特低滲油藏微生物驅后多樣性分析—以安塞油田長6儲層為例

黃戰衛 ，孫 衛 ，董 昭 ，邱家友 ，史小亮 ，楊 劍

（1.中國石油長慶油田分公司第一采油廠，陜西延安 727000；2.西北大學/大陸動力學國家重點實驗室，陜西西安 710069）

油氣工程

特低滲油藏微生物驅后多樣性分析—以安塞油田長6儲層為例

黃戰衛1，2，孫 衛2，董 昭1，邱家友1，史小亮1，楊 劍1

（1.中國石油長慶油田分公司第一采油廠，陜西延安 727000；2.西北大學/大陸動力學國家重點實驗室，陜西西安 710069）

針對特低滲油田微生物采油技術應用效果不穩定的情況，應用分子生物學方法，分析了安塞油田長6油藏樣品的微生物多樣性，包括1口注入井和5口生產井樣品。研究表明：注入水中的微生物多樣性好于生產井產出液，其中芽孢桿菌綱、梭菌綱、α-變形菌綱和γ-變形菌綱所占比例較高；同等條件下，不同生產井產出液中微生物多樣性相對較統一，只是數量上存在差異，液量大、含水較高的生產井微生物數量較多、油井產出液中的微生物以芽孢桿菌為主。相同的油井微生物多樣性隨時間不同而發生變化。對油藏微生物多樣性的分析可以更好的指導現場應用，增強微生物采油技術現場應用的成功率。

特低滲油田；微生物多樣性；分子生物學；微生物驅

特低滲油田的開發是一個世界難題，微生物采油技術被認為是能夠較好解決這一難題的技術之一，油藏中含有大量的微生物，為微生物采油技術的實施提供了物質基礎[1]，但是目前現場應用規模不大和應用效果不穩定，說明微生物采油技術仍存在許多問題尚未解決，其中一個關鍵性的問題，即對油藏環境中微生物多樣性及演化規律認識還不清楚。

針對油藏特點，本文采用分子生物學方法研究安塞油田長6油層的注入水和產出液的菌落多樣性，為微生物采油技術現場成功率提供保障。

1 安塞油田長6油藏概況

安塞油田是典型的“三低”油藏，安塞油田長6油層孔隙結構復雜，物性差，平均孔隙度為13.2%，平均滲透率為 1.29×10-3μm2，有效滲透率為 0.49×10-3μm2，原始地層壓力9.13 MPa，飽和地層壓力6.19 MPa，壓力系數0.7～0.9，屬致密巖性圈閉的巖性油藏。

安塞油田王窯區目前動用含油面積63.41 km2，地質儲量4 227.23×104t，平均單井產能1.3 t/d，綜合含水59.0%，采油速度0.66%，采出程度14.09%。經過長期注水開發，部分區塊已進入開發中后期，含水率逐年上升，油田穩產難度大[2]。

近年來在該區塊開展了小規模微生物提高采收率技術研究試驗，取得一定效果，但試驗效果不穩定，部分區域效果不明顯，需要繼續開展微生物生態結構的分析，認清油藏微生物分布規律，增強微生物采油技術的適應性[3]。

2 取樣與研究方法

2.1 現場取樣

依據試驗要求，分別在注水井和生產井，考慮到取樣在平面上分布的代表性和均勻性，以生產的液量和含水為取樣依據[4]，注水樣品取自王25-013井，生產井為王24-013井、王25-012井和王26-014井（見表1）。

表1 微生物多樣性檢測樣品編號

2.2 研究方法的建立

2.2.1 總DNA提取方法[5，6]

（1）將1 mL油水樣品振蕩5 min，然后3 000 r/min離心，留上清液；

（2）加入2倍體積的10×PBS進行洗滌，振蕩5 min，然后12 000 r/min離心5 min，去掉上清液；

（3）加入 10×PBS 緩沖液 100 μL，然后超聲裂解細菌40 s；

（4）用華舜“DNA小量細菌提取試劑盒”，進行后續的DNA提取，然后保存在-20℃冰箱中。

2.2.2 16S rRNA基因文庫建立方法[7-10]

（1）采用通用引物27f和533r對油水樣中的基因組進行擴增；

（2）采用OMEGA公司E.Z.N.A Soil DNA純化學試劑盒純化擴增后的DNA；

（3）將純化后的DNA連接至pGM-T載體上，涂布到含有氨芐青霉素/IPTG/X-Gal的LB培養基上；

（4）采用pGM-T通用引物T7W和SP6擴增外源插入片段，通過電泳篩選建立基因文庫。

3 油藏微生物多樣性分析結果

通過對注入水和產出液微生物多樣性試驗分析，結果表明，注入水的微生物多樣性明顯高于產出液。測序時注入水樣挑取的數量多于產出液樣（見表2）。

表2 微生物16S rRNA基因文庫分析結果

3.1 注入水微生物多樣性分析結果

注入井王25-013井注入水樣的多樣性結果顯示，所有克隆按照99%的相似性共劃分36個OTU類型。注入水中，包含了芽孢桿菌綱、梭菌綱、α-變形菌綱和γ-變形菌綱等，其中芽孢桿菌綱占54.3%，梭菌綱占25.6%。主要菌屬為芽孢桿菌屬、Flexistipes、乳酸球菌屬、Proteiniphilum、環絲菌屬、Caminicell、JG30-KFCM45_noran、假黃色單胞菌屬、色鹽桿菌屬、Altererythrobacter等。

