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CN111088971A - 一种利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法 - Google Patents

一种利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法 Download PDF

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CN111088971A CN201811246161.3A CN201811246161A CN111088971A CN 111088971 A CN111088971 A CN 111088971A CN 201811246161 A CN201811246161 A CN 201811246161A CN 111088971 A CN111088971 A CN 111088971A
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China Petroleum and Chemical Corp
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Abstract

本发明属于微生物采油技术领域，涉及一种利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法。该方法具体包括如下步骤：试验油藏的筛选；产热功能性微生物的筛选；产热功能微生物的地面发酵；产热功能微生物注剂现场注入量的确定；现场试验及效果评价。本发明的方法合理、工艺简单、安全可靠，注入的微生物和营养液可生物降解，绿色环保；本发明与传统热采技术相比，克服了传统热采成本高、汽窜、套管损害等缺点；而且不需要热采配套的井口、管柱、地面锅炉和保温管线，因此，投资成本大幅度地降低；同时，本发明具有现场试验效果良好，现场试验提高采收率大于20％。

Description

一种利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法
技术领域
本发明属于微生物采油技术领域，涉及一种利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法。
背景技术
稠油可根据其粘度的不同分为不同的类型，一般将地下粘度100-5000mPa.s的原油划分为普通稠油，这部分稠油采取水驱开采方式，在实际开发过程中，由于油水流度比过高，水驱效果差，采出程度低，一般采用热力采油提高采收率。
热力采油是利用热传递原理，向油层中注入高温、高干度的蒸汽，与油层中的稠油发生热交换，降低稠油的粘度，以达到开采条件。注入蒸汽是一个补充热能和压能的过程，稠油得到了热能而粘度降低。虽然热采注蒸汽给油藏提供的热量，但在注蒸汽时，蒸汽将加热后的原油推向油藏深处，有可能造成这些油更难采出。长期热采容易造成套管破裂或错断，容易发生汽窜，而且热采成本高，因此急需要其他提高采收率的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，本发明首先试验油藏的筛选，其次进行产热功能性微生物的筛选以及产热功能微生物的地面发酵，接着进行产热功能微生物注剂现场注入量的确定，最后进行现场实施及效果评价。本发明通过向油藏注入产热功能性微生物的发酵液，并利用其产生的热量降低原油粘度，从而提高油藏的采收率。
本发明公开了一种利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，具体包括如下步骤：
1、试验油藏的筛选
试验油藏的筛选，具体标准如下：原油粘度<5000mPa.s、油藏温度<80℃、渗透率>100×10-3μm2、矿化度<50000mg/L。
