第ｌ９卷第２划 气地质 ｊ 采收串 Ｖｏ１．１９．ＮＩＩ＿２ ２０１２年３月 Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｌｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｍａｒ．２０】２ 内源微生物驱油激活配方 筛选评价指标探讨 代学成 ，王红波 ，许念 ，刘 娟 ，崔庆峰２ （１．中国石油新疆油田公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依８３４０００； ２．中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊０６５００７） 摘要：通过室内摇瓶实验和岩心驱油实验，系统分析了油田内源微生物激活实验过程中各项参数的变化规律，包括 激活内源菌总菌数、６类内源菌菌数，水相ｐＨ值、乙酸根离子质量分数、水相粘度、水相表面张力，油相粘度、密度， 实验产出气体体积，油水乳化效果和岩心驱油提高采收率值等。不同激活实验结果表明：内源菌总菌数可增加３ 个数量级以上；有益内源茵菌数可增加２个数量级；水相中的乙酸根离子质量分数和水相粘度有所增加；实验中可 以产出不同体积的气体，气体成分主要为ＣＯ ；油水乳化效果差异较为明显；岩心驱油提高采收率值为６％～９％； 上述参数变化具有一定的规律性，与微生物驱提高采收率机理一致，可以作为内源微生物驱激活配方筛选的评价 指标参数。 关键词：内源微生物激活提高采收率驱油技术配方筛选 中图分类号：ＴＥ３５７．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９６０３（２０１２）０２—００３７—０４ 内源微生物驱油技术是通过调整油层内部固有 １．２实验方法 微生物群落的代谢关系和生物活性来提高原油采收 摇瓶实验方法将地层水和注入水按一定比例 率的一种新的微生物采油技术 Ｊ。内源微生物驱 混合，分装于无菌三角瓶中，各加入体积分数为 油矿场应用的技术关键是筛选适合油藏的激活配方 １０％的原油，再加入以甜菜糖蜜为主要成分的不同 体系 。对内源微生物驱激活配方体系的筛选和 配方激活剂 ］。用橡胶塞密封三角瓶瓶口，隔绝空 评价方法及标准鲜有文献报道 一 ，目前中国还没 气，置恒温摇床中避光培养，温度为２０．６ ｏＣ（油藏 有统一的规范。这一问题制约了内源微生物驱激活 温度），转速为８０ ｒ／ｒａｉｎ。 配方体系的进一步深入研究。因此，笔者通过大量 定期取各个处理样品，分别用ＬＢ平板测定激 的室内激活实验数据，较为系统地分析了激活配方 活液的内源菌总菌数，６类测试瓶测定６类内源菌 的筛选评价方法和指标，对探讨建立内源微生物驱 菌数，ｐＨ计测定水相ｐＨ值，离子色谱仪测定水相 激活配方的筛选方法和评价标准具有一定的借鉴意 乙酸根离子质量分数，旋转粘度仪测定水相和油相 义。 粘度，旋滴界面张力仪测定水相表面张力¨。。，密度 仪测定原油密度；对瓶口产出气体体积进行测量；同 １实验材料与方法 时，对各处理样品的油水乳化效果进行观察，依照评 分标准（表１）给予评分。 １．１实验材料 岩心驱油实验方法实验用人造胶结岩心，模 实验用水为克拉玛依油田地层水和注入水；实 拟油藏渗透率，在油藏温度（２０．６℃）下进行岩心驱 验用油为克拉玛依油田试验井井口原油；试剂包括 油评价实验 卜 ］。实验步骤为岩心气测渗透率一 甜菜糖蜜、磷酸氢二氨（分析纯）、氯化铵（分析纯）、 岩心抽真空饱和地层水一岩心水测渗透率一岩心造 硝酸钠（分析纯）。