内源微生物驱油及其对油藏微生物活动的影响

【目的】新疆油田六中区为典型水驱普通稠油油藏，水驱效果较差，油藏具有丰富的内源微生物，本研究通过分析内源微生物驱油对油藏微生物活动的影响，确定内源微生物驱油技术在该类油藏的应用潜力。【方法】采用高通量测序及分析化学技术，系统研究实施内源微生物驱油技术后油藏细菌群落结构组成、细菌总数和功能菌群的浓度以及采出液的流体性质，总结内源微生物驱油对油藏微生物活动的影响。【结果】现场试验注入激活剂和空气后，内源微生物被显著激活，细菌群落结构发生明显变化，细菌总数及功能菌群浓度普遍提高了2–3个数量级；各种内源微生物代谢活动显著增强，与地层流体相互作用后，原油明显被乳化，最终石油采收率提高5.2%。【结论】对于内源微生物较为丰富的水驱普通稠油油藏，内源微生物驱油技术对油藏微生物活动的影响显著，具有显著的技术优势和较大的应用潜力，微生物群落结构、功能菌群浓度及其相关代谢产物可以作为评价内源微生物驱油现场激活效果的重要指标，为其他内源微生物驱油现场试验提供技术参考。     

超低渗油藏微生物吞吐技术的矿场试验

【目的】通过对渭北低渗油藏内源微生物的研究,考察分离纯化的内源解烃菌产生表面活性剂和降解原油的能力、岩心驱替增油效率,同时验证其在超低渗油田单井吞吐矿场实验的应用效果,探讨微生物采油技术在超低渗油田提高采收率的工艺和可行性。【方法】采集超低渗油藏的油水样,应用油平板进行产表面活性剂解烃菌的分离,通过生理生化特性和16S r RNA基因序列分析对菌株进行种属鉴定,评价其油藏环境适应性,利用内源-外源功能微生物复配体系进行原油降解,在填砂管和岩心物模上进行驱油实验,将优化好的微生物复配体系应用于现场实施单井吞吐工艺的实验。【结果】从渭北某区块超低渗油藏的原油样品中分离得到一株铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),命名为WB-001。该菌株可使发酵液的表面张力降至29.04 m N/m,使渭北原油蜡质含量降至8.48%。填砂管实验表明WB-001与外源枯草芽胞杆菌OPUS-HOB-001(Bacillus subtilis)复配后,驱油效率较单纯水驱提高了9.72%;岩心驱替实验较水驱提高12.54%。微生物单井吞吐措施后,平均日产油由措施前的0.42 t增加到0.89 t,累计增油44.47 t;原油降粘率为11.70%,降凝率为9.41%,采出水表面张力降低幅度为18.93%。【结论】通过详细的室内评估和成功的矿场实验,证明微生物采油技术在超低渗油藏有一定的应用可行性,并为后续规模化应用提供了理论基础和物质基础,为超低渗油田的高效精细开发探索一条新的途径。     

模拟油藏条件下内源微生物群落空间分布规律

【背景】油藏内源微生物群落是开展内源微生物驱油技术的物质基础,由于油藏多孔介质取样技术难度大、成本高,实施内源微生物驱油后从注入端到产出端多孔介质中的内源微生物空间分布规律尚不明确。【目的】通过室内长岩心连续驱替实验模拟油藏内源微生物驱油过程,分析实施后不同空间位点油砂上吸附的内源微生物群落结构,揭示从注入端到产出端内源微生物群落的空间分布规律。【方法】借助高通量测序技术及荧光定量PCR技术解析不同空间位点油砂原位微生物群落信息。【结果】注入端到产出端不同空间位点生态环境的差异及菌属间的相互作用造成油藏内源微生物群落空间分布差异,存在明显的好氧、厌氧空间演替变化规律。岩心前端主要存在一些好氧类的产生物表面活性剂类微生物如假单胞菌属,岩心中部主要存在兼性和厌氧类的微生物如地芽孢杆菌、厌氧杆菌属,岩心末端主要分布严格厌氧类细菌和产甲烷古菌,厌氧类微生物代谢产生的H2、CO2和乙酸分子可以为产甲烷古菌提供代谢底物。【结论】通过室内物模油砂研究,首次明确了内源微生物群落在多孔介质中从注入端到产出端的空间分布规律,证实油藏内源微生物的好氧、厌氧空间接替分布规律,深化了对油藏内源微生物的认识。     