3.2 生產井樣品微生物多樣性分析

對于生產井樣品，所有克隆按照99%的相似性共劃分不同的OTU類型。在樣品中，細菌種類相對比較單一，主要為芽孢桿菌屬，所占比例均超過85%以上，只是不同的生產井檢測微生物數量不同（見表3）。產出液中多樣性明顯低于注入水樣品。

表3 生產井微生物多樣性分析結果

4 微生物驅前后多樣性變化分析

油田生產是動態變化的過程，各生產井的生產特征也在不斷發生變化。為了進一步提高微生物驅油的適用性，完善微生物驅油效果評價，在微生物驅油有效期結束后，在2014年12月進行再次取樣開展微生物多樣性分析，并與措施有效期內結果進行比較，分析了這兩批樣品的微生物群落結構變化。

對于注水井王25-013井，對比不同取樣時間微生物的多樣性，結果顯示，兩批樣品的微生物種類及數量均有較大的變化，與2013年11月相比，2014年12月的樣品中優勢菌較單一，芽孢桿菌屬占80.2%，而2013年11月樣品中優勢菌群梭菌綱、α-變形菌綱和γ-變形菌綱下降至15.5%，這主要是由于微生物驅油體系主要是從地層中篩選的芽孢桿菌，現場注入水主要采用污水回注。

對于生產井，2014年12月樣品的菌群與2013年11月樣品相比，優勢菌群并無明顯變化，但在數量變化較大，2014年樣品中芽孢桿菌屬所占比例下降至58.7%，多樣性明顯高于2013年的樣品。

通過對2013年和2014年兩次微生物驅后多樣性的分析，表明不論是注水井還是生產井，微生物驅后多樣性變化不大，但是數量會發生一定的變化。這主要與油田注入水主要來自產出液處理后進行回注，在油層溫度、壓力、營養物質不變的情況下，注入水處理主要在流程中進行，受季節變化的影響較小，注入水引入的微生物進入油藏，很難在短時間內在地層中建立優勢，改變不了油層中的生物因子和非生物因子，從而使油層的微生物分布特征產生變化，這是產出液中微生物多樣性變化不大的主要原因。

5 討論

（1）通過對安塞油田長6特低滲透儲層微生物驅后注水井和生產井的微生物多樣性分析，結果表明，在微生物驅開始受效的初期，注入井中微生物種類較多，主要包括芽孢桿菌綱、梭菌綱、α-變形菌綱和γ-變形菌綱等。生產井在微生物驅有效期內，微生物優勢菌群明顯，生產井之間變化不大，只是數量上存在差異，這與微生物驅油體系在地層中建立的菌群優勢相關。

（2）不同時間點的微生物多樣性測試結果表明，微生物驅油有效期內外注水井和生產井微生物多樣性變化較明顯，這主要是回注水中優勢菌群的數量降低造成的，隨著注水過程的不斷進行，優勢菌群將不斷減小，微生物多樣性不斷增加，相應的增油效果也在不斷變差。

（3）通過對油藏微生物多樣性的研究，將為微生物采油技術理論的完善、效果評價方法的優化、人為干涉油藏微生物方式的可行性提供相應的理論依據。

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Diversity analysis of ultra low permeability reservoir after microbial flooding

HUANG Zhanwei1，2，SUN Wei2，DONG Zhao1，QIU Jiayou1，SHI Xiaoliang1，YANG Jian1
（1.Oil Production Plant 1 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yan'an Shanxi 727000，China；2.Northwest University/State Key Laboratory of Continental Dynamics，Xi'an Shanxi 710069，China）

For ultra-low permeability oilfield of microbial enhanced oil recovery technology application effect of instability,the application of molecular biology methods to analyze the microbial diversity Ansai oilfield Chang 6 oil samples,including one injection well and five production wells sample.Study shows water injection well to the production of microbial di-versity well production fluids,which bacilli.Clostridium outline,α-Proteobacteria and γ-Hymenomycetes higher proportion of deformation.Under the same conditions,different production wells output microbial diversity was relatively unified,but there is a difference of quantity,liquid volume,high water production wells microorganisms in larger quantities,the well produced fluid in the microorganism Bacillus based.Well the same microbial diversity varies with different times.On reservoir of microbial diversity analysis can better guide field applications,the success rate of microbial enhanced oil recovery technology field applications.

ultra-low permeability oilfield；microbial diversity；molecular biology；microbial flooding

TE357.46

A

1673-5285（2017）11-0012-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.003

2017-11-03

國家高技術研究發展計劃（863計劃）項目“微生物采油關鍵技術”，項目編號：2013AA0644；國家科技重大專項項目“高礦化度油藏微生物驅油體系研究及先導試驗”，項目編號：2012ZG008。

黃戰衛，男（1976-），高級工程師，主要從事油層改造和提高采收率的研究及管理工作，郵箱：huangzw_cq@petrochina.com.cn。