砾岩油藏内源微生物驱油动态跟踪与评价

修建龙，俞　理，曹有好，黄立信，崔庆锋，马原栋，伊丽娜

（1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院渗流流体力学研究所，河北廊坊065007；2.中国石油化工股份有限公司阿姆河天然气勘探开发（北京）有限公司，北京100011）

砾岩油藏内源微生物驱油动态跟踪与评价

修建龙1，俞理1，曹有好2，黄立信1，崔庆锋1，马原栋1，伊丽娜1

（1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院渗流流体力学研究所，河北廊坊065007；2.中国石油化工股份有限公司阿姆河天然气勘探开发（北京）有限公司，北京100011）

为了提高微生物驱油过程调控的目的性，利用生化指标监测技术对新疆克拉玛依油田七中区现场油井采出样品中微生物浓度、营养物、产物生成量等参数进行了连续的动态监测，并对油田现场反馈的生产动态数据进行了分析评价。七中区现场试验结果表明:内源菌激活期间，总菌密度增加了102～103个/mL，烃氧化菌（HOB）密度最高提高104个/mL，阶段增油量1.6万t，阶段提高采收率2.3%。增油效果随着烃氧化菌密度的增加而增加，为微生物驱油动态跟踪和效果评价提供了良好的借鉴。

砾岩油藏；内源微生物驱油；动态跟踪；效果评价

近年来，微生物采油技术在国家科技部“863计划”项目支持下，在油藏微生物生态及重要功能微生物的认识、采油机制、激活技术等方面的研究取得了一系列突破，新疆克拉玛依油田六中区克下组油藏先导性现场试验见到良好效果［1］。为了进一步推广该项技术，2013年又在新疆克拉玛依油田七中区克上组I类砾岩油藏开展了微生物驱油先导试验。

微生物驱油方案实施后，会遇到各种各样难以预料的问题，应该借鉴聚合物驱油的成功经验，加强现场试验的过程管理，将微生物驱油动态跟踪与评价贯穿始终，深入剖析油水井生化指标及生产动态变化特征，抓住时机，及时进行跟踪调整［2］。由于各个试验区地质及油藏条件不同，微生物群落组成及注入驱油体系也存在明显差异，这就决定了微生物驱油过程中生化见效特征存在不确定性。因此，微生物驱油动态跟踪与评价是每个试验区必须要做的工作。

本文中，笔者通过现场试验动态跟踪监测，系统评价微生物生化指标见效特征和油水井生产动态变化特征，同时通过对比生化指标与油井增油量，进一步优化现场试验动态监测指标体系。

1　试验区简介

新疆克拉玛依油田七中区克上组油藏温度39℃，平均渗透率0.123 μm2，地层原油黏度5.55 mPa·s，含蜡量3%～4.6%，地层水矿化度15 726 mg/L，属于NaHCO3水型。微生物驱油先导试验选取中部4注11采共15口井进行试验，含油面积0.33 km2，试验目的层为S1和S5砂层，平均孔隙度达19.6%，平均有效渗透率0.193 μm2，有效厚度32.1 m，主力层厚度14.2 m，地质储量71.9×104t，采出程度41.2%。

七中区克上组油藏1958年发现，1965年投入注水开发，1975年开始进入高产稳产阶段，其间分别于1981年和1988年进行了2次扩边调整，从1989年开始进入递减阶段，油藏在1991年和1998年分别进行了1次扩边调整和1次加密调整，2010年开始进行综合调整［3］。试验前日产液130.2 t，日产油14.3 t，井均日产液14.5 t，井均日产油1.6 t，综合含水率87.9%，4口水井均为两级三层分注，注入压力平均5.6 MPa，平均日注入水量为29.5 m3。

2　方案及现场实施情况

依据选区选井原则，确定在七区克上组油藏中部开展微生物驱油试验，由于南部井网不完善，先期开展西北部4个井组的微生物区试验（图1）。试验区的主力油层S1和S5层油层较发育，且储量富集，连通程度高，对这两层开展微生物油驱试验。注入量为8.58× 104m3（0.1 PV），注气量为6.864×105m3，液气比1∶8。

注入工艺设计，采用清水配制，化学试剂经分散器加入配液罐，搅拌均匀，由高压柱塞泵注入试验井，根据试验方案要求，采取连续或段塞式注入空气。根据单井工艺参数设计，采用一组配液系统对应一台泵、注两口井的方式施工。

根据方案设计，七中区于2013年11月26日开始施工，截至2015年8月31日，试验区累积注剂8.16×104m3，完成总计划的95.1%，累积注气6.149×105m3，完成总计划的89.5%。