贝莱斯芽孢杆菌B6强化驱油机制分析及在高矿化度油藏中的应用

【目的】筛选油藏内源功能微生物并探究其驱油机理,现场试验以确定油藏内源微生物提高原油采收技术应用的工艺和技术可行性。【方法】采集英东油田样品,利用原油平板筛选驱油功能菌,评价其环境适应性并优化培养条件,通过乳化性能、降黏防蜡和烃转化能力等评估其驱油性能并探索其潜在机制,并在油田现场进行微生物强化驱油试验。【结果】从油水样品中分离到的贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) B6,其乳化活性指数(emulsifying activity index, EI24)值为100.00%,降黏率为97.20%,防蜡率为86.90%,表明菌株B6具有良好的乳化降黏性能,具有提高原油采收的潜力,并且能够减少原油中的重质组分而增加轻质烃类,改善原油物性,提升原油品质。进一步在英东油田、跃进油田和花土沟油田进行微生物单井吞吐和清防蜡作业,共进行62井次现场试验,累计增油1 460.36 t,平均延长洗井周期47 d,经济效益为342.50万元,投入产出比为1:4。【结论】通过室内研究和现场试验,证实内源微生物Bacillus velezensisB6具有显著提高原油采收和油井清防蜡的效果,应用潜力巨大。     

高温高盐油藏内源微生物室内模拟激活

胜利油田永8区块原油黏度高、水驱效果差,而且受该区块高温高盐油藏条件影响,常规化学驱技术难以有效提高水驱效率,针对此类问题,笔者开展内源微生物驱油技术研究。内源菌群分析表明,该区块油藏具备了产生物乳化剂、产甲烷气等几种主要功能菌群的条件。筛选并优化出能有效激活内源菌群的激活剂配方。经过激活后微生物的有效浓度达到10~8个/m L以上,产气压力达到0.088 MPa,最大产气速率达到0.2 L/(g·d)(以1 g激活剂计),柴油乳化指数达到100%,乳化效果48 h内稳定。室内物模驱油评价表明,注入该激活剂配方0.3 PV(孔隙体积)后可提高采收率9%以上,含水率由95.1%下降到81.4%,表现出了良好的应用潜力,为下一步在高温高盐油藏开展微生物驱提供了依据。     

内源微生物驱油功能菌定量化分析技术

为了解决培养法无法对油藏内驱油功能菌进行定量检测的难题,利用荧光定量PCR技术,通过对功能基因进行定量实现了油藏内产脂肽菌、产甲烷菌的定量化检测,其中产脂肽菌选择srfA基因、产甲烷菌选择mcr A基因。结果发现,该方法具有很好的特异性和重复性,标准曲线的相关系数达到0.99以上,扩增效率达到100%。在检测未知样品时,证实该方法的检测下限可以达到10拷贝/μL。利用该技术监测了胜利油田沾三区块驱油一口油井(Z3-X24)在内源微生物驱油过程中2种功能菌的定量化变化,数据表明:内源激活前期,产脂肽菌密度快速升高到10~4拷贝/μL,内源激活后期,厌氧的产甲烷古菌密度升高到104拷贝/μL,该数据表明微生物驱油过程中存在好、厌氧菌的演替规律,将2种菌的定量检测结果与现场油井的产量进行对比,发现油井日油水平的动态变化与这2种菌的动态变化存在明显对应关系。该研究建立的功能菌定量化检测技术为内源微生物驱油现场实施效果的准确预测及驱油机理分析提供了一个有效的分析手段,可以进一步提高微生物驱油工艺措施的针对性和有效性。     

聚合物驱后油藏内源微生物驱油研究与试验

我国大多数陆上主力油田已进入"双高"(高含水、高采出程度)开采阶段。为进一步提高聚合物驱后油藏的石油采收率,本研究发现了一种促进油藏内源微生物生长代谢的高效激活剂,且该激活剂已通过室内产气和物理模拟驱油实验及岩心电镜观察和454(Pyrosequencing)焦磷酸测序方法的评价。结果表明激活剂在高压容器中静置培养60 d后产气增压达到2 MPa,用量0.35 PV,浓度为1.8%(W/W)的激活剂溶液在聚合物驱后的天然岩心上石油采收率可再提高3%,并在电镜观察到岩心内部激活的内源微生物菌体及其代谢产物。现场于2011年12月在萨南南二区东块的1注4采井组开展了试验,监测到4口有效生产井的甲烷和二氧化碳气体δ13C(PDB)含量产生明显变化,与萨南南二区东块对照试验区产油量增幅35.9%,含水稳定在94%,在3年半期间阶段累计增油5 957 t,为同类油藏进一步提高石油采收率提供了一条有效途径。     

