胜利油田沾3断块内源微生物现场激活试验及分析

曹功泽，徐登霆 （中石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营257000）

张绍东 （中石化胜利油田分公司科技处，山东东营257001）

巴 燕，刘 涛，孙刚正 （中石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营257000）

胜利油田沾3断块内源微生物现场激活试验及分析

曹功泽，徐登霆 （中石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营257000）

张绍东 （中石化胜利油田分公司科技处，山东东营257001）

巴 燕，刘 涛，孙刚正 （中石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营257000）

针对胜利油田沾3断块开发难度日益增加的状况，通过激活地层内源微生物来达到提高原油采收率的目的。经过室内物模试验，得到具有较强针对性的激活体系，激活后菌浓能提高4个数量级，而硫酸盐还原菌被有效抑制，物模驱油试验能在水驱基础上提高采收率7%以上。为了验证室内研究获得的激活剂在实际油藏中的激活效果，采取油井单井吞吐的方式，在沾3断块沾3－26井、沾3－X24井、沾3－25井3口油井开展内源微生物现场激活试验。结果表明，油藏内源微生物均被大量激活，其中沾3－26井激活后细菌总量从102个／ml提高到106个／ml，乙酸根离子浓度由试验前的35mg／L上升到554mg／L，另外2口油井也取得了较好的激活效果。现场激活试验结果为沾3块实施内源微生物驱油技术奠定了基础。

内源微生物；微生物驱油；激活剂；激活试验

微生物驱油技术是目前国内外发展迅速的一项提高采收率技术，与其他技术相比，具有成本低、操作简便，不伤害地层，不污染环境，产出液不需特殊处理等优点［1～5］。根据利用的微生物来源不同，微生物驱油技术可以分为外源微生物驱油和内源微生物驱油，前者主要是利用从被原油污染的土壤或油田采出水中筛选出合适的细菌，将其注入地下；后者则直接利用地层内原有的内源微生物群落，通过添加激活剂，直接激活地下的有益内源微生物群落。与外源微生物驱油技术相比，内源微生物驱油技术具备微生物驱油技术的很多优点，且不存在菌种选育、菌液发酵等过程，适应性更强，投入更低，因此具有更为广阔的发展前景［6～8］。

该研究针对沾3断块油藏条件，分析微生物营养需求，通过室内试验筛选内源微生物激活体系，并在现场通过单井吞吐方式开展激活剂验证试验，为内源微生物驱油试验的开展提供决策依据。

1 试验方法及检测

1.1 试验区块的选取

1）沾3断块基本情况 该区块位于沾化凹陷义南断裂带中段，主要含油层系为东营组第1砂层组，该砂层组分为11、12、13、14共4个小层，油层发育较好，连片分布。储层属河流相沉积，由一套砂泥岩、含砾砂岩、细砂岩互层组成，油层薄，分布不稳定。油层物性适合开展内源微生物驱油试验（表1）。

表1 沾3断块油藏参数

2）沾3断块开发现状 该区块自1985年到目前已投入开发26年，其间经历了弹性驱动、天然水驱和人工水驱开采，1989年转注水，水驱开发22年，采出程度达25%，目前已进入高含水开发阶段。截至2011年10月，试验区共有油井14口，开井13口，日产液水平672t，日产油水平58t，综合含水91.9%，采出程度25%；注水井5口，开井5口，日注水平779m3，月注采比1.16，累注采比0.51。

1.2 沾3断块地层水水质及营养条件分析

地层水的化学成分对内源微生物的繁殖代谢有较为明显的影响，通过分析注入水和油井产出水的化学成分，可了解注入水和地层水的水质特征及其对内源微生物生长的可能影响，从而掌握地层内源微生物生长、繁殖等基本的生理活动所缺乏的元素，为地层内源微生物的激活剂的筛选提供依据。分析结果表明，地层水中存在较丰富的无机离子及一定量的微量元素，但严重缺乏氮、磷等营养成分（表2、3）。

表2 沾3断块水样离子组成分析

表3 沾3断块水样微量元素分析

1.3 室内激活剂筛选

1）激活剂筛选 在油藏内源微生物群落分析及营养分析的基础上，分别从4种碳源、4种磷源、3种氮源中筛选激活剂的主要组分，并研究各组分浓度对于激活内源微生物的效果影响。

2）激活效果评价 室内激活效果评价主要是通过4个方面来进行考察：①激活后总菌数变化（MPN法和平板涂布法）；②激活后对原油的乳化作用（分光光度计测定OD550）；③激活后对硫酸盐还原菌的抑制作用；④物模驱油试验。