图1　七中区微生物驱油试验区井位图Fig.1 Oil well location map of microbial oil displacement test in Qizhong block

3　材料与方法

3.1材料

3.1.1检测样品

地层水来自于新疆油田七中区克上组油藏采出液，取样后密封，4℃保存；原油来自于新疆油田七中区克上组油藏。

3.1.2实验材料

98%分析纯H2SO4，蒽酮。

LB培养基（g/L）:NaCl 10，琼脂粉18，酵母粉5，蛋白胨10。

3.2实验方法

3.2.1微生物检测

总菌密度检测:采用平板菌落计数法［4］。将样品稀释后，取一定量的稀释样液涂布到平板上，经过培养，统计菌落数，根据其稀释倍数和取样接种量换算出样品中的含菌数。

烃氧化菌检测:采用最大或然数（most probable number，MPN）计数方法［4］。将预测定的水样用无菌注射器逐级稀释，直到最后一个测试瓶无菌生长为止，然后根据稀释倍数对照最大或然数表计算出水样中细菌的数目，烃氧化菌检测试剂瓶由廊坊分院自制，培养温度均为39℃，培养时间7 d。

微生物群落检测:提取激活前后产出液中的微生物群落总DNA，送至上海美吉生物医药科技有限公司进行454高通量测序，分析群落结构［5］。

3.2.2乙酸根离子浓度检测

乙酸根离子浓度测试采用外标法，将被测样品与标准样品分别进行气相色谱分析，得出乙酸根浓度［6］。

3.2.3表面活性剂浓度监测

利用H2SO4-蒽酮法测鼠李糖脂浓度［7］。

3.2.4生产动态监测

油井生产动态跟踪监测，按文献［8］中第5章的规定执行。

4　结果与讨论

4.1生化指标见效特征评价

在实施微生物驱油现场试验的过程中，需要跟踪监测油藏生化指标的变化，了解实验是否朝着预期方向变化，适时调整激活剂注入浓度和频次，最大限度发挥微生物的驱油潜力。依照监测方案，对矿场试验进行了微生物、营养物和代谢产物变化进行了监测［1，912］。

4.1.1微生物见效特征

在现场注入0.1 PV（油藏孔隙体积）情况下，连续监测七中区微生物试验区9口油井菌密度变化情况，结果如图2所示。由图2可知:除掉吸附损耗，产出水活菌总数在注剂后上升明显，在注入4个月后部分井菌密度发生明显变化，整个试验过程，单井最高能够提高3～4个数量级，与化学驱油有明显区别，化学驱油在注入0.1 PV情况下，采出液中聚合物或者表面活性剂的浓度低，含量低于注入浓度的5%［13］。说明微生物在油藏中运移的过程既有吸附损耗还有增值作用，具有作用范围大，见效快的特点。

七中区克上组油藏含有丰富的烃氧化菌（HOB）［3］，这些菌株可以产生一系列代谢产物，从而引起地层水生物化学组成和流变性质的变化［14］。部分井中HOB数量检测结果如图3所示。由图3可知，HOB均被激活，HOB菌密度提高1～5个数量级。说明油藏有益菌被有效激活。

利用高通量测序技术对新疆七中区注入前后微生物群落组成进行分析，7-I代表注入前的微生物群落，7-P1、7-P2和7-P3代表注入后的微生物群落，将群落中所有菌属进行调研分析，之后统计具有烃降解功能和能够代谢表面活性剂、聚合物的菌种所占比例，将其定义为有益菌所占比例，结果如图4所示。图4表明，油井产出液中烃降解菌密度比例增加1倍，达到了定向激活的目标。

图2　七中区激活前后总菌密度变化Fig.2 Total cell density variation before and after activation in Qizhong block

图3　典型井烃氧化菌检测结果Fig.3 Detection results of typical HOB

4.1.2营养物见效特征

注入体系中总糖质量浓度为2.68 g/L，图5显示了微生物驱油前后总糖浓度的变化情况。由图5可见:总糖浓度均维持在较低水平，说明激活剂利用率较高。

4.1.3代谢产物见效特征

乙酸根是内源菌发酵过程中重要的中间产物之一，乙酸根离子浓度在一定阶段表征内源菌的生长代谢情况。图6显示了微生物驱油前后乙酸根离子浓度的变化情况。从图6可以看出，乙酸根浓度有所升高，可达17 mg/L，表明试验区油藏中内源菌已经得到有效激活。

图4　注入及产出液中有益菌所占比例Fig.4 Proportion of beneficial bacteria in injection and production fluid