采油微生物在微驱过程中的生长、运移及分布规律

[目的]深入了解现场微生物驱油机理、效果评价标准及影响因素.[方法]结合现场微生物驱油过程产出液的跟踪监测及室内物模实验对微生物在地层中的生长繁殖、运移及分布规律进行研究.[结果]结果表明,通过从水井注入的外源微生物在油藏中能够有效生长繁殖,而且注入的营养液也能够激活内源微生物,但由于地层渗透率及营养液浓度的影响,产出液菌浓要比注入菌浓低1-2个数量级;葡萄糖的快速降解以及地层对微生物的过滤及吸附作用使大量的微生物停留在近井地带,仅有部分微生物能够从生产井采出,而且其运移速度要比营养液慢.[结论]地层渗透率和产出液中营养物浓度是影响微生物数量及分布的两个关键因素,现场微生物驱油产出液中的菌浓一般很难达到106个/mL以上,该研究结果对微生物驱油技术的发展和应用具有重要意义.     

用PCR-DGGE 方法分析渤海原油降解过程微生物群落结构变化

针对渤海油田原油粘度大、含水上升快、常规措施作用不明显的特点, 采用微生物采油技术开展提高稠油采收率研究。通过室内物理模拟实验, 结合变性梯度凝胶电泳(Denature Gradient Gel Electrophoresis, DGGE) 技术及原油粘度测定分析研究均质、非均质岩心驱替前后稠油采收率变化、微生物群落丰度结构变化、原油理化性质变化, 尝试分析微生物提高稠油采收率机理。物模结果表明: 微生物采油体系能够有效提高稠油采收率, 在均质岩心和非均质岩心驱替中, 微生物体系可分别提高采收率14.4%、29.4%; DGGE 结果显示: 微生物体系出口端丰度明显高于注入端;原油粘度测定显示: 出口端原油粘度明显下降。三者结合说明微生物体系能够利用稠油作为碳源, 在地层环境中生长,菌种在地层中有较强的适应性, 同时能够降低稠油粘度, 提高其采收率。     

内源微生物驱油过程中营养激活体系的优化

为了进一步提高内源微生物驱油效果,针对邵家油田沾3区块的1口注入井和4口油井分别开展不同种类的内源微生物营养激活体系评价实验。依据营养体系激活的菌体密度、产气量和原油乳化效果,对现有营养体系进行筛选优化。结果发现:最佳的营养体系为3g/L植物多糖,1g/L玉米浆干粉,2g/LNaNO_3,0.2g/L(NH_4)_2HPO_4。在该营养激活剂体系下,激活菌的密度大,达4×108个/mL,激活后产生的生物气可达到0.108MPa,原油采收率比原有体系提高2.8%,同时产出液中乙酸质量浓度上升至600mg/L,注入水的表面张力降低至34.1mN/m。     

复合驱油菌系的构建及驱油性能测定

目的利用不同驱油功能菌株构建有效复合驱油菌系。方法对不同组合的驱油菌系分别进行石油降解实验、乳化实验、表面张力测定以及岩心驱替实验等。结果通过实验得到一组复合驱油菌系,在岩心驱替实验中将采收率提高了9.6%。结论通过实验构建复合驱油菌系,得到其最佳配比以及最佳菌种比例,可有效提高石油采收率。     

用于原油开采的假单胞菌G31的特性研究

菌株G31是从胜利油田污水中分离到的1株假单胞菌（Pseudomonas sp.),该菌株在石油液体培养基中能够生长发酵,产生有机酸和表面海活性物质,可以应用于微生物三次采油。菌株G31可以降解和乳化石油、降低石油的粘度,其产物可以降低油水的界面张力,增加石油的流动性。室内岩心试验结果表明利用菌株G31发酵液进行驱油可使原油采收率提高10%以上。     

中高温油藏内源微生物驱油现场试验

针对胜利油田中高温油藏地质、开发情况及内源微生物群落特点,从中高温(55~85℃)油藏605个单元中选定沾3块为目标油藏区块,采用现场分阶段、逐步推进的方式实施微生物驱油试验。现场试验跟踪分析效果表明,对应油井产量从38.9 t/d升高到86.9 t/d,含水率从93.8%下降到89.1%;截至2016年3月,累计增油3.76万t,阶段提高采收率1.73%。沾3块油藏内源微生物被有效激活,油藏微生物多样性显著降低,与现场动态变化吻合。     

