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 ０３ ０１０
收稿日期：２０１６－０１－１５
基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）（２０１３ＡＡ０６４４０１）
作者简介：谭晓明（１９８３—），女，山东烟台人，研究方向：微生物采油，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｔａｎｘｉａｏｍｉｎｇ．ｓｌｙｔ＠ ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｍ
中高温油藏微生物单井激活现场试验
谭晓明１，林军章１，唐存知２，毛 源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微生物群落结构特点，开展室内模拟试验，对耐高温激活剂进行筛选和性能评
价。 室内筛选出的激活剂适应温度范围在 ６０ ℃以上，该激活体系与稠油作用后乳化分散效果显著，激活后菌密度
从 １ ３×１０５ 个 ／ ｍＬ增至 ３×１０７ ～４×１０７ 个 ／ ｍＬ，气压达到 ０ ０５ ＭＰａ以上，原油乳化指数达到 ９０％以上。 根据室内模
拟条件，对中高温油藏单井进行现场激活试验，开井后，总菌密度由激活前的 １０４ ～１０５ 个 ／ ｍＬ增至 ３ ２×１０７ 个 ／ ｍＬ，
在有效期 １３６ ｄ内，单井累计增油超过 １８０ ｔ，含水率降低约 １５％。 试验证明，室内筛选出的激活剂可以激活中高温
油藏內源微生物，提高单井产油量，为实施中高温油藏微生物驱油提供理论依据和技术支持。
关键词：中高温；油藏微生物；激活剂；单井激活
中图分类号：ＴＥ３２＋ ７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－３６７８（２０１６）０３－００５３－０４
Ｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｓｉｎｇｌｅ ｗｅｌｌ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｉｎｍｉｄｄｌｅ ａｎｄ
ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ
ＴＡＮ Ｘｉａｏｍｉｎｇ１，ＬＩＮ Ｊｕｎｚｈａｎｇ１，ＴＡＮＧ Ｃｕｎｚｈｉ２，ＭＡＯ Ｙｕａｎ２
（１ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｇｌｉ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｉｎｏｐｅｃ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ ２５７０００，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｈｅｋｏｕ Ｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｓｈｅｎｇｌｉ Ｏｌｉｆｉｅｌｄ ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｉｎｏｐｅｃ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ ２５７０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ
ｉｎ Ｓｈｅｎｇｌｉ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ，ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｔｅｓｔ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｓｃｒｅｅｎ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｈｉｇｈ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ａｃｔｉｖａｔｏｒ． Ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｏｒ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｉｎ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ６０ ℃， ｔｈｅ
ｅｍｕｌｓｉｆｙｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅａｃｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅａｖｙ ｏｉｌ，ｔｈｅ
ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｂａｃｔｅｒｉａ ｃｏｕｎｔ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ １ ３ × １０５ ｃｅｌｌ ／ ｍＬ ｔｏ ３ × １０７⁃４ × １０７ ｃｅｌｌ ／ ｍＬ ａｎｄ ｔｈｅ ａｉｒ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅａｃｈｅｄ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ０ ０５ ＭＰａ，ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｒｅａｃｈｅｄ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ９０％．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｔｏ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｗｅｌｌ ｗａｓ ｃａｒｒｅｉｄ ｏｕｔ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｉｌ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ，ａｆｔｅｒ ｏｐｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｗｅｌｌ，ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ １０４⁃１０５ ｃｅｌｌ ／ ｍＬ ｔｏ ３ ２×
