特低滲透油藏微生物提高采收率技術應用研究

王宏，梁凱強陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院，陜西西安710075

特低滲透油藏微生物提高采收率技術應用研究

王宏，梁凱強
陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院，陜西西安710075

微生物提高采收率技術是目前國內外發展迅速的一項技術。主要介紹了針對延長油田特低滲油藏地層壓力不足、注入能力低下的問題進行的微生物采油技術應用研究，包括微生物菌種篩選、菌種分類、菌種性能評價等室內技術研究，微生物中試發酵工藝、注入工藝和微生物采油現場試驗。綜合評價現場試驗效果，表明微生物驅油技術能夠降低注入壓力、提高油井產量、有效提高石油采收率，是延長油田低孔/特低滲油藏提高采收率的有效技術之一。

特低滲透；微生物；發酵；采收率

延長油田是我國石油勘探開發最早的特低滲透油田之一，具有典型的低孔、低滲、低壓特點。為實現油田高產、穩產、可持續發展，2009年以來，延長油田開展了微生物提高采收率（Microbial Enhanced Oil Recovery，MEOR）技術研究。針對延長油田特低滲油藏地層壓力不足、注入能力低下，篩選出以YM-4菌（來源于延長油田油井采出液）為代表的3種微生物菌，進行中試發酵并用于微生物驅現場試驗，試驗效果較好，可在延長油田推廣應用。

1 MEOR室內研究技術

1.1菌種篩選

菌種篩選是微生物提高采收率技術的關鍵，篩選MEOR菌種的主要原則是：適應油層環境，與地層流體、巖石的配伍性高。根據提高原油采收率的需要，微生物的配方應具有驅油效率高，適用的溫度、壓力、pH值范圍較廣，耐高礦化度等性能。

篩選菌種所用樣品來自延長油田油井采出液。篩選步驟為：

（1）對現場取回的樣品進行富集培養，為目的微生物提供優良的生長環境，使其成為優勢微生物。

（2）將富集后培養液中的單菌落分離出來。

（3）分別培養各類微生物，測定其性能，最終篩選目的菌種。

目前延長油田已篩選出3種具有提高采收率能力的微生物菌種，其中表面活性劑菌種YM-4已經進入現場應用。

YM-4菌種菌落特征為黃色圓菌落、菌體形態為短桿菌，菌落照片如圖1所示。

1.2菌種分類鑒別

采用PCR-RFLP法進行菌種分類鑒別，先抽提細菌體內的DNA進行體外復制，將極少量DNA擴增到足夠量后，用限制性內切酶將其切成不同大小的片段，根據內切酶的特異識別點和DNA片段大小鑒別細菌種類。

經鑒定菌株YM-4為Pseudomonas aeruginosa銅綠色假單胞菌、兼性菌，其代謝產物是糖脂類生物表面活性劑。

圖1　Y M-4菌種菌落照片

1.3目的菌的生長繁殖規律研究

以相同培養基培養不同初始濃度的YM-4菌，48 h后即可繁殖到濃度為1億cfu/mL以上，菌種YM-4的生長曲線如圖2所示，可劃分為四個階段：適應期、對數期、穩定期、衰老期。

圖2　菌種Y M-4生長曲線

從圖2可以看出，YM-4菌種的繁殖和競爭能力很強。雖然微生物在放大培養過程中不可避免要遇到雜菌和地層中的原生菌爭奪營養和生存空間，但YM-4菌生長延遲期和對數生長期短，并且穩定生長期長，在極短的時間內就能成為優勢菌，同時抑制雜菌的生長，因此是一種優良菌種。

1.4目的菌對油層適應性研究

延長油田瓦窯堡采油三廠地層水為NaCl型，礦化度為47 188.98 mg/L。在礦化度為51 500 mg/L、溫度35℃的培養基中，培養不同濃度的YM-4菌120 h后，其濃度可繁殖到1億cfu/mL以上，其代謝產物表面張力小于30 mN/m。

1.5物理模擬實驗研究

實驗用巖心為延長油田天然巖心柱（φ2.5 cm× 10 cm），巖心滲透率為3.68 mD；模擬油為地層原油（其中：密度為0.845 g/cm3，50℃時黏度為7.6 mPa·s）。將表面活性劑菌（YM-4）菌液注入到水驅至殘余油的巖心中，培養48 h后繼續水驅。試驗證實YM-4菌液能順利注入巖心，注入壓力不超過6 MPa，注入能力曲線如圖3所示。采收率、注入壓力與注入量關系曲線如圖4所示，從圖中可以看出，注入0.5 PV菌液時驅油效果較好，能在巖心內部產生表面活性劑，可提高采收率2.19％。