2、产热功能性微生物的筛选
产热功能性微生物的筛选，具体方法如下：
取试验油藏的产出液150ml装入容积为200mL的厌氧瓶中，无菌操作接入产热功能微生物及其营养液，其次加入原油20g，在厌氧瓶中插入温度传感器，然后将厌氧瓶放置在恒温箱中培养15-30d，恒温箱的温度设定为试验油藏的温度，实验过程中观察厌氧瓶中的温度变化，实验结束后进行原油粘度的测定；筛选出温度变化最大和降粘效果最好的产热功能性微生物。
所述的产热功能性微生物包括酵母菌、铁硫菌、蜡样芽孢杆菌和假单胞菌。
所述的酵母菌的营养液配方为葡萄糖1-2％、蛋白胨1-2％、酵母粉0.2-1％。
所述的铁硫菌的营养液配方为Na2S2O3·5H2O 0.1-0.5％、KNO3 0.1-0.2％、KH2PO40.1-0.2％、NaHCO3 0.05-0.1％、MgCl2·6H2O 0.01-0.05％、FeSO4·7H2O0.01-0.02％。
所述的蜡样芽孢杆菌的营养液配方为牛肉膏0.1-0.3％、蛋白胨0.1-0.5％、氯化钠0.1-0.5％。
所述的假单胞菌的营养液配方为大豆油0.5-3％、硝酸钠0.1-0.8％、磷酸氢二钾0.1-0.4％、磷酸二氢钾0.1-0.4％、氯化钠0.05-0.1％、酵母粉0.05-0.1％。
3、产热功能微生物的地面发酵
产热功能微生物的地面发酵，其发酵条件如下：
(1)发酵温度：试验油藏的温度；
(2)发酵pH：7-8；
(3)溶氧：30-40％；
(4)接种龄：8-12h；
(5)接种量：5-10％。
4、产热功能微生物注剂现场注入量的确定
热功能微生物注剂现场注入量的确定，具体确定方法如下：
装填与试验油藏渗透率相同的岩心；岩心抽真空、饱和试验油藏的地层水，测定岩心的孔隙体积PV；饱和试验油藏的脱水脱气原油，岩心老化7d，计算岩心的饱和油量；岩心一次水驱，水驱至采出液含水与试验油藏含水率一致为止，计算一次水驱采收率；岩心注入产热功能微生物注剂，培养15-30d；二次水驱，水驱至采出液含水100％为止，测量原油的粘度和计算岩心的提高采收率值；根据降粘效果和提高采收率值确定出产热功能微生物注剂现场最佳注入量。
所述的产热功能微生物注剂由产热功能微生物的地面发酵液和营养液组成，其中产热功能微生物的地面发酵液和营养液的体积比为1:9-10。
5、现场试验及效果评价
按照上述步骤确定的注入工艺进行现场试验，现场试验结束后进行现场试验效果的评价，评价的指标包括增油量、提高采收率值、投入产出比。
本发明与现有技术相比具有如下优点及有益：
(1)本发明的方法合理、工艺简单、安全可靠，注入的微生物和营养液可生物降解，绿色环保；
(2)本发明与传统热采技术相比，克服了传统热采成本高、汽窜、套管损害等缺点；而且不需要热采配套的井口、管柱、地面锅炉和保温管线，因此，投资成本大幅度地降低；
(3)本发明注入的产热功能微生物注剂在油藏的波及面积大，导致在油藏中的产热较为均匀；同时，产热功能微生物代谢产热是热量逐渐增加的过程，导致原油粘度也是逐渐地降低的过程，从而保证原油在油藏中流动的稳定性，上述综合作用导致现场试验效果良好，现场试验提高采收率大于20％。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1：
胜利油田某采油厂试验区块A概况：油藏温度60℃，油层厚度3.5m，渗透率1000×10-3μm2，地层水矿化度15658mg/L，原油粘度2562mPa·s，含水95.2％，孔隙体积为1.2×105m3，地质储量为7.5×104t，利用本发明的方法提高该区块稠油的产量，具体步骤如下：
(1)油藏的筛选
试验区块A的原油粘度为2562mPa·s、油藏温度为60℃、油藏渗透率为1000×10-3μm2、地层水矿化度为15658mg/L。试验区块A满足本发明的油藏筛选标准，可以实施本发明。
(2)产热功能微生物的筛选