采用了油田内源菌测试瓶（自 束缚水一饱和原油一一次水驱至含水率为９８％一 制）等仪器＿８ｊ。 注入０．２倍孔隙体积的激活剂一注入０．２倍孔隙体 收稿日期：２０１２—０１—０９。 作者简介：代学成，男，高级工程师，从事提高采收率技术实验研究。联系电话：（０９９０）６８７９１５３，Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｘｕｅ￣ｃｈｅｎｇ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ。 油气地质与采收率 ２０１２年３月 积的空气一关闭模型１０ ｄ～二次水驱至含水率为 表１油水乳化效果 ９８％一计量驱替出的油量一计算最终采收率。 分值 乳化效一果＿描≯述 。≯≮ ｎ 藏糟 劈显 墓掘船癣曹 ≯ ｉ｜ｌ 镪曩ｉ岳 黟 粒与反盔 空电—致。 曩｜－Ｉ ２结果与讨论 ， 见效。摇晃后油水少量互溶，油珠颗粒比空白小涠 原油 与地层水发生油包水乳化；油相体积明显增加’流动性变差 ２．１内源菌菌数 袋果茨铲 摇晃存；游承能够移毛｝互－游 颜色抵深，：ｉ粗珠颗粒抛空电瓤分数为 时更小ｊ｜｜｜ 由摇瓶实验中激活内源菌总菌数随时间的变化 效果好。摇晃后油水能够部分混溶；下层水相为 可以看出，甜菜糖蜜激活配方可以快速启动油藏水 ３褥色 费褥笆，糟瑷为小臻状；直径为 ０萋蠢 一｜ 麟摇晃后ｉ游承帮分 厨褶 霞颧 授萎｜ 中的内源菌生物链，菌数上升很快，在第５～６ ｄ就 效果很好。摇晃后油水大部分混溶，下层水相为深褐色。 能达到最高值，之后下降较快，推测是因为加入的甜 。 油相为细末状。摇晃后油水基本完全混溶 层更慢０ 菜糖蜜碳源已被消耗殆尽。 教辱臻好ｐ羟 后滴水芜全耀招ｌ漕承分 由不同激活配方激活６类内源菌计数结果（表 ５赛谚 躜显或老 。 嚣获长 间不 ’辱，厦潜不描壁 ｊ ２）可以看出，不同的激活配方都能有效激活内源 菌，使内源菌的总菌数提高了３—４个数量级；同时， 表２不同激活配方激活培养后的内源菌总菌数和６类内源菌菌数 ｃ出，ｍＬ 也有效地激活了腐生菌（ＴＧＢ）、烃氧化菌（ＨＯＢ）、 离子质量分数的差异较大，最高值可达到空白样的 硝酸盐还原菌（ＮＲＢ）和厌氧发酵菌（ＦＭＢ），一般都 １００倍以上。分析认为，乙酸根离子是内源菌发酵 能提高２～３个数量级；但有的激活配方也激活了有 过程中重要的中间产物之一，乙酸根离子质量分数 害的硫酸盐还原菌（ＳＲＢ）。而由于实验方法的局限 在一定阶段可以表征内源菌的生长代谢情况。 性，样品中未能检测出产甲烷菌（ＰＭＢ）。 实验结果表明，水相乙酸根离子质量分数可以 综上所述，内源菌总菌数和６类内源菌菌数，可 作为激活配方筛选的评价指标。 以作为激活配方筛选评价的重要指标之一。如何有 ２．３水相粘度 效激活有益内源菌的数量，同时能够降低或抑制有 在摇瓶实验中，由水相粘度随时间的变化（图 害的硫酸盐还原菌数量，是评价激活配方优劣的关 １）可以看出：空白样在激活期间水相粘度基本保持 键。另外，需要激活有益内源菌几个数量级才能够 不变；而含有甜菜糖蜜激活配方的水相粘度则有所 达到提高最终原油采收率的目的，仍须继续探讨。 升高，最多可升高４４％以上。分析认为，在甜菜糖 ２．２水相乙酸根离子质量分数 蜜激活配方激活内源菌生长的过程中，产生了多糖 在摇瓶实验中，应用不同甜菜糖蜜激活配方激 类的生物聚合物，并溶入水中，从而导致水相粘度升 活培养１０ ｄ后，由水相中乙酸根离子质量分数测定 高。 ‘ 结屎可以看出，不同甜菜糖蜜激活配方均能有效激 实验结果表明，在激活内源菌的过程中，水相粘 内源菌，产生乙酸根。不同配方之间产生乙酸根 度升高幅度变化较大、规律性强、各个激活配方之问 第１９卷第２期 代学成等．内源微生物驱油激活配方筛选评价指标探讨 ・３９・ ２．５产气量 由摇瓶实验中不同激活配方的产气量随时间的 ● 甜 变化（图３）可以看出：空白样在激活期间不产出气 体，而对于不同的甜菜糖蜜激活配方，随着培养时问 的延长，都产出气体，产气量不等，产气速率亦不同。 ｇ 一 ＼ 器 分析认为，不同激活配方激活内源菌的代谢途径和 速率不同，从而导致产生气体的量和速率的差异。 时问／ｄ 对不同激活配方产生的气体进行了气相色谱法分 析，气体成分均主要为ＣＯ：，占９０％以上，其余为 Ｎ ，没有检测到ＣＨ 。表明在摇瓶激活实验中，内源 菌利用有机碳源发酵，主要产生ＣＯ 气。 图１ 不同激活配方水相粘度随时间的变化 差异大。水相粘度的增加，有助于改善地层中的油 水流度比。所以水相粘度适合作为激活配方筛选的 评价指标。 ２．４乳化效果 由摇瓶实验中不同激活配方的油水乳化效果随 时间的变化（图２）可见，空白样在激活期间乳化效 ｇ ＼ 丑黜 扩 果基本保持不变；而其他甜菜糖蜜激活配方随激活 时间的延长，乳化效果逐渐变好，其中最好的激活配 方在培养１０ ｄ后乳化效果达到最佳，即达到５分。 时间／ｄ ５ 图３不同激活配方产气量随时间的变化 ４ 一 翻ｒ ， ＝ 实验结果表明，在甜菜糖蜜激活配方激活内源 萋ｚ 辞 Ｉ 菌的过程中，产气量变化具有一定的规律性，不同配 Ｏ 。Ｉ ２ ３ ４ 劬舳 ． ． ．． 方之间存在差异。产气也是微生物驱提高原油采收 率的重要机理之一，因此，产气量可以作为激活配方 筛选的评价指标。 ２．６岩心驱油提高采收率值 ５ ６ ７ ８ １０ ｌ３ Ｉ５ 时间／ｄ 图２不同激活配方油水乳化效果随时间的变化 采用不同的甜菜糖蜜激活配方体系，室内模拟 油藏条件，进行岩心驱油实验。由实验结果（表３） 可以看出，不同甜菜糖蜜激活配方能提高原油采收 率６％～９％左右，表明激活配方在岩心中能有效激 实验结果表明，在激活内源菌过程中，各个激活 配方之间油水乳化效果差异明显，有一定的规律性。 这是内源菌作用于原油后，产生生物乳化剂、生物表 面活性剂、有机溶剂等多种机理的综合体现。乳化 是微生物驱提高原油采收率的主要机理之一，所以 油水乳化效果适合作为激活配方筛选的评价指标。 活内源菌，生长代谢并产出利于提高采收率的物质。 岩心驱油实验结果表明，在岩心驱油实验中，不 同激活配方提高采收率能力存在差异。室内岩心模 拟驱油实验是验证激活配方矿场驱油效果最直接的 表３不同激活配方室内岩心模拟驱油实验结果 油气地质与采收率 方法，而提高采收率也是激活配方的最终目标。因 激活配方如何抑制有害的硫酸盐还原菌的生 长，同时能激活并提高其他有益内源菌的生长代谢 速率是内源微生物驱油技术的关键。 激活配方筛选评价方法中各参数指标与提高采 收率的关系还需要进一步的研究确定。 参考文献： ［１］ Ａｂｄｅｌ－Ｗａｌｙ Ａ Ａ．］．￣ｂｏｍｔｏｒｙ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ ｉｎｄｉｇｅｎｏｕｓ ｍｉｃｒｏ— 此，岩心驱油提高采收率值是激活配方体系筛选的 必要指标。 ２．７水相ｐＨ值、表面张力及原油粘度、密度 摇瓶实验中，不同激活配方的水相ｐＨ值随时 间变化有上升和下降２种现象。