圖3　巖心中注Y M-4菌液的注入能力曲線

圖4　巖心中注入Y M-4菌液的注入量與采收率、壓力關系曲線

2 微生物中試發酵工藝技術

微生物的中試發酵需逐級進行，中試產品的菌液濃度大于1億cfu/mL。在中試發酵過程中要解決雜菌污染問題，研究雜菌控制方法和優選培養條件。

2.1中試發酵工藝流程

微生物現場中試發酵分三個階段，定為三級發酵，其發酵流程如圖5所示。首先在100 mL的培養基中制種；一級發酵在50 L的發酵罐中置入培養基，接入純菌種，恒溫35℃兼性發酵12 h；二級發酵在500 L發酵罐中置入培養基，接入一級發酵后的菌液，恒溫35℃兼性發酵12 h；三級發酵在5 m3發酵罐中置入培養基，接入二級發酵后的菌液，恒溫35℃兼性發酵48 h；分別監測各級發酵前后目的菌濃度和純度。

圖5　三級中試發酵工藝流程示意

2.2發酵車間內滅菌

發酵車間內發酵罐大、管道多，同時培養基中通常都含有營養比較豐富的物質，容易造成雜菌污染，因此必須對培養基、發酵罐及管道各環節進行滅菌消毒來解決雜菌污染問題。YM-4菌種發酵采用121℃蒸汽滅菌法，對培養基、發酵罐及管道各環節完成滅菌消毒。經多次投料生產均無雜菌污染現象發生，產品符合現場技術要求。

3 現場試驗效果綜合評價

延長油田MEOR試驗區位于WYB采油廠YM注水區塊，其現場試驗區井網如圖6所示。

圖6　延長油田MEOR現場試驗區井網

對10口注水井注入YM-4菌液進行微生物驅油現場試驗，受益油井33口。試驗區內油層平均有效厚度6.8 m，平均孔隙度13.2％，平均滲透率9.885 mD。

試驗區于2011年7月開始注入微生物菌液，截止2011年11月共累計注入微生物菌液175 t。其動態曲線如圖7所示，從圖7可以看出，自試驗區注入微生物菌液以來，產液量和產油量都呈現了上升趨勢，區塊總體增油量達到399.62 t。

圖7　試驗區開發動態曲線

試驗區33口受益油井中16口井表現出產油量上升或產油量穩定，占油井總數48％；其余油井產量下降，但下降趨勢均有所減緩。自試驗區注入微生物菌液以來，注水壓力持續下降，截止11月底由5.1 MPa降到4.6 MPa，降幅達10％。

4 結束語

為解決延長油田特低滲透油藏地層壓力不足、注水能力低下的問題，延長油田開展了微生物提高采收率技術研究，三年來已由理論研究和室內試驗研究步入現場試驗，初步形成了一套微生物提高采收率技術。通過YM-4菌種的應用研究，總結經驗如下：

（1）菌種篩選應以油井產出液為取樣重點。

（2）目的菌種應能夠適應地下油層環境，具有較強的繁殖和競爭能力。

（3）對培養基、發酵罐及管道各環節進行高溫蒸汽殺菌消毒，有利于中試發酵過程中目的菌種的生長。

YM-4菌種注入延長低滲透油藏中能夠在地層中產生生物表面活性劑，降低水井注入壓力，補充地層能量，提高油井產量，減緩油井產量遞減。

Application ofMicrobialEnhanced OilRecoveryin Ultra-low PermeabilityReservoir

WANG Hong，LIANG Kaiqiang
Research Institute of ShaanxiYanchang Petroleum（Group）Co.，Ltd.，Xi’an 710075，China

Microbial enhanced oil recovery（MEOR）is a rapidly developing technology in China and abroad.For the reasons of low formation pressure and low water-injection capability in ultra-low permeability reservoir，Yanchang Oilfield starts the application research ofmicrobialenhanced oilrecovery technology including the indoor research on micro-organism selection，classification and properties evaluation，the pilot tests of micro-organism fermenting and injecting，and the field tests.The field test results of MEOR are evaluated，which show that the micro-organism flooding can reduce water injection pressure，enhance well production and oil recovery.MEOR is the effective technique for enhanced oil recovery in low porosity/ultra-low permeability reservoirs of Yanchang Oilfield.

ultra-low permeability；microbe；fermentation；recovery rate

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.04.016

王宏（1982-），男，陜西西安人，工程師，2009年畢業于西南石油大學油氣田開發工程專業，碩士，從事開發地質與油藏精細描述、油藏數值模擬、提高采收率研究。

Email：raskay@163.com

2015-11-10；

2016-02-20