产热功能性微生物的筛选，具体方法如下：取试验区块A的产出液150ml装入容积为200mL的厌氧瓶中，无菌操作接入产热功能微生物及其营养液，见表1，其次加入原油20g，在厌氧瓶中插入温度传感器，然后将厌氧瓶放置在60℃恒温箱箱中培养15d，实验过程中观察厌氧瓶中的温度变化，实验结束后进行原油粘度的测定；筛选出温度变化最大和降粘效果最好的产热功能性微生物。测试结果见表1。
表1不同产热功能微生物最高升温和降粘率值
产热功能微生物 最高温度，℃ 原油粘度，mPa.s 降粘率，％
酵母菌 15 451 82.4
铁硫菌 10 928 63.8
蜡样芽孢杆菌 8 1253 51.1
假单胞菌 12 684 73.3
酵母菌的营养液配方为葡萄糖1％、蛋白胨1％、酵母粉0.2％。
铁硫菌的营养液配方为Na2S2O3·5H2O 0.1％、KNO3 0.1％、KH2PO4 0.1％、NaHCO30.05％、MgCl2·6H2O 0.01％、FeSO4·7H2O 0.01％。
蜡样芽孢杆菌的营养液配方为牛肉膏0.1％、蛋白胨0.1％、氯化钠0.1％。
假单胞菌的营养液配方为大豆油0.5％、硝酸钠0.1％、磷酸氢二钾0.1％、磷酸二氢钾0.1％、氯化钠0.05％、酵母粉0.05％。
从表1可以看出：酵母菌产热最多，升高的温度最高达到15℃，降粘率最高达到82.4％，因此，筛选出的产热功能微生物为酵母菌，营养液配方为葡萄糖1％、蛋白胨1％、酵母粉0.2％。
(3)酵母菌的地面发酵
酵母菌的地面发酵，其发酵条件如下：
①发酵温度：60℃；
②发酵pH：7；
③溶氧：30％；
④接种龄：8h；
⑤接种量：5％。
(4)酵母菌及其营养液现场注入量的确定
酵母菌及其营养液现场注入量的确定，具体确定方法如下：
装填渗透率1000×10-3μm2的岩心；岩心抽真空、饱和试验区块A的地层水，测定岩心的孔隙体积PV；饱和试验区块A的脱水脱气原油，岩心老化7d，计算岩心的饱和油量；岩心一次水驱，水驱至采出液含水95.2％，计算一次水驱采收率；岩心酵母菌及其营养液，其中酵母菌及其营养液的体积比为1:9，60℃恒温培养15d；二次水驱，水驱至采出液含水100％为止，测量原油的粘度和计算岩心的提高采收率值；根据降粘效果和提高采收率值确定出产热功能微生物注剂现场最佳注入量。见表2。
表2不同注入量下岩心的原油粘度和提高采收率值
Figure BDA0001840559700000061
从表2可以看出：随着酵母菌发酵液及其营养液注入量的增加，岩心的提高采收率值和降粘率均增加，但当注入量大于0.25PV时，岩心的提高采收率值和降粘率增加不明显，因此，确定的酵母菌及其营养液现场最佳注入量为0.25PV。
(5)现场试验及效果评价
按照上述步骤确定的注入工艺进行现场试验，酵母菌发酵液及其营养液的注入量为0.3×105m3，酵母菌的营养液配方为葡萄糖1％、蛋白胨1％、酵母粉0.2％，现场试验结束后进行现场试验效果的评价，评价的指标包括增油量、提高采收率值、投入产出比。
现场实施后，该区块A累计增油1.59×104t，提高采收率21.2％，投入产出比1:4.5，场试验效果良好。
实施例2：
胜利油田某采油厂试验区块B概况：油藏温度65℃，油层厚度4.2m，渗透率550×10-3μm2，地层水矿化度13584mg/L，原油粘度1852mPa·s，含水95.0％，孔隙体积为3.5×105m3，地质储量为6.2×104t，利用本发明的方法提高该区块稠油的产量，具体步骤如下：
(1)油藏的筛选
试验区块B的原油粘度为1852mPa·s、油藏温度为65℃、油藏渗透率为550×10-3μm2、地层水矿化度为13584mg/L。试验区块B满足本发明的油藏筛选标准，可以实施本发明。
(2)产热功能微生物的筛选