ｐＨ值下降容易解 释，这和内源菌代谢产酸的理论一致，但ｐＨ值上升 原因还不清楚，分析内源菌代谢过程中可能也会产 生碱性类物质。不同激活配方的水相表面张力随时 ｏｒｇａｎｉｓｍ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｏｉｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ［Ｊ］．Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｃａｎａｄｉａｎ Ｐｅｔｏｒｌｅ— 问变化起伏不定，没有规律可循。理论上，激活内源 ａｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９９，３８（２）：５５－６１． 菌代谢产生生物表面活性剂、有机醇等物质，利于降 ［２］ Ｉｖａｎｏｖ Ｍ Ｖ．俄罗斯利用微生物采油提高原油产量［ｃ］／／张正 低水相的表面张力。不同激活配方激活培养后，原 卿，等，编译．国外微生物提高采收率技术论文选．北京：石油 油粘度和密度变化不大，部分数据有所增加。分析 工业出版社，１９９６． ［３］程海鹰，王修林，徐登霆，等．内源微生物提高采收率实验研究 认为，激活的内源菌相对较容易代谢原油中的轻烃 ［Ｊ］．石油勘探与开发，２００６，３３（１）：９１—９４，ｌ１０． 组分，致使原油中的轻烃组分丧失，从而导致原油粘 ［４］ 李阳．微生物与石油工业［Ｊ］．油气地质与采收率，２００２，９（４）： 度、密度增加。 １—４． 综上所述，在激活实验中，由于内源菌的复杂性 ［５］ 陈爱华，方新湘，吕秀荣，等．克拉玛依油田内源微生物驱油机 和代谢产物的不确定性，水相ｐＨ值、表面张力及原 理探索［Ｊ］．油气地质与采收率，２００８，１５（５）：７５—７７． ［６］ 汪卫东，汪竹，耿雪莉，等．美国微生物采油技术现场应用效果 油粘度、密度等指标的变化没有统一的规律，因此暂 分析［Ｊ］．油气地质与采收率，２００２，９（６）：７５—７６． 不适合作为激活配方筛选的评价指标。 ［７］ 王鲁玉，马振生，李金发，等．单家寺油田单ｌ２块内源微生物 驱油试验研究［Ｊ］．油气地质与采收率，２００６，１３（３）：８２—８４． ３结论 ［８］易绍金，余跃惠．石油与环境微生物技术［Ｍ］．武汉：中国地质 大学出版社，２００２：６４—８９． ［９］宋绍富，刘菊荣，张忠智．微生物采油替代营养源的研究［Ｊ］． 在室内激活实验中，内源菌菌数、水相粘度、水 油气地质与采收率，２００７，１４（２）：９６－９８． 相乙酸根离子质量分数、乳化效果、产气量和岩心驱 ［１０］宋智勇，张君，马继业，等．微生物菌液的界面特性［Ｊ］．油气地 油提高采收率值６项参数规律性较强、各个激活配 质与采收率，２００８，１５（３）：７３—７５． 方之间差异大，并且与微生物驱提高采收率的机理 ［１１］代学成，张庭辉，杨朝晖，等．克拉玛依油田微生物菌种筛选及 致，适合作为激活配方筛选的评价指标；而水相 驱油效率试验［Ｊ］．新疆石油地质，２００７，２８（６）：７３１－７３２． 一ｐＨ值、表面张力及原油粘度、密度４项参数规律性 ［１２］袁长忠，宋永亭，段传慧．微生物采油用营养物质在石英砂上 的静态和动态吸附规律［Ｊ］．油气地质与采收率，２００９，１６（４）： 不强，与微生物驱提高采收率的机理不符，不适合作 ７４—７６． 为激活配方筛选的评价指标。 编辑刘北羿 声 欢 Ｋ 迎广大科一技人 员诵跃投稿 乍 声 ；》