一種采用膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于微生物采油的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微生物采油方法，尤其涉及一種采用膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于微生物采油方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微生物采油，又稱微生物強(qiáng)化采油技術(shù)(Microbial Enhanced Oil Recovery，簡稱ME0R)，作為三次采油技術(shù)中最具前景、綠色可控的提高采收率技術(shù)，正受到越來越廣泛的關(guān)注，與其它采收技術(shù)相比，微生物采油具有多方面突出的優(yōu)勢，比如適用范圍廣、成本低、施工簡便、原料來源廣泛、不傷害儲(chǔ)層、環(huán)境友好等，據(jù)預(yù)測，我國適合于生物驅(qū)油技術(shù)的地質(zhì)儲(chǔ)量約110億噸，應(yīng)用前景十分廣闊。
[0003]目前，國內(nèi)外微生物采油的方式大致有兩種，一種是地面法，即在地面建立發(fā)酵反應(yīng)系統(tǒng)，將微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物注入地層從而達(dá)到提高采收率的目的，另一種是地下法，即直接將微生物連同營養(yǎng)液注入到油層，微生物在油藏中運(yùn)移，生長繁殖產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物作用于原油，實(shí)現(xiàn)采收率提高的目的。
[0004]美國是最早應(yīng)用微生物采油技術(shù)進(jìn)行礦場研宄的國家，截止到2003年，已有超過400個(gè)油田進(jìn)行了微生物采油的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。俄羅斯從1988年開始在油田進(jìn)行激活地下本源微生物提高石油采收率的試驗(yàn)，先后在韃靼、西西伯利亞、巴什基爾等多個(gè)油田開展大量礦場試驗(yàn)，應(yīng)用內(nèi)源微生物驅(qū)油方法，已實(shí)現(xiàn)原油增產(chǎn)55萬噸，是已報(bào)道的增油產(chǎn)量最高的國家，國內(nèi)也有多個(gè)油田進(jìn)行了微生物采油的礦場試驗(yàn)，包括大慶油田、大港油田、勝利油田、吉林油田等。其中大慶油田截止到2012年底，在長恒過渡帶、薩北油田、薩南油田、喇嘛甸油田等區(qū)域進(jìn)行了 517 口井的微生物吞吐試驗(yàn)，開展了 10項(xiàng)(45個(gè)井組)微生物驅(qū)試驗(yàn)，累計(jì)增油達(dá)12萬噸，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場采收率提高3%左右的效果。
[0005]微生物的發(fā)酵過程，即微生物利用碳源以及其他營養(yǎng)物質(zhì)，在適宜條件下生長代謝生成發(fā)酵產(chǎn)物的過程。常見的發(fā)酵代謝產(chǎn)物，如各種酸類、醇類等，在發(fā)酵液中累積到一定程度會(huì)對微生物產(chǎn)生極大的抑制和毒害作用，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)酵結(jié)束，限制發(fā)酵長期持續(xù)運(yùn)行。而膜生物反應(yīng)器可通過親有機(jī)膜對代謝物進(jìn)行選擇性分離，減輕產(chǎn)物對微生物的抑制作用，實(shí)現(xiàn)長期封閉循環(huán)發(fā)酵，進(jìn)而提高微生物及其代謝產(chǎn)物的累積濃度。
[0006]微生物采油技術(shù)的核心要互是微生物及其代謝產(chǎn)物，要充分發(fā)揮微生物采油的作用，大幅度提高原油采收率，其關(guān)鍵技術(shù)在于提高微生物和代謝產(chǎn)物的濃度，長期以來，國內(nèi)關(guān)于微生物采油技術(shù)的現(xiàn)有研宄主要集中在地下法，通過條件優(yōu)化、基因工程、化學(xué)誘變、種群調(diào)控等手段來提高采油微生物性能，強(qiáng)化微生物采油的方法十分廣泛，然而地下法始終存在一個(gè)難以解決的困境，即惡劣的井下環(huán)境不利于微生物生長，難以提高微生物及其代謝物的濃度。事實(shí)上地面法由于發(fā)酵在地面進(jìn)行，微生物生長和代謝可不受地層的影響，而且便于控制，也是一個(gè)重要的研宄方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明基于一種采用膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種采用膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于微生物采油方法。
[0008]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0009]本發(fā)明主要包括發(fā)酵單元、膜組件單元、產(chǎn)物回收單元、儲(chǔ)存注井單元。具體由采油井(1)、儲(chǔ)罐(2)、恒溫槽(3)、進(jìn)樣口(4)、發(fā)酵罐(5)、閥門一(6)、閥門二(7)、循環(huán)泵
