特低渗油藏微生物驱后多样性分析—以安塞油田长6储层为例

黄战卫 ，孙 卫 ，董 昭 ，邱家友 ，史小亮 ，杨 剑

（1.中国石油长庆油田分公司第一采油厂，陕西延安 727000；2.西北大学/大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069）

油气工程

特低渗油藏微生物驱后多样性分析—以安塞油田长6储层为例

黄战卫1，2，孙 卫2，董 昭1，邱家友1，史小亮1，杨 剑1

（1.中国石油长庆油田分公司第一采油厂，陕西延安 727000；2.西北大学/大陆动力学国家重点实验室，陕西西安 710069）

针对特低渗油田微生物采油技术应用效果不稳定的情况，应用分子生物学方法，分析了安塞油田长6油藏样品的微生物多样性，包括1口注入井和5口生产井样品。研究表明：注入水中的微生物多样性好于生产井产出液，其中芽孢杆菌纲、梭菌纲、α-变形菌纲和γ-变形菌纲所占比例较高；同等条件下，不同生产井产出液中微生物多样性相对较统一，只是数量上存在差异，液量大、含水较高的生产井微生物数量较多、油井产出液中的微生物以芽孢杆菌为主。相同的油井微生物多样性随时间不同而发生变化。对油藏微生物多样性的分析可以更好的指导现场应用，增强微生物采油技术现场应用的成功率。

特低渗油田；微生物多样性；分子生物学；微生物驱

特低渗油田的开发是一个世界难题，微生物采油技术被认为是能够较好解决这一难题的技术之一，油藏中含有大量的微生物，为微生物采油技术的实施提供了物质基础[1]，但是目前现场应用规模不大和应用效果不稳定，说明微生物采油技术仍存在许多问题尚未解决，其中一个关键性的问题，即对油藏环境中微生物多样性及演化规律认识还不清楚。

针对油藏特点，本文采用分子生物学方法研究安塞油田长6油层的注入水和产出液的菌落多样性，为微生物采油技术现场成功率提供保障。

1 安塞油田长6油藏概况

安塞油田是典型的“三低”油藏，安塞油田长6油层孔隙结构复杂，物性差，平均孔隙度为13.2%，平均渗透率为 1.29×10-3μm2，有效渗透率为 0.49×10-3μm2，原始地层压力9.13 MPa，饱和地层压力6.19 MPa，压力系数0.7～0.9，属致密岩性圈闭的岩性油藏。

安塞油田王窑区目前动用含油面积63.41 km2，地质储量4 227.23×104t，平均单井产能1.3 t/d，综合含水59.0%，采油速度0.66%，采出程度14.09%。经过长期注水开发，部分区块已进入开发中后期，含水率逐年上升，油田稳产难度大[2]。

近年来在该区块开展了小规模微生物提高采收率技术研究试验，取得一定效果，但试验效果不稳定，部分区域效果不明显，需要继续开展微生物生态结构的分析，认清油藏微生物分布规律，增强微生物采油技术的适应性[3]。

2 取样与研究方法

2.1 现场取样

依据试验要求，分别在注水井和生产井，考虑到取样在平面上分布的代表性和均匀性，以生产的液量和含水为取样依据[4]，注水样品取自王25-013井，生产井为王24-013井、王25-012井和王26-014井（见表1）。

表1 微生物多样性检测样品编号

2.2 研究方法的建立

2.2.1 总DNA提取方法[5，6]

（1）将1 mL油水样品振荡5 min，然后3 000 r/min离心，留上清液；

（2）加入2倍体积的10×PBS进行洗涤，振荡5 min，然后12 000 r/min离心5 min，去掉上清液；

（3）加入 10×PBS 缓冲液 100 μL，然后超声裂解细菌40 s；

（4）用华舜“DNA小量细菌提取试剂盒”，进行后续的DNA提取，然后保存在-20℃冰箱中。

2.2.2 16S rRNA基因文库建立方法[7-10]

