一種選擇性激活油藏主要有益菌并保持高濃度的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及油藏內源微生物中主要有益菌的選擇性激活并保持其高度的方法，提 高代謝產物濃度，改善原油和驅替之間的界面性質，提高微生物驅油效果，屬于微生物生物 技術和資源環境生物技術領域。
【背景技術】
[0002] 進入高含水期開發的油田面臨資源量日益減少、開采難度大、開采成本高等問題， 各國都在提高已開發區塊驅油效率和擴大注入液體波及體積方面做工作，進一步提高采收 率。在眾多的提高采收率技術中，微生物采油技術以其成本低、適應性強、對產層低傷害和 無環境污染等優勢，尤其是在化學驅后的油藏和枯竭油藏再次進行強化采油的巨大潛力， 己經引起世界各國的普遍重視。與外源微生物采油技術相比，內源微生物采油技術不需要 向地層中注入微生物，只需向油藏儲層注入營養液和一定量的空氣直接激活地層中的微生 物，現場不需要添加大型地面設備，投入更低，效益顯著，因而具有更為廣闊的應用前景。
[0003] 按功能劃分，油藏內源微生物主要包括烴氧化菌、好氧腐生菌、厭氧發酵菌、硝酸 鹽還原菌、硫酸鹽還原菌和產甲烷菌等。通過注水井向油層中注入合適的激活劑營養體系 和混氣水可以將其激活，通過這些微生物本身及其代謝產物作用于油藏環境，從而提高原 油采收率。因此，在對目標油藏內源微生物生態結構進行考察，確定驅油工藝的前提下，選 擇合適的激活劑和工藝激活主要有益菌群成為內源微生物采油技術的關鍵環節。
[0004] 研究結果表明，許多國家針對特定油藏篩選出多種激活劑組分，這些體系主要包 含小分子碳源、氮源、磷源、生長因子和硫酸鹽還原菌抑制因子。這些激活劑的加入為油藏 內源微生物的生長繁殖提供了可利用的營養物質，并通過這些微生物本身及其代謝產物作 用于油藏，可觀的提高了原油采收率。研究也發現，在主要菌群中，又以烴氧化菌和發酵菌 為主，其間還存在食物鏈的關系，對產物影響很重要。泛泛激活對營養物的利用不利，尤其 是硫酸鹽還原菌的激活對于原油變酸和注水管線腐蝕很不利。烴氧化菌和發酵菌的數量和 產物濃度對改善油水界面性質極其重要，界面性質的改善意味著降低原油的流動阻力，有 益于提高采收率。但是，目前對烴氧化菌的激活并使之數量和代謝產物保持高濃度尚沒有 較好的辦法。同時，作為末端代謝的產甲烷菌所產生的甲烷氣體對于改善原油流動和提高 地層壓力有益。
[0005] 專利申請號201210367875. 6公開了一種定向調控油藏內源微生物驅油的方法。 該方法給出了激活近井地帶烴氧化菌和油藏深部發酵菌的營養劑配方和激活的微生物數 量要求，并沒有提及激活耗氧烴氧化菌的氧的來源，體系配方中也沒有說明。《石油勘探與 開發》2005年第五期（Vol. 32，No. 5)馮慶賢等人"孔店油田本源微生物驅油先導試驗研究" 表明，在油井產出液中檢測到一定數量的烴氧化菌，由此得出結論，不僅在注水井的近井地 帶存在烴氧化菌，油藏中也有大量烴氧化菌，只是由于缺少氧的供應，處于低速生長和代謝 狀態，只要提供適量的氧，油藏深部的烴氧化菌依然可以大量繁殖和代謝。
[0006] 研究表明，對于微生物而言，乳化的原油呈分散狀態分散在水中，油滴的比表面積 增大，易于微生物的利用。注入的營養物激活微生物發生原油乳化一般出現在微生物激活 后的中期，并非激活便乳化原油，因此需要一種輔助菌來促進微生物快速產生表面活性劑 和作用原油，加速乳化原油，使原油的乳化現象提前發生，有利于擴大波及體積和提高驅油 效率，在目前的報道中尚沒有見到類似技術。
[0007] 注入化學營養劑采取廣譜激活油藏微生物，對于油藏微生物來說既消耗進入油藏 的營養物，又擾亂了有益菌對原油的作用，因此選擇性激活主要的有益菌既可以節約有限 的營養物，又可以提高有益菌的代謝產物濃度，對于降低原油的滲流阻力，提高流動性能和 采收率有益。而目前尚缺乏這種技術和營養體系和相應的工藝。

【發明內容】

[0008] 本發明目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一種選擇性激活油藏主要有 益菌并保持高濃度的方法。本發明應用選擇性激活配方和適當的工藝激活油藏中已有的主 要有益菌，使其數量持續處于高峰值，保持較強的代謝能力和較高產物濃度，以改善油水界 面張力，提高原油采收率。同時在輔助菌的作用下，提前乳化原油，提高微生物對原油的利 用率。
[0009] 本發明所指的主要有益菌包括好氧烴氧化菌、厭氧發酵菌和產甲烷菌，其中烴氧 化菌和發酵菌是最主要的兩種菌，在微生物采油中起到關鍵作用。該方法所針對的是整個 目標油藏，而不是注水井近井地帶。在不同階段采用不同激活體系激活主要有益菌，通過 該方法的應用使油藏中的微生物菌群簡單化、主流化、營養物利用最大化，達到少注入營養 物，最大限度提高原油采收率。