(8)、流量計(jì)(9)、膜組件(10)、冷凝管(11)、真空泵(12)、收集瓶一(13)、收集瓶二 (14)組成，其特征在于:在采油井附近建立一套地面膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，將采油微生物與配制好的營養(yǎng)液在發(fā)酵罐(5)中發(fā)酵培養(yǎng)，同時(shí)通過恒溫槽(3)將發(fā)酵溫度控制在最佳溫度，通過進(jìn)料口⑷補(bǔ)加原料。
[0010]發(fā)酵罐(5)后并聯(lián)連按兩個(gè)通路，前期生產(chǎn)累積表面活性產(chǎn)物時(shí)，關(guān)閉閥門(6)，打開閥門(7)，通過循環(huán)泵(8)和流量計(jì)(9)，使發(fā)酵液流通至膜組件，能過膜的有機(jī)組分在下游真空泵(12)的作用下，經(jīng)冷凝管回收和常溫回收至收集瓶(13)和(14)，不能過膜的發(fā)酵殘液則回流至發(fā)酵罐(5)。經(jīng)過長期封閉連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，當(dāng)發(fā)酵液中的表面活性產(chǎn)物累積到較高濃度時(shí)，則關(guān)閉閥門(7)，開啟閥門￠)，將富含表面活性物質(zhì)的高濃度發(fā)酵液泵送至儲(chǔ)罐(2)，經(jīng)管道輸送至油井，作用于原油和巖石，降低原油的界面張力，增加原油流動(dòng)性、增加地層壓力等，從而提高原油采收率。
[0011]在上述方法中:
[0012]1、采油微生物為可代謝生成表面活性物質(zhì)的微生物，包括但不僅限于銅綠假單胞菌、枯草芽孢桿菌、丙酮丁醇梭菌等。
[0013]2、發(fā)酵罐為夾套式反應(yīng)器，便于控制發(fā)酵溫度。
[0014]3、膜組件為多層串聯(lián)平板密封組件。
[0015]4、膜組件所采用的膜為聚二甲基硅氧烷(PDMS)滲透汽化復(fù)合膜。
[0016]5、真空泵為無油真空泵。
[0017]6、其他組件為常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)件。
[0018]本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0019]1、經(jīng)由本發(fā)明的實(shí)施，在油井旁建立一套膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，能提高采油微生物的利用率，提高代謝產(chǎn)物(尤其是表面活性物質(zhì))的累積濃度，將其注入油井采油，能有效提高原油采收率。
[0020]2、經(jīng)由本發(fā)明的實(shí)施，所提出的一種膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于微生物采油的方法，可原位分離代謝產(chǎn)物，降低發(fā)酵產(chǎn)物對于微生物的抑制作用，實(shí)現(xiàn)長期封閉循環(huán)連續(xù)發(fā)酵，提高采油微生物的累積濃度。
[0021]3、經(jīng)由本發(fā)明的實(shí)施，所提出的一種膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于微生物采油的方法，可避免將微生物注入到高溫高壓高鹽的惡劣環(huán)境下進(jìn)行培養(yǎng)，大大提高采油微生物的代謝產(chǎn)物，即表面活性物質(zhì)的產(chǎn)量。
[0022]4、經(jīng)由本發(fā)明的實(shí)施，所提出的一種膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于微生物采油的方法，不但能獲得富含表面活性物質(zhì)的發(fā)酵液，還能在膜組件下游收集得到高濃度的滲透產(chǎn)物，可分離提純用于工業(yè)用途，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用。
[0023]5、經(jīng)由本發(fā)明的實(shí)施，所提出的一種膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于微生物采油的方法，充分利用地面資源，減少人工干預(yù)，工藝簡單，設(shè)備少，成本低。
【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025]圖1為本發(fā)明的實(shí)施工藝流程圖。
[0026]圖中I采油井、2儲(chǔ)罐、3恒溫槽、4進(jìn)料口、5發(fā)酵罐、6閥門一、7閥門二、8循環(huán)泵、9流量計(jì)、10膜組件、11冷凝管、12真空泵、13收集瓶一、14收集瓶二
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1所示，本發(fā)明具體的實(shí)施方法如下:
[0028]實(shí)施例一
[0029]圖1所示本發(fā)明主要由采油井⑴、儲(chǔ)罐⑵、恒溫槽(3)、進(jìn)樣口⑷、發(fā)酵罐(5)、閥門一(6)、閥門二(7)、循環(huán)泵(8)、流量計(jì)(9)、膜組件(10)、冷凝管(11)、真空泵(12)、收集瓶一(13)、收集瓶二(14)組成。
[0030]首先關(guān)閉閥門一(6)和閥門二(7)，將預(yù)先配制好的培養(yǎng)基加入到發(fā)酵罐(5)中，調(diào)節(jié)恒溫槽(3)溫度，將發(fā)酵液溫度控制在35°C，再將培養(yǎng)好的銅綠假單胞菌液接種至發(fā)酵罐(5)中。待發(fā)酵運(yùn)行24h后，開啟閥門二(7)，運(yùn)行循環(huán)泵(8)，通過流量計(jì)(9)控制發(fā)酵液流量在120L/h，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵液在膜組件上游的循環(huán)；同時(shí)開啟真空泵(12)，使部分能過膜的親有機(jī)組分在壓差作用下，經(jīng)冷凝固(11)冷凝回收在收集瓶(13) (14)中。