（1）采用通用引物27f和533r对油水样中的基因组进行扩增；

（2）采用OMEGA公司E.Z.N.A Soil DNA纯化学试剂盒纯化扩增后的DNA；

（3）将纯化后的DNA连接至pGM-T载体上，涂布到含有氨苄青霉素/IPTG/X-Gal的LB培养基上；

（4）采用pGM-T通用引物T7W和SP6扩增外源插入片段，通过电泳筛选建立基因文库。

3 油藏微生物多样性分析结果

通过对注入水和产出液微生物多样性试验分析，结果表明，注入水的微生物多样性明显高于产出液。测序时注入水样挑取的数量多于产出液样（见表2）。

表2 微生物16S rRNA基因文库分析结果

3.1 注入水微生物多样性分析结果

注入井王25-013井注入水样的多样性结果显示，所有克隆按照99%的相似性共划分36个OTU类型。注入水中，包含了芽孢杆菌纲、梭菌纲、α-变形菌纲和γ-变形菌纲等，其中芽孢杆菌纲占54.3%，梭菌纲占25.6%。主要菌属为芽孢杆菌属、Flexistipes、乳酸球菌属、Proteiniphilum、环丝菌属、Caminicell、JG30-KFCM45_noran、假黄色单胞菌属、色盐杆菌属、Altererythrobacter等。

3.2 生产井样品微生物多样性分析

对于生产井样品，所有克隆按照99%的相似性共划分不同的OTU类型。在样品中，细菌种类相对比较单一，主要为芽孢杆菌属，所占比例均超过85%以上，只是不同的生产井检测微生物数量不同（见表3）。产出液中多样性明显低于注入水样品。

表3 生产井微生物多样性分析结果

4 微生物驱前后多样性变化分析

油田生产是动态变化的过程，各生产井的生产特征也在不断发生变化。为了进一步提高微生物驱油的适用性，完善微生物驱油效果评价，在微生物驱油有效期结束后，在2014年12月进行再次取样开展微生物多样性分析，并与措施有效期内结果进行比较，分析了这两批样品的微生物群落结构变化。

对于注水井王25-013井，对比不同取样时间微生物的多样性，结果显示，两批样品的微生物种类及数量均有较大的变化，与2013年11月相比，2014年12月的样品中优势菌较单一，芽孢杆菌属占80.2%，而2013年11月样品中优势菌群梭菌纲、α-变形菌纲和γ-变形菌纲下降至15.5%，这主要是由于微生物驱油体系主要是从地层中筛选的芽孢杆菌，现场注入水主要采用污水回注。

对于生产井，2014年12月样品的菌群与2013年11月样品相比，优势菌群并无明显变化，但在数量变化较大，2014年样品中芽孢杆菌属所占比例下降至58.7%，多样性明显高于2013年的样品。

通过对2013年和2014年两次微生物驱后多样性的分析，表明不论是注水井还是生产井，微生物驱后多样性变化不大，但是数量会发生一定的变化。这主要与油田注入水主要来自产出液处理后进行回注，在油层温度、压力、营养物质不变的情况下，注入水处理主要在流程中进行，受季节变化的影响较小，注入水引入的微生物进入油藏，很难在短时间内在地层中建立优势，改变不了油层中的生物因子和非生物因子，从而使油层的微生物分布特征产生变化，这是产出液中微生物多样性变化不大的主要原因。

5 讨论

（1）通过对安塞油田长6特低渗透储层微生物驱后注水井和生产井的微生物多样性分析，结果表明，在微生物驱开始受效的初期，注入井中微生物种类较多，主要包括芽孢杆菌纲、梭菌纲、α-变形菌纲和γ-变形菌纲等。生产井在微生物驱有效期内，微生物优势菌群明显，生产井之间变化不大，只是数量上存在差异，这与微生物驱油体系在地层中建立的菌群优势相关。

（2）不同时间点的微生物多样性测试结果表明，微生物驱油有效期内外注水井和生产井微生物多样性变化较明显，这主要是回注水中优势菌群的数量降低造成的，随着注水过程的不断进行，优势菌群将不断减小，微生物多样性不断增加，相应的增油效果也在不断变差。

（3）通过对油藏微生物多样性的研究，将为微生物采油技术理论的完善、效果评价方法的优化、人为干涉油藏微生物方式的可行性提供相应的理论依据。

［1］Magot M，Ollivier B，Patel B.K.Microbiology of petroleum reservoirs［J］.Antonie Van Leeuwenhoek，2000，77（2）：103-116.

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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

国家高技术研究发展计划（863计划）项目“微生物采油关键技术”，项目编号：2013AA0644；国家科技重大专项项目“高矿化度油藏微生物驱油体系研究及先导试验”，项目编号：2012ZG008。

黄战卫，男（1976-），高级工程师，主要从事油层改造和提高采收率的研究及管理工作，邮箱：huangzw_cq@petrochina.com.cn。