專利名稱：一種評價微生物驅油能力的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種評價方法，具體涉及油田開采過程中微生物驅油能力的評價方法。
背景技術：
微生物驅是一種經濟、有效的提高原油采收率技術，該技術研究起始于上世紀二十年代。1926年，別克曼首先提出了“在儲油層利用微生物提高原油采收率”的設想；1940年佐貝爾發(fā)現微生物可以從巖芯中釋放油，并于1946年與美國石油協(xié)會一起獲得了把厭氣細菌注入到油藏的專利；1954年開始，在東歐一些國家如前蘇聯、波蘭、匈牙利、捷克斯洛伐克相繼開展了礦場試驗。進入80年代以來，世界各國對微生物采油技術越來越重視，室內研究逐漸深入，礦場試驗規(guī)模逐年增加，并見到可喜的試驗效果，顯示了微生物驅油具有工業(yè)應用推廣價值。
微生物驅油的主要機理是①微生物能裂解原油中的重質組份產生輕質組份，從而降低原油粘度；②微生物代謝二氧化碳、甲烷等氣體可增大地層壓力，在地層條件下，該氣體溶于原油后可降低原油粘度，增加原油流動性；③微生物代謝酸性物質可溶解碳酸鹽巖，增大油水流動孔道；④微生物代謝生物表面活性劑可降低油水界面張力，乳化原油，提高洗油效率；⑤微生物代謝生物聚合物可調整吸水剖面擴大注入水波及體積；⑥微生物代謝有機酸、醇等有機溶劑提高驅油效率等等。經過大量的研究和礦場試驗，上述微生物驅油機理得到了較為普遍的認可，并隨室內研究的開展，認識不斷深入。
微生物驅油的研究一般包括采油微生物菌種開發(fā)、微生物生長及代謝性能研究、微生物降解原油性能研究、微生物改變巖石潤濕性能研究等，微生物驅油能力是微生物生長代謝、降解原油、改變巖石潤濕性能的綜合反應。
微生物驅油能力的評價是微生物菌種開發(fā)及礦場應用(為礦場應用提供關鍵性參數如接種濃度、微生物用量等)的核心環(huán)節(jié)。目前，微生物驅油能力的評價一般是參考化學劑驅油評價方法通過巖心模擬進行的，其主要步驟為①巖芯飽和油后水驅至殘余油；②將微生物溶液注入巖芯；③巖芯密封、培養(yǎng)(一般7天左右)；④恢復水驅，計量原油采收率提高值，以原油采收率的提高幅度作為微生物驅油能力的評價參數。
發(fā)明人經過大量試驗研究發(fā)現，由于接種到巖心中的微生物濃度比較低(一般106～107cells/ml)，生長環(huán)境發(fā)生變化，微生物進入巖心后活性也較弱。微生物要渡過一定的適應期后才能逐漸繁殖、恢復活性。當微生物增殖達到一定的濃度后，微生物驅油的作用才會顯著地增強，這時，提高原油采收率效果才逐漸表現出來。由于微生物繁殖到足夠的濃度需要一定的時間，微生物驅啟動原油的過程是緩慢的，是逐步積累的過程，因此在利用巖心模擬實驗評價微生物驅油能力時，在顯示微生物驅油能力(采出原油、提高原油采收率幅度)上存在一個時間延遲。
由此可見，目前采用的微生物驅油能力的評價方法，在巖心密封、短時間培養(yǎng)后進行水驅就結束實驗，這種評價方法存在著很多弊端如培養(yǎng)時間短、沒有營養(yǎng)液補充、沒有考慮微生物驅油時間延遲的效應、微生物濃度低不能反映微生物繁殖發(fā)酵后的驅油效果等，因而沒有完全反映微生物驅油的能力。這不但影響了對微生物接種的濃度、營養(yǎng)液的選配、微生物驅油能力的準確評價，甚至在判斷微生物性能優(yōu)劣及菌種篩選上引起很大誤差；在礦場應用方面，影響了礦場試驗關鍵參數如微生物注入濃度等的確定和優(yōu)化以及試驗效果的預測及前期評價。
發(fā)明內容
本發(fā)明需要解決的技術問題是公開一種評價微生物驅油能力的方法，以克服現有技術存在的上述一系列缺陷，滿足微生物菌種篩選、提供礦場應用參數的需要，最終為礦場應用篩選出優(yōu)質的菌種和準確的參數，滿足油田開采的需要。
本發(fā)明的方法包括如下步驟(1)巖心采用常規(guī)方法飽和水、原油驅替建立束縛水飽和度；水驅巖心，建立殘余油飽和度；然后向巖心中注入含有微生物和與所說的微生物相配合的含有營養(yǎng)物的鹽水，微生物濃度為106～107cells/ml。
所說的微生物為具有下述一種或多種性能的微生物①降解原油；②代謝表面活性劑；③代謝氣體；④代謝聚合物；⑤代謝脂肪酸或醇等有機溶劑；⑥代謝其他有利于提高原油采收率的物質。微生物可以是一種微生物也可以是兩種以上微生物的組合。所說的微生物包括好氧菌、厭氧菌或兼性厭氧菌。
所說的微生物包括以下微生物，但不局限于這些微生物文獻Makkar R S，Cameotra S S.Production of biosurfactant at mesophilicand thermophilic conditions by a strain of Bacillus subtilis.J.Ind.Microbiol.Biotechnol.，20(1)，48-52，1998公開的枯草芽孢桿菌(B.subtilis)、文獻YakimovM M，Amro M M，Bock M，et al.The potential of Bacillus licheniformis strains forin situ enhanced oil recovery.J.Pet.Sci.Eng.