1.4 内源微生物现场激活试验

为了验证室内研究获得的激活体系能否在油藏中取得良好的激活效果，通过单井吞吐方式，在现场开展了内源微生物现场激活试验。

1）现场激活试验方案 现场激活试验分别在沾3断块的沾3－26井、沾3－X24井和沾3－25井进行（图1），现场试验采用吞吐方式进行，将激活剂从油井油套环空反向注入，后加注入水将其挤压到油藏，关井培养一定时间后开井生产，在井口取样监测试验前后产出液生化性质及油井生产动态的变化，试验前后油井工作制度不变。

2）微生物代谢产物检测微生物在地层中被激活，由于其生长在典型的厌氧生境中，纤维素、蛋白质、脂肪等大分子物质，最后总会被产乙酸细菌转化为乙酸。所以，通过检测乙酸来客观反映微生物群落数的变化。

图1 现场激活试验井位图

3）微生物分类与定量：MPN法、平板涂布法 应用不同的培养基来确定注入水和产出液中细菌浓度的变化。

4）油井生产监测 通过对油井生产的实时监测，分析内源微生物被激活后的驱油效果。

2 试验结果及讨论

2.1 室内激活剂筛选及评价

1）营养组分及浓度的筛选 该研究分别考察了4种碳源、4种磷源、3种氮源的激活效果。在碳源的筛选中，4＃碳源对于地层水的微生物激活效果最好，激活后总菌数可以达到108个／ml（图2（a））。考察4＃碳源浓度对于激活效果的影响，随着碳源浓度的增加，总菌浓变化幅度不大，当碳源浓度为0.3%时，激活后吸光度最高，表明对原油的乳化效果最好，因此选定0.3%为最佳碳源浓度（图2（b））。在磷源的筛选中，2＃～4＃磷源激活后总菌浓均接近108个／ml（图2（c））。但4＃磷源对于原油的乳化效果最好，表现为OD550的值最高，所以，选用了4＃磷源作为激活剂的主要组分。考察了4＃磷源浓度对于激活效果的影响，随着磷源浓度的增加，总菌浓变化幅度不大，当磷源浓度为0.3%时，OD550吸光度最高，表明此时对原油的乳化效果最好。因此，选定0.3%为最佳磷源浓度（图2（d））。在氮源的筛选中，考察了3种氮源的激活效果，2＃、3＃氮源的激活效果较好，总菌浓均接近108个／ml（图2（e）），但出于原料安全性考虑，选择2＃氮源。随着2＃氮源浓度的增加，总菌浓变化幅度不大，但激活后吸光度在氮源浓度为0.2%时最高，且对SRB的抑制能达到较好的效果，因此，选定0.2%为最佳氮源浓度（图2（f））。

图2 营养组分及浓度筛选

2）室内激活剂激活效果评价 针对室内筛选出的激活配方，通过物理模拟激活试验来评价其激活效果，物理模拟试验采用的是沾3－26井的产出液。试验结果显示，筛选出的激活体系能有效激活产出液中的内源菌，激活厌氧发酵菌能提高4个数量级，硝酸盐还原菌被有效激活，而硫酸盐还原菌被有效抑制，见表4。物模驱油试验表明，筛选出的激活体系能在水驱基础上提高采收率7%以上，见表5。

表4 激活配方室内激活效果 个／ml

表5 激活配方室内物模驱油效果

2.2 现场激活试验效果评价

2.2.1 油藏微生物被大量激活

油藏的地层水在油田开发的中后期，会形成丰富的微生物群落，且在一定的时间内保持数量和种类上的相对稳定。但由于长期处于寡营养状态下，这些微生物大多处于不活跃或休眠状态，不会对油藏开发过程产生明显影响。当这些微生物被激活后，一部分微生物会对岩石、原油等产生积极的作用，提高油藏采收率。通过生物培养法，分析了激活剂注入前后，沾3断块注入水和油井产出液中特定的微生物群落数变化。分析结果表明，试验前沾3断块地层中含有较丰富的内源微生物群落（表6），注入水中存在一定量的烃氧化菌，而油井产出液中存在一定量的厌氧类菌群，尤其是产甲烷菌，同时，地层中还存在少量硫酸盐还原菌。注入激活剂关井培养9d后，开井生产不同时间取样检测（表7），结果表明，在注入激活剂的作用下，油藏内源微生物数量显著提高，其中沾3－26井平板涂布计数达到9.0×106个／ml，厌氧发酵菌浓度达到2.5×106个／ml，硝酸盐还原菌、产甲烷菌被有效地激活，硫酸盐还原菌被有效抑制。