１０７ ｃｅｌｌ ／ ｍＬ，ｓｉｎｇｌｅ ｗｅｌｌ ｏｉｌ ｙｉｅｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １８０ ｔ，ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ａｂｏｕｔ １５％．
Ｔｅｓｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ａｇｅｎｔｓ ｃｏｕｌｄ ａｃｔｉｖａｔｅ ｔｈｅ ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏｂｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ， ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｏｉｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｗｅｌｌ， ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ａｎｄ
ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｉｌ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｏｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｄｄｌｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； ｒｅｓｅｒｖｉｏｒ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ； ａｃｔｉｖａｔｏｒ； ｓｉｎｇｌｅ ｗｅｌｌ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ
微生物单井激活技术是向油藏中注入经过筛
选的激活剂，有选择性地激活其中对提高采收率有
益的微生物，并限制对油田开发有害的微生物，让
有益微生物高效代谢并产生大量代谢产物，裂解重
质烃类和石蜡等，改善原油的流动性能，从而提高
单井吞吐产量的采油技术［１－４］。 该技术具有适应范
围广、操作简便、成本较低等优点［５］，受到国内外有
关研究机构和油田的广泛重视。 国内外研究证明
油藏中存在的微生物具有复杂性和多样性，但是由
于油藏中营养含量的限制，微生物数量普遍偏
少［６－８］。 胜利油田常规水驱开发动用地质储量 ３５
亿 ｔ，油藏温度范围在 ３９ ～ １７５ ℃，其中 ５５ ～ ９５ ℃的
中高温油藏占一半以上，在这些中高温油藏中，微
生物种类少，活性低［９－１０］。
本文中，笔者针对胜利油田中高温油藏区块的
油藏条件进行不同激活剂的单井激活分析研究，以
期筛选出适合中高温油藏的激活剂，同时对现场单
井激活效果进行跟踪分析，为实施中高温油藏微生
物驱油提供理论依据和技术支持。
１ 材料与方法
１ １ 材料与仪器
１ １ １ 样品采集
样品来源为胜利油田中高温油藏油水井和
稠油。
１ １ ２ 仪器设备
生化培养箱，江苏海安实验仪器厂；振荡培养
箱，哈尔滨东联电子技术有限开发公司；ＡＵＶＯＮ 细
菌计数板，东西仪（北京）科技有限公司；漩涡振荡
器，合肥艾本森科学仪器有限公司；电子分析天平，
上海奥豪斯有限公司。
１ ２ 实验方法
１ ２ １ 培养方法
好氧培养：６０ ℃、１８０ ｒ ／ ｍｉｎ摇瓶培养。
厌氧培养：６０ ℃厌氧瓶静置培养。
１ ２ ２ 测定方法
总菌数测定：通过细菌计数板进行显微计数法。
乳化性能测定：取一试管，加 ５ ｍＬ 柴油和 ５ ｍＬ
激活剂溶液，通过漩涡振荡器振荡 ２ ｍｉｎ，测量乳化
液在油相中所占的体积百分数。
气压测定：用压力表测定气压。
１ ２ ３ 激活剂的筛选
微生物生长所需的营养体系中的 Ｃ、Ｎ、Ｐ 的理
论比值（质量比）为 １００ ∶ １０ ∶ １，所以碳源是微生物
生长所需的关键。 根据不同的碳源，在高温条件下
培养，通过显微计数法，以总菌密度为指标，初步筛
选与中高温油藏具有良好配伍性的激活剂。
１ ２ ４ 激活剂激活效果评价
中高温油藏地层水中添加激活效果好的激活
剂后，分别在高温条件下进行好氧和厌氧培养，对
激活前后內源菌总菌密度的变化、原油乳化作用及
厌氧条件下产气方面进行分析，评价激活剂激活
效果。
１ ２ ５ 微生物单井激活现场效果
施工步骤如下：①注入微生物激活剂前，进行
油井产出液取样；②停抽，紧固井口各部件，并重新
换井口盘根；③抽油机停抽，把抽油机停至下死点，
试压 １５ ＭＰａ，３ ｍｉｎ不刺不漏为合格；④打开套管闸
门，关闭生产闸门和回压闸门，反挤微生物激活剂，
随后注入联合站的回注水，将微生物注剂顶替入地
层；⑤关井 ３ ｄ后开井生产，生产参数不变。 开井后
隔日取样，取样周期根据取样检测结果及时调整。
２ 结果与讨论
２ １ 激活剂的筛选
根据中高温油藏的特点，将不同碳源的 １３ 种
激活剂在 ６０ ℃、１８０ ｒ ／ ｍｉｎ条件下激活地层水中的
內源微生物，对照组为没有添加碳源，结果如图 １
所示。 由图 １ 可知：培养 １４ ｄ 后，有 １２ 种激活剂
能够将菌密度的数量级激活到 １０７，而无碳源添加
的对照组中没有检测到菌。 根据內源菌的动态生
长曲线，初步将激活后稳定期中总菌密度高的羧
甲基纤维素、脱木素、棉籽糖蜜、次粉和安琪酵母
筛选出来。
图 １ 碳源激活剂激活效果
Ｆｉｇ １ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｎ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ
４５ 生 物 加 工 过 程 第 １４卷
２ ２ 激活剂激活效果评价
２ ２ １ 好氧和厌氧条件下总菌密度的变化
将筛选出的 ５种碳源分别在 ６０ ℃、好氧和厌氧
条件下进行激活试验，结果如图 ２ 所示。 由图 ２ 可
知：连续培养 ５０ ｄ 后，无碳源添加的对照组中没有
检测到菌，而以次粉、玉米浆干粉为碳源的激活剂
体系，能够在好氧和厌氧条件下快速激活菌群，并
且，次粉具有好氧条件下消耗慢、厌氧条件快速激
活的特点。
图 ２ 在好氧和厌氧条件下碳源对微生物的激活效果
Ｆｉｇ ２ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｎ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ ａｃｔｉ⁃
ｖａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ａｅｒｏｂｉｃ ａｎｄ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
２ ２ ２ 产气实验分析
在 ６０ ℃、厌氧条件下培养 １５ ｄ，评价不同碳源
气压及气体组成变化，结果如图 ３、图 ４ 所示。 由图
３和图 ４可知：以次粉为碳源的激活剂体系，在高温
厌氧条件下，产气量及产甲烷能力均优于其他碳源
体系。 因此筛选以次粉为碳源的激活剂体系进行
原油乳化分散评价。
２ ２ ３ 原油乳化作用分析
在 ６０ ℃厌氧条件下，观察次粉乳化原油的效
果。 通过乳化性能的测定，次粉的乳化率是 １００％。
室内试验中，选用胜利油田单 １４ 区块的原油，原油
的加入量通常在 ５％～１０％，主要检测激活剂是否具
图 ３ 在高温厌氧条件下碳源对气压值的影响
Ｆｉｇ ３ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｔ ｈｉｇｈ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｕｎｄｅｒ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
图 ４ 在高温厌氧条件下碳源对气体组分的影响
Ｆｉｇ ４ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ ｏｎ ｇａｓ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｔ ｈｉｇｈ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｕｎｄｅｒ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
有乳化分散原油的能力，实验结果如图 ５ 所示。 由
图 ５可知：次粉具有较强的乳化分散原油的能力，原
油被乳化成小颗粒，培养基颜色明显变深，而无碳
源添加的对照组中，原油成块状漂浮在培养基上。
表明以次粉为碳源的激活剂体系可以促进在水相
中乳化分散原油，从而可以改善稠油流动性。
图 ５ 次粉乳化分散原油外观情况
Ｆｉｇ ５ Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｏｆ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｐｏｗｄｅｒ
５５ 第 ３期 谭晓明等：中高温油藏微生物单井激活现场试验
２ ３ 微生物单井激活现场效果
２ ３ １ 实施方案
通过中高温油藏激活剂的配伍性试验，在胜利
油田单 １４区块 Ｘ７３（油藏温度 ８２ ℃）进行微生物单
井吞吐试验。 根据所选试验井的有效厚度来确定
微生物激活剂的用量，其计算见式（１）。
Ｖ ＝ ３ １４Ｒ２Ｈфβ （１）
式中：Ｖ为体积（ｍ３），Ｒ 为半径（ｍ），Ｈ为厚度（ｍ），
ф为孔隙度（％），β为用量系数，取值为 ３７ ２％。
施工结束后关井培养 ３ ｄ，开井生产，要求日液≤
１０ ｔ，并跟踪取样分析。
２ ３ ２ 试验效果
选取 ＳＨ１４Ｘ７３ 这一单井进行试验，施工开井
后，总菌密度由激活前的 １０４ ～１０５ 个 ／ ｍＬ 增至 ３ ２×
１０７ 个 ／ ｍＬ，试验效果如表 １ 所示，由表 １ 可知：从
２０１５年 ５月 ２７ 日开始微生物单井激活试验后，截
至 ２０１５年 １０月 １１日，在有效期的 １３６ ｄ内，平均单
井增油累计为 １８３ ｔ，日产液体量稳定在 １０ ｔ 左右，
日产油量从 ０ ８ ｔ 升至 ３ ３ ｔ，含水率从 ８０ ０％降至
６４ ４％。 经济效益分析：共注入微生物注剂 ５４ ｔ，目
前累计增油 ２０３ ３ ｔ，增加经济效益 ２５ ２８万元。
表 １ 微生物单井吞吐实验效果统计表
Ｔａｂｌｅ １ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｈｕｆｆ ａｎｄ ｐｕｆｆ ｅｆｆｅｃｔ
统计项目 试验前 试验后 增减量
日产液体 ／ ｔ １ ９ ９ ３ ＋７ ４
日产油 ／ ｔ ０ ８ ３ ３ ＋２ ５
含水率 ／ ％ ８０ ０ ６４ ４ －１５ ６
有效期 ／ ｄ ＞１３０
累计增油量 ／ ｔ ＞１８０
３ 结论
通过室内模拟中高温油藏条件，筛选出适合中
高温油藏的激活剂，该激活剂体系适应温度范围在
６０ ℃以上，激活后总菌密度从 １ ３×１０５ 个 ／ ｍＬ 增至
３×１０７ ～４×１０７ 个 ／ ｍＬ，气压达到 ０ ０５ ＭＰａ 以上，原
油乳化指数达到 ９０％以上，与稠油作用后乳化分散
效果显著。 微生物单井进行现场激活试验，开井
后，总菌密度由激活前的 １０４ ～１０５ 个 ／ ｍＬ 增至 ３ ２×
１０７ 个 ／ ｍＬ，在 １３６ ｄ 有效期内单井累计增油超过
１８０ ｔ，含水率降低 １５ ６％。 增加经济效益 ２５ ２８
万元。
微生物单井激活技术只是将激活剂通过柱塞
泵从套管注入，工序简单，操作方便，并且不污染环
境，不伤害地层。 胜利油田采用微生物单井激活采
油具有一定的可行性，建议从微生物驱油和单井激
活相结合进行试验，提高油藏原油采收率。
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（责任编辑 管珺）
６５ 生 物 加 工 过 程 第 １４卷