特低渗透油藏微生物提高采收率技术应用研究

王宏，梁凯强陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，陕西西安710075

特低渗透油藏微生物提高采收率技术应用研究

王宏，梁凯强
陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，陕西西安710075

微生物提高采收率技术是目前国内外发展迅速的一项技术。主要介绍了针对延长油田特低渗油藏地层压力不足、注入能力低下的问题进行的微生物采油技术应用研究，包括微生物菌种筛选、菌种分类、菌种性能评价等室内技术研究，微生物中试发酵工艺、注入工艺和微生物采油现场试验。综合评价现场试验效果，表明微生物驱油技术能够降低注入压力、提高油井产量、有效提高石油采收率，是延长油田低孔/特低渗油藏提高采收率的有效技术之一。

特低渗透；微生物；发酵；采收率

延长油田是我国石油勘探开发最早的特低渗透油田之一，具有典型的低孔、低渗、低压特点。为实现油田高产、稳产、可持续发展，2009年以来，延长油田开展了微生物提高采收率（Microbial Enhanced Oil Recovery，MEOR）技术研究。针对延长油田特低渗油藏地层压力不足、注入能力低下，筛选出以YM-4菌（来源于延长油田油井采出液）为代表的3种微生物菌，进行中试发酵并用于微生物驱现场试验，试验效果较好，可在延长油田推广应用。

1 MEOR室内研究技术

1.1菌种筛选

菌种筛选是微生物提高采收率技术的关键，筛选MEOR菌种的主要原则是：适应油层环境，与地层流体、岩石的配伍性高。根据提高原油采收率的需要，微生物的配方应具有驱油效率高，适用的温度、压力、pH值范围较广，耐高矿化度等性能。

筛选菌种所用样品来自延长油田油井采出液。筛选步骤为：

（1）对现场取回的样品进行富集培养，为目的微生物提供优良的生长环境，使其成为优势微生物。

（2）将富集后培养液中的单菌落分离出来。

（3）分别培养各类微生物，测定其性能，最终筛选目的菌种。

目前延长油田已筛选出3种具有提高采收率能力的微生物菌种，其中表面活性剂菌种YM-4已经进入现场应用。

YM-4菌种菌落特征为黄色圆菌落、菌体形态为短杆菌，菌落照片如图1所示。

1.2菌种分类鉴别

采用PCR-RFLP法进行菌种分类鉴别，先抽提细菌体内的DNA进行体外复制，将极少量DNA扩增到足够量后，用限制性内切酶将其切成不同大小的片段，根据内切酶的特异识别点和DNA片段大小鉴别细菌种类。

经鉴定菌株YM-4为Pseudomonas aeruginosa铜绿色假单胞菌、兼性菌，其代谢产物是糖脂类生物表面活性剂。

图1　Y M-4菌种菌落照片

1.3目的菌的生长繁殖规律研究

以相同培养基培养不同初始浓度的YM-4菌，48 h后即可繁殖到浓度为1亿cfu/mL以上，菌种YM-4的生长曲线如图2所示，可划分为四个阶段：适应期、对数期、稳定期、衰老期。

图2　菌种Y M-4生长曲线

从图2可以看出，YM-4菌种的繁殖和竞争能力很强。虽然微生物在放大培养过程中不可避免要遇到杂菌和地层中的原生菌争夺营养和生存空间，但YM-4菌生长延迟期和对数生长期短，并且稳定生长期长，在极短的时间内就能成为优势菌，同时抑制杂菌的生长，因此是一种优良菌种。

1.4目的菌对油层适应性研究

延长油田瓦窑堡采油三厂地层水为NaCl型，矿化度为47 188.98 mg/L。在矿化度为51 500 mg/L、温度35℃的培养基中，培养不同浓度的YM-4菌120 h后，其浓度可繁殖到1亿cfu/mL以上，其代谢产物表面张力小于30 mN/m。