表6 试验前沾3断块注入水和产出液中特定的微生物群落 个／ml

表7 试验后沾3－26井产出液中特定的微生物群落 个／ml

2.2.2 代谢产物浓度大幅度增加

乙酸作为多种微生物的代谢产物，能反映微生物代谢活动的强度。对现场激活试验前后产出液中乙酸根浓度进行了监测（图3），结果表明，在注入激活剂的作用下，油藏微生物活动强度大幅度提高。以沾3－26井为例，试验前产出液中乙酸根浓度35mg／L；关井培养9d后，开井生产6h后取样，其产出液中乙酸根浓度达到554mg／L，随着油井的生产，近井地带被激活的流体被采出，乙酸根浓度逐渐降低。

2.3 油井生产分析

通过激活油藏内源微生物，油井的生产动态也得到了一定程度的改善。其中沾3－26井在生产参数不变的情况下，日产液量由试验前的55t最高提高到84t，日产油量由3.4t最高提高到10.4t，含水率由试验前的93%下降到88%，累计增油330t。

图3 沾3－26井单井开井后不同时间产出液中乙酸根浓度

3 结 论

1）筛选到适合沾3断块的激活配方，在模拟条件下能有效激活油藏内源微生物，微生物浓度能提高4个数量级，提高采收率7%以上。

2）筛选出的激活体系在油藏环境中的激活效果好，油藏内源微生物被大量激活，微生物浓度能提高4个数量级，产出液中乙酸根浓度大幅度升高，油井的生产动态得到改善，为下一步内源微生物驱油现场试验的实施奠定了基础。

［1］汪卫东，魏斌，谭云贤，等.微生物采油需要进一步解决的问题［J］.石油勘探与开发，2004，31（6）：88～91.

［2］陈勇，耿雪丽，徐鹏，等.罗801块微生物驱油菌种代谢产物分析［J］.石油钻采工艺，2006，28（1）：48～53.

［3］宋永亭，魏斌，赵凤敏，等.罗801区块油藏环境厌氧微生物链的形成及其对微生物驱采收率的影响［J］.油田化学，2004，21（2）：182～186.

［4］隋军，石梅，孙凤荣，等.以石油烃类为唯一碳源提高采收率菌种的研究［J］.石油学报，2001，22（5）：53～57.

［5］陈智宇，冯庆贤，刘如林，等.嗜热采油微生物菌种的开发与应用［J］.石油学报，2001，22（6）：59～62.

［6］宋智勇，郭辽原，高光军，等.内源微生物驱油物模实验及其群落演变研究［J］.石油钻采工艺，2010，32（1）：89～93.

［7］包木太，孔祥平，宋永亭，等.胜利油田S12块内源微生物群落选择性激活条件研究［J］.石油大学学报（自然科学版），2004，28（6）：44～48.

［8］程海鹰，王修林，徐登霆，等.内源微生物提高采收率实验研究［J］.石油勘探与开发，2006，33（1）：91～95.

［编辑］ 萧 雨

136 Experiment and Analysis of Indigenous Microbe Activation in Block Zhan 3in Shengli Oilfield

CAO Gong－ze，XU Deng－ting，ZHANG Shao－dong，BA Yan，LIU Tao，SUN Gang－zheng

（First Authors Address：Institute of Oil Production Technology，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying257000，Shandong，China）

In consideration of the serious problem of development in Shaojia Block Zhan 3of Shengli Oilfield，activated indigenous microbes were used to enhance oil recovery.According to the laboratory physical simulation，an effective activation system was established，by which more than 7%of oil recovery ratio was risen in the simulation test，compared with water flooding.The density of microbes was enhanced for four orders of magnitude，meanwhile the SRB was inhibited.In addition，the single well huff and puff was carried out in Well Zhan 3－26，Well Zhan 3－X24and Well Zhan 3－25.The results show that the most of indigenous microbes are activated.The concentration of acetate was increased from 35mg／L to 554mg／L，while the density of microbes increased from 102to 106cell／ml in Well Zhan 3－26.The concentration of acetate ion was enhanced from 35mg／L to 554mg／L，good results are also obtained in other 2wells.The experiment result provides a foundation for the indigenous microorganism flooding in Block Zhan 3.

indigenous microbe；microbial flooding；activation formula；activation experiment

book=23,ebook=23

TE357.9

A

1000－9752（2012）07－0136－05

2012－02－02

国家“863”计划项目（2009AA063505）。

曹功泽（1978－），男，2001年江汉石油学院毕业，硕士，工程师，现从事微生物提高采收率研究工作。