产热功能性微生物的筛选，具体方法如下：取试验区块B的产出液150ml装入容积为200mL的厌氧瓶中，无菌操作接入产热功能微生物及其营养液，见表3，其次加入原油20g，在厌氧瓶中插入温度传感器，然后将厌氧瓶放置在65℃恒温箱箱中培养20d，实验过程中观察厌氧瓶中的温度变化，实验结束后进行原油粘度的测定；筛选出温度变化最大和降粘效果最好的产热功能性微生物。测试结果见表3。
表3不同产热功能微生物最高升温和降粘率值
产热功能微生物 最高温度，℃ 原油粘度，mPa.s 降粘率，％
酵母菌 10 1057 42.9
铁硫菌 8 1269 31.5
蜡样芽孢杆菌 16 711 61.6
假单胞菌 11 902 51.3
酵母菌的营养液配方为葡萄糖1.5％、蛋白胨1.3％、酵母粉0.6％。
铁硫菌的营养液配方为Na2S2O3·5H2O 0.3％、KNO3 0.15％、KH2PO4 0.12％、NaHCO30.08％、MgCl2·6H2O 0.02％、FeSO4·7H2O 0.16％。
蜡样芽孢杆菌的营养液配方为牛肉膏0.2％、蛋白胨0.4％、氯化钠0.3％。
假单胞菌的营养液配方为大豆油2％、硝酸钠0.5％、磷酸氢二钾0.2％、磷酸二氢钾0.3％、氯化钠0.08％、酵母粉0.07％。
从表3可以看出：蜡样芽孢杆菌产热最多，升高的温度最高达到16℃，降粘率最高达到61.6％，因此，筛选出的产热功能微生物为蜡样芽孢杆菌，营养液配方为牛肉膏0.2％、蛋白胨0.4％、氯化钠0.3％。
(3)蜡样芽孢杆菌的地面发酵
蜡样芽孢杆菌的地面发酵，其发酵条件如下：
①发酵温度：65℃；
②发酵pH：7.5；
③溶氧：35％；
④接种龄：10h；
⑤接种量：8％。
(4)蜡样芽孢杆菌及其营养液现场注入量的确定
蜡样芽孢杆菌及其营养液现场注入量的确定，具体确定方法如下：
装填渗透率550×10-3μm2的岩心；岩心抽真空、饱和试验区块B的地层水，测定岩心的孔隙体积PV；饱和试验区块B的脱水脱气原油，岩心老化7d，计算岩心的饱和油量；岩心一次水驱，水驱至采出液含水95.0％，计算一次水驱采收率；岩心蜡样芽孢杆菌及其营养液，其中蜡样芽孢杆菌及其营养液的体积比为1:9，65℃恒温培养20d；二次水驱，水驱至采出液含水100％为止，测量原油的粘度和计算岩心的提高采收率值；根据降粘效果和提高采收率值确定出产热功能微生物注剂现场最佳注入量。见表4。
表4不同注入量下岩心的原油粘度和提高采收率值
Figure BDA0001840559700000081
Figure BDA0001840559700000091
从表4可以看出：随着蜡样芽孢杆菌发酵液及其营养液注入量的增加，岩心的提高采收率值和降粘率均增加，但当注入量大于0.20PV时，岩心的提高采收率值和降粘率增加不明显，因此，确定的蜡样芽孢杆菌及其营养液现场最佳注入量为0.20PV。
(5)现场试验及效果评价
按照上述步骤确定的注入工艺进行现场试验，蜡样芽孢杆菌发酵液及其营养液的注入量为0.7×105m3，蜡样芽孢杆菌的营养液配方为牛肉膏0.2％、蛋白胨0.4％、氯化钠0.3％，现场试验结束后进行现场试验效果的评价，评价的指标包括增油量、提高采收率值、投入产出比。
现场实施后，该区块B累计增油1.36×104t，提高采收率22.0％，投入产出比1:4.2，场试验效果良好。
实施例3：
胜利油田某采油厂试验区块C概况：油藏温度72℃，油层厚度5.0m，渗透率900×10-3μm2，地层水矿化度28523mg/L，原油粘度1650mPa·s，含水95.5％，孔隙体积为7.5×105m3，地质储量为7.0×104t，利用本发明的方法提高该区块稠油的产量，具体步骤如下：
(1)油藏的筛选
试验区块C的原油粘度为1650mPa·s、油藏温度为72℃、油藏渗透率为900×10-3μm2、地层水矿化度为28523mg/L。试验区块C满足本发明的油藏筛选标准，可以实施本发明。
(2)产热功能微生物的筛选