，18(1/2)，147-160，1997公開的地衣芽孢桿菌(B.licheniformis)、文獻Nazina T N，Ivanova A E，Mityushina L L，et al.Thermophilic hydrocarbon-oxidizing bacteria from oil fields.Mikrobiologiya，62(3)，583～592，1993公開的喜熱噬油芽孢桿菌(B.thermoleovorans)、文獻和致中，彭謙，馬俊，陳俊英.云南溫泉高溫菌的研究VII.騰沖酸性高溫溫泉中的極端嗜熱性芽抱桿菌.微生物學報29(3)，161-165，1989公開的嗜熱脂肪芽孢桿菌(B.stearothermophilus)、文獻Gurerra-Santos L，Kappeli O，Fiechter A.Pseudomonasaeruginosa biosurfactant production in continuous culture with glucose as carbonsource.Appl.Environ.Microbiol.48，301-305，1984公開的銅綠假單胞菌(P.aeruginosa)、文獻Behlulgil K，Mehmetoglu M T.Bacteria for improvement of oilrecoverya laboratory study.Energy Sources，24(5)，413-421，2002公開的丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicum)、文獻Lappan R E，Fogler H S.Leuconostocmesenteroides，growth kinetics with application to bacterial profile modification.Biotechnol.Bioeng.，43(9)，865-73，1994公開的腸膜明串珠菌(L.mesenteroides)、文獻Post F J，Al-Harjan F A.Surface activity of halobacteria andpotential use in microbially enhanced oil recovery.Syst.Appl.Microbiological，11(1)，97-101，1988公開的鹽桿菌(H.distribution)、文獻Milekhina E I，Borzenkov I A，Zvyagintseva I S，et al.Characterization of a hydrocarbon-oxidizing Rhodococcus erythropolis strain isolated from an oil field.Microbiology，67(3)，271-274，1998公開的紅串紅球菌(R.erythropolis)等菌中的一種，優(yōu)選枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、銅綠假單胞菌、喜熱噬油芽孢桿菌和嗜熱脂肪芽孢桿菌。
(2)巖心兩端密封，進行微生物培養(yǎng)。培養(yǎng)溫度為所測試的微生物的生長溫度或用于礦場試驗的油藏溫度，一般為30～90℃，微生物的培養(yǎng)時間根據微生物的生長特性確定，一般為1～10天。
(3)巖心培養(yǎng)后，打開巖心端口泄壓，采用注入水驅替然后用富含營養(yǎng)物的鹽水驅替，也可以直接采用富含營養(yǎng)物的鹽水驅替。驅替速度可根據試驗油藏流體滲流速度確定，一般為1～10m/d。
(4)重復(2)～(3)步驟，直到沒有原油采出為止，一般重復10～30次；(5)用操作完全相同但不接種微生物的巖心實驗做為對照，計算微生物驅提高原油采收率幅度，用微生物驅提高原油采收率的幅度做為評價微生物驅油能力的參數指標。
本實驗步驟(4)，反復進行“巖心兩端封閉、培養(yǎng)微生物、水驅及含有營養(yǎng)物的鹽水驅”過程，是關鍵性環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)利用了以下原理微生物在巖心中大量吸附，只有少量微生物緩慢產出；不斷注入營養(yǎng)液，滿足微生物對營養(yǎng)液的要求，刺激微生物生長繁殖；利用微生物在巖心中的吸附，反復培養(yǎng)促使微生物在巖心中達到足夠高的濃度，發(fā)揮驅油作用；延長了微生物與原油、巖石作用時間，減小了微生物驅油時間延遲的影響等；反復驅替，不斷采出微生物啟動的原油。通過這一反復進行的過程，充分反應出微生物驅油的能力。
本發(fā)明提出微生物驅油能力的評價方法通過反復注入營養(yǎng)物、封閉培養(yǎng)、驅替等過程，克服了現有技術中的一系列弊端，使巖心中注入的微生物最大限度地繁殖，驅油效果得到充分體現，從而真實地反映出微生物驅油的能力，因此是一種準確、可靠地評價微生物驅油能力的方法。
具體實施例方式
實施例1采用人造非均質巖心，水相滲透率為0.6μm2，驅替水為經滅菌處理的某油田注入水，營養(yǎng)液由驅替水配置(成份NH4Cl0.3％，K2HPO40.1％，酵母膏0.05％，wt％)，驅替速度為5m/d。
