开始见效,至第一阶段结束,油井含水率下
降至 72􀆰 8%,日产油量上升至 15􀆰 7 t,日产油能力增
加 13􀆰 2 t;第二阶段,含水率最低下降至 66􀆰 8%,日
产油量最高到 18􀆰 8 t,目前累计增油 11 619 t(见表
3)。 2014 年底由于对应水井 Z3 N12 套损,Ed14
层不吸水,含水率急剧上升,卡封转抽无效,目前日
产液 78 t,日产油 2􀆰 6 t,含水率 97%。
06 生  物  加  工  过  程    第 14卷 
图 3  沾 3 13井生产曲线
Fig􀆰 3  Zhan 3⁃13 production curve
    边井 13口,见效 9 口,见效率 69􀆰 2%。 见效井
大多位于剩余油饱和度较低的构造腰部,见效时间
一般在 9~12个月,含水率较中心井下降速度慢,幅
度小,增油量少。 9 口井,截至目前累增油量
22 394 t,平均单井增油 2 488 t。
典型井 2———沾 3 23井的生产曲线见图 4。 由
图 4可知:第二阶段开始受效,注入 2个月见效,产量
从试验前的 1􀆰 5 t / d升高到 5􀆰 3 t / d,含水率由 97􀆰 3%
下降至 88%,下降 9􀆰 1%,增油降水效果显著;第三阶
段沾 3 X29 及沾 3 N16 注入后,沾 3 23 多向受
效,含水率最低下降至 71%。 目前生产稳定,产液 32
t / d、产油 7􀆰 3 t / d、含水率为 77􀆰 2%,累增油 4 882 t。
图 4  沾 3 23井生产曲线
Fig􀆰 4  Zhan 3⁃23 production curve
16  第 3期 巴  燕等:中高温油藏内源微生物驱油现场试验
2􀆰 2􀆰 3  生化指标检测
考察现场产出液中微生物情况,结果见图 5。
由图 5可知:现场实施后,生物多样性降低,同时目
标优势菌比例大幅升高,其中 4 种目标优势菌(甲
烷食甲基菌、假单胞菌、沙雷氏菌、无色杆菌)所占
比例由试验前的 25􀆰 1%升高到最高 97􀆰 8%。
图 5  现场产出液微生物菌浓及多样性
Fig􀆰 5  The microorganism concentration and diversity
from produced fluid of oil well
图 6 为现场产出液中优势菌与日油关系曲线。
由图 6可知:优势菌及代谢产物浓度与产量呈现明
显的正相关性,随着优势菌含量的增加,原油产量
逐渐增加。 其中,甲烷食甲基菌属古菌可以在微生
物驱油过程中产生甲烷气体,其他 3 种优势功能菌
可以在地层中产生脂肽类生物表面活性剂参与微
生物驱油过程(图 7)。
图 6  现场产出液中优势菌与日油关系
Fig􀆰 6  Relationships between dominant bacteria from
produced fluid of oil well and oil production
3  结论
沾 3区块油藏封闭性较好、井网相对完善,油藏
图 7  现场产出液中代谢产物与日油关系
Fig􀆰 7  Relationships between metabolites from produced
fluid of oil well and oil production
温度、渗透率等条件适宜,符合微生物驱油筛选的
标准;同时内源功能菌群丰富,存在不同种类的功
能微生物,且得到了有效的激活,这是现场取得明
显效果的原因。
现场试验表明微生物的生长变化过程能够与
生产动态有效对应,而且呈现明显的正相关性。
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(责任编辑  荀志金)
26 生  物  加  工  过  程    第 14卷