产热功能性微生物的筛选，具体方法如下：取试验区块C的产出液150ml装入容积为200mL的厌氧瓶中，无菌操作接入产热功能微生物及其营养液，见表5，其次加入原油20g，在厌氧瓶中插入温度传感器，然后将厌氧瓶放置在72℃恒温箱箱中培养30d，实验过程中观察厌氧瓶中的温度变化，实验结束后进行原油粘度的测定；筛选出温度变化最大和降粘效果最好的产热功能性微生物。测试结果见表5。
表5不同产热功能微生物最高升温和降粘率值
产热功能微生物 最高温度，℃ 原油粘度，mPa.s 降粘率，％
酵母菌 10 1074 34.9
铁硫菌 15 729 55.8
蜡样芽孢杆菌 12 964 41.6
假单胞菌 18 553 66.5
酵母菌的营养液配方为葡萄糖2％、蛋白胨2％、酵母粉1％。
铁硫菌的营养液配方为Na2S2O3·5H2O 0.5％、KNO3 0.2％、KH2PO4 0.2％、NaHCO30.1％、MgCl2·6H2O 0.05％、FeSO4·7H2O 0.02％。
蜡样芽孢杆菌的营养液配方为牛肉膏0.3％、蛋白胨0.5％、氯化钠0.5％。
假单胞菌的营养液配方为大豆油3％、硝酸钠0.8％、磷酸氢二钾0.4％、磷酸二氢钾0.4％、氯化钠0.1％、酵母粉0.1％。
从表5可以看出：假单胞菌产热最多，升高的温度最高达到18℃，降粘率最高达到66.5％，因此，筛选出的产热功能微生物为假单胞菌，营养液配方为大豆油3％、硝酸钠0.8％、磷酸氢二钾0.4％、磷酸二氢钾0.4％、氯化钠0.1％、酵母粉0.1％。
(3)假单胞菌的地面发酵
假单胞菌的地面发酵，其发酵条件如下：
①发酵温度：72℃；
②发酵pH：8；
③溶氧：40％；
④接种龄：12h；
⑤接种量：10％。
(4)假单胞菌及其营养液现场注入量的确定
假单胞菌及其营养液现场注入量的确定，具体确定方法如下：
装填渗透率900×10-3μm2的岩心；岩心抽真空、饱和试验区块C的地层水，测定岩心的孔隙体积PV；饱和试验区块C的脱水脱气原油，岩心老化7d，计算岩心的饱和油量；岩心一次水驱，水驱至采出液含水95.5％，计算一次水驱采收率；岩心假单胞菌及其营养液，其中假单胞菌及其营养液的体积比为1:10，72℃恒温培养30d；二次水驱，水驱至采出液含水100％为止，测量原油的粘度和计算岩心的提高采收率值；根据降粘效果和提高采收率值确定出产热功能微生物注剂现场最佳注入量。见表6。
表6不同注入量下岩心的原油粘度和提高采收率值
Figure BDA0001840559700000111
从表6可以看出：随着假单胞菌发酵液及其营养液注入量的增加，岩心的提高采收率值和降粘率均增加，但当注入量大于0.25PV时，岩心的提高采收率值和降粘率增加不明显，因此，确定的假单胞菌及其营养液现场最佳注入量为0.25PV。
(5)现场试验及效果评价
按照上述步骤确定的注入工艺进行现场试验，假单胞菌发酵液及其营养液的注入量为1.875×105m3，假单胞菌的营养液配方为大豆油3％、硝酸钠0.8％、磷酸氢二钾0.4％、磷酸二氢钾0.4％、氯化钠0.1％、酵母粉0.1％，现场试验结束后进行现场试验效果的评价，评价的指标包括增油量、提高采收率值、投入产出比。
现场实施后，该区块C累计增油1.47×104t，提高采收率21.0％，投入产出比1:4.8，场试验效果良好。

Claims (11)

1.一种利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)试验油藏的筛选；
(2)产热功能性微生物的筛选；
(3)产热功能微生物的地面发酵；
(4)产热功能微生物注剂现场注入量的确定；
(5)现场试验及效果评价。
2.根据权利要求1所述的利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，其特征在于，所述的试验油藏的筛选，具体标准如下：原油粘度<5000mPa.s、油藏温度<80℃、渗透率>100×10-3μm2、矿化度<50000mg/L。