巖心飽和水，原油驅替至束縛水飽和度，注入水驅替至殘余油飽和度，然后轉注枯草芽孢桿菌(Makkar R S，Cameotra S S.Production of biosurfactant atmesophilic and thermophilic conditions by a strain of Bacillus subtilis.J.Ind.Microbiol.Biotechnol.，20(1)，48-52，1998，枯草芽孢桿菌B.subtilis)發(fā)酵液(用營養(yǎng)液稀釋至濃度5％)1PV(PV，試驗巖心的孔隙體積)，密封巖心兩端，在實驗溫度37℃下靜置5d。
按現有技術方法用注入水驅替至產出液含水98％以上(驅替2PV)結束實驗，微生物驅提高原油采收率6.4％(原油采收率指采出原油量與巖心中原始飽和原油量的百分比，提高原油采收率值為在相同評價條件下，微生物驅原油采收率值與完全水驅原油采收率值之差)。
采用本發(fā)明方法，反復進行“巖心兩端封閉、培養(yǎng)微生物、水驅及含有營養(yǎng)物的鹽水驅”，至沒有原油采出時，共進行了21次處理，微生物驅提高原油采收率32.8％。
由此可見，現有技術沒有完全反映出所測試的微生物驅油的能力。采用本發(fā)明的評價方法，表明測試的枯草芽孢桿菌驅油能力是很高的，提高原油采收率幅度達到32.8％。
權利要求
1.一種評價微生物驅油能力的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)巖心采用常規(guī)方法飽和水、原油驅替建立束縛水飽和度；水驅巖心，建立殘余油飽和度；然后巖心中注入含有微生物和與所說的微生物相配合的營養(yǎng)物的鹽水；(2)巖心兩端密封，進行微生物培養(yǎng)；(3)巖心培養(yǎng)后，打開巖心端口泄壓，然后用注入水和營養(yǎng)液驅替巖心；(4)重復(2)～(3)步驟，重復10～30次。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所說的微生物包括好氧菌、厭氧菌或兼性厭氧菌。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所說的微生物包括枯草芽孢桿菌(B.subtilis)、地衣芽孢桿菌(B.licheniformis)、喜熱噬油芽孢桿菌(B.thermoleovorans)、嗜熱脂肪芽孢桿菌(B.stearothermophilus)、銅綠假單胞菌(P.aeruginosa)、丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicum)、腸膜明串珠菌(L.mesenteroides)、鹽桿菌(H.distribution)、紅串紅球菌(P.erythropolis)中的一種。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所說的微生物為優(yōu)選枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、銅綠假單胞菌、喜熱噬油芽孢桿菌和嗜熱脂肪芽孢桿菌。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，培養(yǎng)溫度為所測試的微生物的生長溫度或用于礦場試驗的油藏溫度。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，培養(yǎng)溫度為30～90℃，培養(yǎng)時間為1～10天。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，微生物濃度為106～107cells/ml。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，驅替速度為1～10m/d。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，用注入水驅替然后用富含營養(yǎng)物的鹽水驅替。
10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，用富含營養(yǎng)物的鹽水驅替。
11.根據權利要求1～10任一項所述的方法，其特征在于，(2)～(3)步驟重復10～30次，然后與用操作完全相同但不接種微生物的巖心實驗做為對照，計算微生物驅提高原油采收率幅度，以提高原油采收率的幅度的大小作為評價微生物驅油能力的參數指標。
全文摘要
一種評價微生物驅油能力的方法，包括如下步驟(1)在水驅殘余油的巖心中注入富含營養(yǎng)物和微生物的鹽水；(2)巖心兩端密封，培養(yǎng)微生物；(3)驅替巖心，產出流體；(4)重復(2)～(3)步驟，直到沒有原油采出為止；(5)計算微生物提高原油采收率的幅度。本發(fā)明通過多次培養(yǎng)，使注入到巖心中的微生物得到充分的繁殖，最大限度地發(fā)揮它們的驅油作用，能夠真實地反映出微生物驅油的效果，因此是準確、可靠的評價微生物驅油能力的方法。
文檔編號E21B43/16GK1540136SQ20031010820
公開日2004年10月27日 申請日期2003年10月27日 優(yōu)先權日2003年10月27日
發(fā)明者牟伯中, 劉金峰 申請人:華東理工大學