微生物采油技术

微生物采油技术二○○四年四月前言70年代初期世界石油危机，世界各国都加强了对微生物提高石油采收率的研究，国内微生物采油在二十世纪90年代中期引起各油田重视，并在国内各油田部署微生物采油工作，吉林油田主要进行注入营养物的微生物方法研究，辽河油田进行微生物单井吞吐矿场试验，大港油田进行微生物驱油先导试验，胜利油田进行微生物菌种筛选研究工作，大庆油田进行基础理论研究工作。

上述各油田的工作均取得一定的进展。

目前，大庆油田开发进入中后期，采出液含水大幅增加，而可采储量的半成以上仍被圈闭在地下，如何进一步提高采收率对大庆油田具有重要的历史意义。

实践证明，微生物采油不仅可以改变油井原有的产量递减趋势，提高原油产量，延长了油井的生命期，而且对同一口井可以反复使用。

与其它化学采油方法比较，微生物采油具有不污染油藏和水资源、施工简单、成本低、高回报率、生物环保、可反复应用等优点，它克服了其它化学方法无法避免的高成本、高污染等缺点，显示出强大的生命力，具有广阔的发展前景，对大庆油田的后续开发有着重要意义。

一、微生物菌液性能驱油采用的微生物是一种兼性厌氧，在无氧的油层环境下能依靠原油中长链烷烃（石蜡）为食源而生存、繁殖。

大约每4个小时可增加体积一倍。

该微生物的体积直径一般在0.1—0.3μm。

适应的油层条件为，温度120℃以下，含水率10%以上，矿化度30万ppm以下，原油中饱和烷烃或含蜡量3%以上。

二、微生物采油机理采油微生物种类较多，各种微生物特性和作用机理不尽相同，但从效果上概括起来主要是对原油起到清蜡降粘的作用，在微生物代谢的同时伴有产热、产气和产生表面活性物质等。

具体如下：1、采油微生物在生物代谢过程中以石蜡为养分，石蜡裂解后生成轻组分烃类，使石油中原有的重组分烃类向轻组分发生转移，从而降低了原油的粘度和凝固点，增强了原油的流动性。

2、微生物在地下代谢过程中产生CH4、H2、CO2、N2等气体，这些气体能够增加油层压力，部分溶于原油，改善原油流动性。

3、微生物在代谢过程中产生多种化学物质，如生物活性剂、有机酸和醇、酯等有机溶剂。

其中生物活性剂能降低油田水界面张力，产生水包油的乳化作用，使油和水的相容性增强，改善水驱效果；有机酸对碳酸岩层起到酸化地层和井筒周围近井解堵的作用：醇和有机酯等有机溶剂可以改变岩石表面性质和原油物理性质，使吸附在空隙岩石表面的原油释放出来。

4、微生物在代谢过程中产生生物聚合物，能够在高渗透层控制流度比，调整注水油层的吸水剖面，增大波及体积。

三、微生物采油现场技术微生物采油现场试验方式主要有：单井吞吐、微生物水驱、微生物循环驱、微生物水压裂以及微生物与共它采油措施，如聚合物驱、三元复合驱、且面活性剂等复配。

1、微生物单井吞吐：微生物单井吞吐是指将微生物从油井注入，关井1至3天后起井生产，达到提高产量的作用。

其原理主要是起到降解了石蜡和重质烃类，清洗管道。

微生物不仅在近井地带起到很好的清洗作用，而且微生物对食物的趋向性决定了它向深井地带的转移和扩散，使清洗效果和持续时间高于化学试剂清蜡。

2、微生物水驱：向生物水驱是指将采油微生物与水按照一定的比例混合，由水井注入，一段时间后，相对应的油井见到增油效果的采油方法。

微生物水驱是微生物的综合作用效果，微生物在地下由水井向油井推进过程中，原油中石蜡一定程度被分解，重组分向轻组分发生转移，原油的粘度降低、流动性增强；表活剂使油水界面张力降低，油和水的相容性增强；有机酸溶解部分岩石，暴露更多的油面；细菌的细小身体进入岩石孔隙中，发生作用后释放出更多原油；代谢过程产生的气体增强了油层压力；微生物菌体和代谢产物与重金属形成生物螯合物，具有高效的封堵作用，对于非均质油藏起到堵水调剖作用；代谢过程放出热量，温度升高发送了原油的流动性等。

3、微生物循环驱：微生物循环驱是建立在油井的采出液中高含注入的微生物前提下，通过分主、回收污水，再回注水井的过程。

4、微生物水压裂：微生物水压裂是指在油井压裂时，将微生物按照一定比例稀释，并作为前置液的一部分进行压裂的过程，微生物水压裂使微生物在压裂瞬间被送到更大的半径范围内，提高了增油系数，延长了压裂的有效周期。

5、微生物与其它采油措施的复合：微生物与其它采油措施的复合是指微生物与聚合物、三元聚合物或表活剂等措施相结合，发挥各自优势，使综合效果最佳。

四、微生物采油技术在大庆的应用概况：自1998年以来，先后在采油一厂、二厂、三厂、五厂、六厂、七厂、八厂、十厂、十一厂、头台油田等进行了微生物单井吞吐和微生物驱的采油试验。