[0031]當(dāng)發(fā)酵液中代謝物，尤其是表面活性劑累積到一定程度，且微生物活性大大下降時(shí)，關(guān)閉閥門二(7)，開啟閥門一(6)，將富含代謝物(尤其是表面活性劑和各種代謝酸)的發(fā)酵液泵送至儲(chǔ)罐(2)中，經(jīng)由管線輸送至井下，與原油和巖石作用，降低原油的界面張力，增加原油流動(dòng)性、增加地層壓力等，提高原油采收率。
[0032]實(shí)施例二
[0033]按照實(shí)施例一進(jìn)行，但采油微生物為枯草芽孢桿菌，其余同實(shí)施例一。
[0034]實(shí)施例三
[0035]按照實(shí)施例一進(jìn)行，但采油微生物為丙酮丁醇梭菌，其余同實(shí)施例一。
[0036]實(shí)施例四
[0037]按照實(shí)施例一進(jìn)行，但采油微生物為地衣芽孢桿菌，其余同實(shí)施例一。
[0038]本發(fā)明工藝簡單，操作簡便，設(shè)備投入少，采油效果好，能廣泛用于適合微生物采油的原油開采現(xiàn)場，上述實(shí)施例是針對本發(fā)明可行的具體說明，并未限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含在本案專利范圍內(nèi)。將該系統(tǒng)用于采油微生物的培養(yǎng)，降低產(chǎn)物對微生物的抑制作用，實(shí)現(xiàn)連續(xù)封閉循環(huán)發(fā)酵，提高微生物及其代謝物的濃度，再將高濃度的發(fā)酵液注入油井可降低原油的界面張力，增加原油流動(dòng)性，提高原油采收率，本發(fā)明工藝簡單，易于控制，原油采收效過好，施工成本低。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于微生物采油的方法，主要由采油井(1)、儲(chǔ)罐(2)、恒溫槽(3)、進(jìn)樣口(4)、發(fā)酵罐(5)、閥門一(6)、閥門二(7)、循環(huán)泵(8)、流量計(jì)(9)、膜組件(10)、冷凝管(11)、真空泵(12)、收集瓶一(13)、收集瓶二(14)組成，其特征在于:在采油井附近建立一套地面膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，將采油微生物與配制好的發(fā)酵液在發(fā)酵罐(5)中發(fā)酵培養(yǎng)，同時(shí)通過恒溫槽(3)將發(fā)酵溫度控制在最佳溫度，通過進(jìn)料口(4)補(bǔ)加原料。發(fā)酵罐(5)后并聯(lián)連接兩個(gè)通路，前期生產(chǎn)累積表面活性劑時(shí)，關(guān)閉閥門(6)，打開閥門(7)，通過循環(huán)泵(8)和流量計(jì)(9)，使發(fā)酵液流通至膜組件，能過膜的有機(jī)組分在下游真空泵(12)的作用下經(jīng)冷凝管回收和常溫回收至收集瓶(13)和(14)，不能過膜的發(fā)酵殘液則回流至發(fā)酵罐(5)。經(jīng)過長期封閉連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，當(dāng)發(fā)酵液中的表面活性劑累積到較高濃度時(shí)，則關(guān)閉閥門(7)，開啟閥門￠)，將富含表面活性劑的發(fā)酵液泵送至儲(chǔ)罐(2)，經(jīng)管道輸送至油井，作用于原油和巖石，可降低原油的界面張力，增加原油流動(dòng)性、增加地層壓力等，從而提尚原油米收率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于微生物采油的方法，其特征在于:通過地面法實(shí)現(xiàn)微生物采油，避免將微生物直接作用于高溫高壓高鹽的地下井環(huán)境，有利于微生物及其代謝物的積累。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于微生物采油的方法，其特征在于:采用滲透汽化膜對發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行原位分離，降低產(chǎn)物對微生物的毒害作用，能實(shí)現(xiàn)長期封閉循環(huán)發(fā)酵，提高代謝物(即表面活性劑)的濃度，進(jìn)而提高原油采收率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于微生物采油的方法，其特征在于:膜組件為多層串聯(lián)平板組件，所采用的滲透汽化膜為聚二甲基硅氧烷復(fù)合膜。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于微生物采油的方法，所述系統(tǒng)主要包括發(fā)酵單元、膜組件單元、產(chǎn)物回收單元、儲(chǔ)存注井單元。其特征在于：將膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)用于采油微生物的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)封閉循環(huán)發(fā)酵，可原位分離部分代謝產(chǎn)物，降低對微生物的毒害作用，大大提高微生物及其代謝物(表面活性劑)的濃度，將發(fā)酵液注入油井可降低原油的界面張力，增加原油流動(dòng)性，提高原油采收率。本發(fā)明工藝簡單，易于控制，原油采收效果好，施工成本低。
【IPC分類】E21B43-22
【公開號】CN104594862
【申請?zhí)枴緾N201510010603
【發(fā)明人】陳春燕, 肖國清, 王林元
【申請人】西南石油大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月5日