1.5物理模拟实验研究

实验用岩心为延长油田天然岩心柱（φ2.5 cm× 10 cm），岩心渗透率为3.68 mD；模拟油为地层原油（其中：密度为0.845 g/cm3，50℃时黏度为7.6 mPa·s）。将表面活性剂菌（YM-4）菌液注入到水驱至残余油的岩心中，培养48 h后继续水驱。试验证实YM-4菌液能顺利注入岩心，注入压力不超过6 MPa，注入能力曲线如图3所示。采收率、注入压力与注入量关系曲线如图4所示，从图中可以看出，注入0.5 PV菌液时驱油效果较好，能在岩心内部产生表面活性剂，可提高采收率2.19％。

图3　岩心中注Y M-4菌液的注入能力曲线

图4　岩心中注入Y M-4菌液的注入量与采收率、压力关系曲线

2 微生物中试发酵工艺技术

微生物的中试发酵需逐级进行，中试产品的菌液浓度大于1亿cfu/mL。在中试发酵过程中要解决杂菌污染问题，研究杂菌控制方法和优选培养条件。

2.1中试发酵工艺流程

微生物现场中试发酵分三个阶段，定为三级发酵，其发酵流程如图5所示。首先在100 mL的培养基中制种；一级发酵在50 L的发酵罐中置入培养基，接入纯菌种，恒温35℃兼性发酵12 h；二级发酵在500 L发酵罐中置入培养基，接入一级发酵后的菌液，恒温35℃兼性发酵12 h；三级发酵在5 m3发酵罐中置入培养基，接入二级发酵后的菌液，恒温35℃兼性发酵48 h；分别监测各级发酵前后目的菌浓度和纯度。

图5　三级中试发酵工艺流程示意

2.2发酵车间内灭菌

发酵车间内发酵罐大、管道多，同时培养基中通常都含有营养比较丰富的物质，容易造成杂菌污染，因此必须对培养基、发酵罐及管道各环节进行灭菌消毒来解决杂菌污染问题。YM-4菌种发酵采用121℃蒸汽灭菌法，对培养基、发酵罐及管道各环节完成灭菌消毒。经多次投料生产均无杂菌污染现象发生，产品符合现场技术要求。

3 现场试验效果综合评价

延长油田MEOR试验区位于WYB采油厂YM注水区块，其现场试验区井网如图6所示。

图6　延长油田MEOR现场试验区井网

对10口注水井注入YM-4菌液进行微生物驱油现场试验，受益油井33口。试验区内油层平均有效厚度6.8 m，平均孔隙度13.2％，平均渗透率9.885 mD。

试验区于2011年7月开始注入微生物菌液，截止2011年11月共累计注入微生物菌液175 t。其动态曲线如图7所示，从图7可以看出，自试验区注入微生物菌液以来，产液量和产油量都呈现了上升趋势，区块总体增油量达到399.62 t。

图7　试验区开发动态曲线

试验区33口受益油井中16口井表现出产油量上升或产油量稳定，占油井总数48％；其余油井产量下降，但下降趋势均有所减缓。自试验区注入微生物菌液以来，注水压力持续下降，截止11月底由5.1 MPa降到4.6 MPa，降幅达10％。

4 结束语

为解决延长油田特低渗透油藏地层压力不足、注水能力低下的问题，延长油田开展了微生物提高采收率技术研究，三年来已由理论研究和室内试验研究步入现场试验，初步形成了一套微生物提高采收率技术。通过YM-4菌种的应用研究，总结经验如下：

（1）菌种筛选应以油井产出液为取样重点。

（2）目的菌种应能够适应地下油层环境，具有较强的繁殖和竞争能力。

（3）对培养基、发酵罐及管道各环节进行高温蒸汽杀菌消毒，有利于中试发酵过程中目的菌种的生长。

YM-4菌种注入延长低渗透油藏中能够在地层中产生生物表面活性剂，降低水井注入压力，补充地层能量，提高油井产量，减缓油井产量递减。

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，陕西西安人，工程师，2009年毕业于西南石油大学油气田开发工程专业，硕士，从事开发地质与油藏精细描述、油藏数值模拟、提高采收率研究。

Email：raskay@163.com

2015-11-10；

2016-02-20