图5　微生物驱油前后总糖浓度变化Fig.5 Concentration variation of total sugar before and after microbial oil displacement

图6　微生物驱油前后乙酸根离子浓度变化Fig.6 Variation of acetic acid concentration before and after microbial oil displacement

在H2SO4-蒽酮法测鼠李糖脂浓度方法基础上，通过改进样品前处理方法，建立了微量鼠李糖脂检测方法，改进方法后的鼠李糖脂检测范围为8.6～77.4 mg/L。典型井7222产出液中鼠李糖脂质量浓度可达65 mg/L，表明内源菌代谢产生了利于驱油的生物表面活性剂。

4.2开发动态见效特征评价

图7　试验区整体开发动态评价Fig.7 Dynamic evaluation of the overall development of the experimental area

七中区开发动态跟踪分析结果如图7～8所示。由图7～8可知:试验区4注11采，11口井全部见效，油井见效率100%，截至2015年8月试验区累积增油10 278 t，按递减计算增油14 169.8 t。从典型井7222受效情况来看，阶段增油1 071 t，产液量变化不大，产油量大幅度上升，含水率下降，含水从最高时95%下降到75%，最大降幅20%。

图8　7222单井生产动态变化Fig.8 Dynamic evaluation of single well production

4.3见效特征综合评价

生化指标和生产动态的关联性是微生物驱油见效特征的重要依据。由于二者之间的直接相关性不明确，无法准确评估现场试验效果，已满足不了现场试验的及时调整。未开展其他调整措施的前9个月，通过对新疆七中区现场试验过程中烃氧化菌、微生物群落及产物变化与增油量对应关系进行对比分析（图9和图10），发现烃氧化菌所占比例与增油量相关性好，与室内驱油体系筛选评价结果相一致，可以作为生化方面的重要评价指标。

图9　单井有益菌菌密度对比Fig.9 Comparison of cell density of beneficial bacteria in single well

图10　单井增油量对比Fig.10 Increasing oil yield comparison in single well

5　结论

利用生化指标监测技术对新疆克拉玛依油田七中区现场油井采出样品中微生物浓度变化、营养物利用、产物生成进行了连续的动态监测，并对油田现场反馈的生产动态数据进行了分析评价。七中区现场试验结果表明:内源菌激活期间总菌密度增加了102～103个/mL，烃氧化菌（HOB）密度最高提至104个/mL，阶段增油量1.6万t，阶段提高采收率2.3%。试验区内源微生物整体数量和有益菌数量及其代谢的乙酸根、鼠李糖脂表面活性剂浓度均有较大幅度的提升，累积增油10 278 t，按递减计算增油14 169.8 t，表明注入营养后有益菌被大量激活，起到了良好的增油效果。通过对比生化指标与增油效果，烃氧化菌所占比例与增油效果有较好的对应关系，应重点分析该指标的变化，为今后微生物驱油效果评价提供良好的借鉴。

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（责任编辑 管珺）

Dynamic tracking and evaluation of endogenous microbial oil displacement in conglomerate reservoir

XIU Jianlong1，YU Li1，CAO Youhao2，HUANG Lixin1，CUI Qingfneg1，MA Yuandong1，YI Lina1
（1.Institute of Porous Flow&Fluid Mechanics，Research Institute of Petroleum Exploration&Development-Langfang，Langfang 065007，China；2.Amudar′ya Petroleum Company Ltd.，Sinopec，Beijing 100011，China）

To improve the control of microbial oil displacement process，we used biochemical indicators monitoring technology to monitor the change of microorganism concentration，nutrient utilization and products formation of the samples from Qizhong block of Karamay Oil Fields in Xinjiang.Meanwhile，oil field feedback data were analyzed and evaluated.Field test results show that the cell density of endogenous bacteria was increased by 102to 103cell/mL，the cell density of hydrocarbon oxidizing bacteria（HOB）was increased by 104cell/mL，the stage oil increment was 1.6×104tons，and the oil recovery efficiency increased by 2.3%during the period of activating endogenous bacteria.The effect of oil increment was positively correlated with the concentration of HOB.Our findings provide a good reference for microbial oil displacement dynamic tracking and effect evaluation.

conglomeratereservoir；endogenousmicrobialoildisplacement；dynamictracking；effect evaluation

TE32+7

A

1672-3678（2016）03-0027-06

10.3969/j.issn.1672-3678.2016.03.006

2016-03-10

国家高技术研究发展计划（863计划）（2013AA064402）；中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项目（2014B-1307）作者简介:修建龙（1982—），男，黑龙江绥化人，工程师，研究方向:微生物采油，E-mail:yisheng-218@163.com