在微生物现场试验中，已累计增油几万吨。

进行了室内色谱分析发现原油微生物降解后长链饱和烃减少，短链饱和烃增加。

注入油层的微生物浓度为104-5个/ml，而产出液中微生物浓度为107-8个/ml。

说明微生物能在油层中存活前迅速增长，也就是说注一吨微生物原液能产出相当于微生物原液1000吨的油井产出水。

这情况说明大庆地下的地化和物化环境非常适合微生物的生长，它能在大庆地下油层形成微生物场，达到降低原油粘度，增强原油流动性，从而提高油井的产量，提高油田的采收率。

1、微生物吞吐1997年9月始，大庆油田开始进行微生物单井吞吐现场试验。

施工井次目前累计156口，施工共注微生物120吨，增产原油约11000吨，吨微生物增油91.7吨。

2、微生物水驱采油2000年在采油十厂的预备井区和朝80区块23口水井、45口油井进行了微生物驱采油先导试验，到2002年期间先后又在采油一厂、三厂、六厂、八厂、十厂等56个注水井组进行了微生物驱油，例如采油六厂11-丙103井组。

2002年1月27日—9月15日，11-丙103井共进行了5个微生物段塞的注入工作，累积注入微生物菌液2271.98m3，注入油层孔隙体积0.009PV，微生物原液23.9t。

试验效果1、增油降水效果明显11－丙103井在注入微生物45天后，井组内5口油井陆续开始见效，见效井比例达到100%。

井组平均月含水由见效前的25%最低下降到7.5%，下降了17.5个百分点；日产液由见效前的24t最高上升到40t，日增液16t；日产油由注微生物前的18t最高上升到37t，日增油19t。

目前该井组日产油为26t，与见效前相比日增油8t，累积增油量为4178t。

单井效果对比表2、投入产出比高，经济效益明显目前11-丙103井组已累积增油4178t，吨微生物增油量为175t，投入产出比已达到1：10。

3、微生物菌种在低渗稠油中具有良好的成活、繁衍能力微生物驱油技术其效果好坏的关键在于所注入的微生物菌种能否在油层中成活及繁衍。

经多次现场资料检测分析证明，喇嘛甸油田过渡带外扩地区油层流体中的原生菌含量在101－102个/mL左右。

11-丙103井在注入微生物40多天后，5口油井采出液中微生物含量陆续开始明显增加，采出液中微生物含量最高峰达到1.1×108个/mL。

与注入微生物前相比，5口井的菌数增加均超过了105个/mL，增加幅度最大的达到107个/mL。

上述资料表明所注入的菌种在低渗稠油中具有良好的生长和繁衍能力。

采出井微生物含量检测表4、微生物能使油水性质发生变化，提高了原油在油层中的流动性5口采出井多次现场资料表明，注入的微生物菌液在油层内发酵过程中，通过自身的生长、繁衍和产生代谢物的综合作用，使产出原油粘度降低，碳的轻组分明显增加，胶、蜡含量下降。

使原油的物化性质发生变化，提高了原油在多孔介质中的流动性。

4. 1 采出液中原油含胶、蜡成分减少，粘度明显下降5口采油井在注入微生物见效后，采出液中原油胶、蜡含量均有不同程度的减少，平均含胶量由注微生物前的31.0%下降到注微生物见效后的21.2%，下降了9.8%；含蜡量由注微生物前的29.7%下降到注微生物见效后的22.9%，下降了6.8%。

采出井原油含胶、蜡变化表采出井原油的粘度也随着油井见效而降低，5口井微生物见效后原油粘度平均下降幅度在32%，最大降幅达到41.2%。

单井原油粘度变化表由于采出液粘度降低，油井热洗周期延长。

5口油井在注入微生物前的热洗周期平均为78.8天，注入微生物后延长到119.8天，延长了40天。

4.2微生物改变了原油中的烃类组分采出井原油色谱分析结果表明：微生物在油层发酵过程中，使原油中烃组分分布状况发生明显变化。

5口井的全烃谱图中短链饱和烃类明显增加，而长链饱和烃类明显减少。

5、微生物具有提高吸水能力，降低注入压力的作用5.1 注入压力下降11-丙103井在注入量稳定的条件下，注入微生物30天后，注入压力开始持续下降，由注微生物前的12.5MPa下降到10.9MPa，下降了1.6MPa。

到2002年10月，即注微生物9个月后，该井注入压力仍保持在11.3 MPa，与注入微生物前相比下降了1.2 MPa。

5.2 压降曲线PI（90）值明显下降注入井压降曲线PI(90)值由注入第一段塞后的15.21MPa，下降到注入第四段塞后的13.53 MPa，下降了1.68 MPa。

上述数据表明，微生物在油层中生长、繁衍及代谢物的综合作用下，具有解堵、改变岩石表面润湿性、减少渗流阻力的作用。

6、注入工艺简单，灵活性好微生物采油试验采用高压注入管网稀释流程，此流程注入工艺简单，可采用撬装方式，原有注水工艺流程不用改动，由于微生物注入一般采用多级段塞方式注入，一套高压注入泵可以根据每口注入井的周期，对3－4口井进行循环注入。

由于采用撬装方式还可以根据现场需要，进行站间搬迁，多次使用，大幅度降低了设备投入成本。