[0010] 本發明的技術方案： 一種選擇性激活油藏主要有益菌并保持高濃度的方法，該方法通過連續、交替注入不 同選擇性營養液段塞，在不同段塞中添加輔助乳化菌和復合營養劑，強化不同階段的微生 物激活和作用原油效果。以4個月為一個注入周期，連續交替注入完烴氧化菌、發酵菌和產 甲烷菌三種菌選擇性營養液段塞為一個周期，即周期段塞。
[0011] 利用微生物對營養劑的需求分階段選擇性激活烴氧化菌、發酵菌和產甲烷菌，抑 制不利的硫酸鹽還原菌，壓制或降低對微生物采油無益的菌，減少其對營養物的消耗，達到 提高有益菌群數量、比例和代謝產物濃度，提高原油采收率的目的；同時，在選擇性烴氧化 菌營養液段塞前注入輔助菌種，使微生物乳化原油的現象提前發生，進一步提高驅油效率。
[0012] 本發明一種選擇性激活油藏主要有益菌并保持高濃度的方法采取的具體步驟 是： 第1步、選擇性激活烴氧化菌，方法是向油藏中注入選擇性激活烴氧化菌營養體系，營 養體系配方為空氣+營養液。所述的營養液以營養液段塞形式提供，空氣的用量為營養液 段塞體積的10-30倍(空氣體積為地面大氣壓條件下的體積)。營養液配方為：水溶液中含 有NaNO 3 0. 4%-0. 7%，NH4C1 0. 1%-0. 3%，多聚磷酸鈉0. 12%-0. 2%。該段塞的用量為周期段塞 體積的50%( ±3%)。在注入選擇性激活烴氧化菌營養液段塞前或開始階段注入輔助菌種發 酵液，所述輔助菌的注入量為烴氧化菌段塞體積的3%-5%。
[0013] 本發明所指的輔助菌為一種枯草芽孢桿菌（AaciTrAz1S X3 ;菌種保藏 編號：NKCCMR NK 2. X3,機構名稱：南開大學微生物資源保藏中心，地址：中國天津市衛 津路 94 號，記錄地址：//www. cctcc. org/sci/microbe_common/searchl_result. php?ptzyh=1512C0002020000422主要作用是輔助烴氧化菌提早乳化原油，為進一步提高激 活效率奠定基礎。本領域技術人員若需要該菌種，隨時可以獲得。
[0014] 室內實驗中選擇性激活烴氧化菌的數量為IO7-IO9個/mL，現場應用過程中，油井 產出液中的烴氧化菌數量達到IO 4-IO6個/mL，并伴有原油乳化現象發生。
[0015] 第2步、選擇性激活發酵菌，方法是在注入選擇性激活烴氧化菌營養液段塞后，繼 續向油藏中注入選擇性激活發酵菌營養體系，激活營養體系組成為：水溶液中含有NaNO 3 0. 7%-1. 1%,，NH4Cl 0. 3%-0. 5%，多聚磷酸鈉 0. 08%-0. 12%，糖粉 0. 5%-0. 8%，復合營養劑 0. 1%-0. 5%。該段塞的用量為周期段塞體積的25% (±3%)。
[0016] 復合營養劑包括：玉米漿干粉0. 1%_0. 3%，酵母提取物0. 001%-0. 01%，其余為水。
[0017] 室內實驗中選擇性激活發酵菌的數量為IO9-IO11個/mL。現場應用過程中，油井產 出液中的發酵菌數量達到IO 6-IO8個/mL，并伴有原油乳化現象。
[0018] 第3步、選擇性激活產甲烷菌，方法是在注入酵菌營養液段塞后，繼續向油藏中注 入選擇性激活產甲烷菌營養體系，其激活營養體系組成為：水溶液中含有糖粉0. 2%-0. 5%， 復合營養劑〇.1%_〇. 5% (復合營養劑同上)。該段塞的用量為周期段塞體積的25% (±3%)。
[0019] 室內實驗中選擇性激活產甲烷菌的數量達到IO7-IO9個/mL。現場應用過程中，油 井產出液中的產甲烷菌數量達到IO 4-IO6個/mL。
[0020] 本發明抑制硫酸鹽還原菌的數量小于IO3個/mL，或保持原有硫酸鹽還原菌數量基 本不變；原理是在注入選擇性激活烴氧化菌和發酵菌的營養液中有NaNO 3，通過激活油藏中 的硝酸鹽還原菌，抑制硫酸鹽還原菌的生長，研究表明，在營養劑中不添加硫酸鹽類成份， 不會激活硫酸鹽還原菌產生硫化物的途徑，確保原油不會變酸和對設備造成腐蝕。
[0021] 本發明對油藏的選擇要求是：油藏溫度20-60°C，油藏巖石的空氣滲透率大于 0. 02 μ m2,油井含水率大于50%，油井和注水井對應率大于70%，采油井和注水井均能夠正常 生產，油井產出液中的烴氧化菌數量大于IO 1個/mL，發酵菌數量大于IO3個/mL，對產甲烷 菌沒有要求，油藏規模至少1 口注水井和1 口采油井。
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