3.根据权利要求1或2所述的利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，其特征在于，所述的产热功能性微生物的筛选，具体方法如下：取试验油藏的产出液150ml装入容积为200mL的厌氧瓶中，无菌操作接入产热功能微生物及其营养液，其次加入原油20g，在厌氧瓶中插入温度传感器，然后将厌氧瓶放置在恒温箱中培养15-30d，恒温箱的温度设定为试验油藏的温度，实验过程中观察厌氧瓶中的温度变化，实验结束后进行原油粘度的测定；筛选出温度变化最大和降粘效果最好的产热功能性微生物。
4.根据权利要求3所述的利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，其特征在于，所述的产热功能性微生物包括酵母菌、铁硫菌、蜡样芽孢杆菌和假单胞菌。
5.根据权利要求4所述的利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，其特征在于，所述的酵母菌的营养液配方为葡萄糖1-2％、蛋白胨1-2％、酵母粉0.2-1％。
6.根据权利要求4所述的利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，其特征在于，所述的铁硫菌的营养液配方为Na2S2O3·5H2O 0.1-0.5％、KNO3 0.1-0.2％、KH2PO4 0.1-0.2％、NaHCO3 0.05-0.1％、MgCl2·6H2O 0.01-0.05％、FeSO4·7H2O 0.01-0.02％。
7.根据权利要求4所述的利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，其特征在于，所述的蜡样芽孢杆菌的营养液配方为牛肉膏0.1-0.3％、蛋白胨0.1-0.5％、氯化钠0.1-0.5％。
8.根据权利要求4所述的利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，其特征在于，所述的假单胞菌的营养液配方为大豆油0.5-3％、硝酸钠0.1-0.8％、磷酸氢二钾0.1-0.4％、磷酸二氢钾0.1-0.4％、氯化钠0.05-0.1％、酵母粉0.05-0.1％。
9.根据权利要求1所述的利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，其特征在于，所述的产热功能微生物的地面发酵，其发酵条件如下：
(1)发酵温度：试验油藏的温度；
(2)发酵pH：7-8；
(3)溶氧：30-40％；
(4)接种龄：8-12h；
(5)接种量：5-10％。
10.根据权利要求1所述的利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，其特征在于，所述的产热功能微生物注剂现场注入量的确定，具体确定方法如下：装填与试验油藏渗透率相同的岩心；岩心抽真空、饱和试验油藏的地层水，测定岩心的孔隙体积PV；饱和试验油藏的脱水脱气原油，岩心老化7d，计算岩心的饱和油量；岩心一次水驱，水驱至采出液含水与试验油藏含水率一致为止，计算一次水驱采收率；岩心注入产热功能微生物注剂，培养15-30d；二次水驱，水驱至采出液含水100％为止，测量原油的粘度和计算岩心的提高采收率值；根据降粘效果和提高采收率值确定出产热功能微生物注剂现场最佳注入量；
所述的产热功能微生物注剂由产热功能微生物的地面发酵液和营养液组成，其中产热功能微生物的地面发酵液和营养液的体积比为1:9-10。
11.根据权利要求1所述的利用微生物发酵产热提高普通稠油产量的方法，其特征在于，所述的现场试验及效果评价，具体步骤如下：按照上述步骤确定的注入工艺进行现场试验，现场试验结束后进行现场试验效果的评价，评价的指标包括增油量、提高采收率值、投入产出比。
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