厌氧产表面活性剂微生物提高原油采收率的研究进展

微生物强化采油(microbial enhanced oil recovery,MEOR)是近年来在国内外发展迅速的一项提高原油采收率技术。微生物在油藏中高效生产表面活性剂等驱油物质是微生物采油技术成功实施的关键之一。然而,油藏的缺/厌氧环境严重影响好氧表面活性剂产生菌在油藏原位的生存与代谢活性;油藏注空气会增加开采成本,且注入空气的作用时效和范围难以确定。因此,开发厌氧产表面活性剂菌种资源并强化其驱油效率对于提高原油采收率具有重要意义。本文综述了国内外近年来利用厌氧产表面活性剂微生物提高原油采收率的研究进展,简述了微生物厌氧产表面活性剂的相关驱油机理、菌种资源开发现状以及油藏原位驱油应用进展,并对当前的研究提出了一些思考。     

砾岩油藏内源微生物驱油动态跟踪与评价

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10~2~10~3个/mL,烃氧化菌(HOB)密度最高提高10~4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。     

枯草芽胞杆菌M15-10-1强化内源微生物驱油模拟实验

以分离自油藏环境的产脂肽枯草芽胞杆菌M15-10-1为研究对象,探究了外源表面活性剂产生菌强化油藏内源微生物驱油过程中的原油乳化分散效果和菌群间的相互作用。配伍性实验表明,该菌株与油藏常见采油功能菌——迪茨氏菌、红球菌和肠杆菌具有良好的配伍性。荧光定量PCR和高通量测序分析结果表明,枯草芽胞杆菌M15-10-1对内源菌群结构无不利影响。摇瓶激活实验和气象色谱分析结果显示,枯草芽胞杆菌M15-10-1能够显著改善内源菌群激活初期油相乳化分散效果,促进原油降解,为后续广泛应用于现场试验提供基础。     

油藏微生物群落研究的方法学

油藏微生物群落的解析和认知是开发和应用微生物采油技术的基础。利用各种提高油藏微生物可培养性的方法和非培养技术解析不同油藏微生物的群落结构、功能和多样性,对定向调控油藏微生物群落、开发和应用有效微生物驱油技术具有重要的指导意义。通过调查新近发展的提高微生物可培养性的方法和措施以及不依赖于培养的分子微生物生态学技术,总结了油藏微生物群落研究方法学的最新进展。提高微生物可培养性的方法和措施主要通过模拟微生物的生存环境,减少富营养的毒害作用、添加信号分子维持微生物细胞间的作用和提供新型电子供体和受体等手段采用稀释法、高通量培养法等方法得以实现;不依赖于培养的分子微生物生态学技术主要包括荧光原位杂交、末端限制性片断长度多态性分析、变性梯度凝胶电泳和构建克隆文库等技术。这些方法学的进展为更有效的获得各种油藏微生物资源、调控油藏微生物群落以提高石油采收率提供理论指导。     

大庆油田微生物采油现场试验进展

本文介绍近十几年以来大庆油田利用具有产气、降解原油、产生物表面活性剂及堵调性能的菌剂,通过地下发酵,开展微生物采油现场试验取得的进展.分析了该项技术适用的油藏条件和应用特点.截止到2012年底,应用微生物采油技术增产原油达12×104 t.其中微生物单井吞吐518口,累计增油6.3×104t,实施微生物驱和调驱项目10项(45个井组),累计增油5.7×104 t,为大庆油田稳产发挥了重要作用.     

生物竞争抑制作用对渤海J油田微生物降解驱油聚合物功能的影响

【目的】揭示可降解驱油用聚合物的油藏内源微生物群落组成,分析生物竞争抑制作用(bio-competitive exclusion,BCX)对微生物聚合物降解功能的影响。【方法】通过室内培养实验,观察BCX对驱油用聚合物黏度的影响,随后借助高通量测序技术分析渤海J油田中与聚合物降解相关的微生物菌种,并探寻样本中丰度较高的聚合物降解功能基因─酰胺酶、加氧酶、硫化氢生成酶基因。之后,比对测序结果,采用实时荧光定量法验证上述功能基因在样本之间的含量差异,最后进一步注释携带上述功能基因的微生物群落组成。【结果】BCX可有效地延缓驱油聚合物黏度的损失。油田中与聚合物降解相关的微生物有Acetomicrobium、 Tepidiphilus、Thermoanaerobacter、Fervidobacterium、Ralstonia、Halomonas、Roseovarius、Deferribacteraceae和Comamonadaceae等9类菌种。高通量测序分析得到样本中BCX可显著下调丰度的聚合物降解功能基因共计有7种,其中酰胺酶基因ansB、加氧酶基因ssuD在样本之间的含量经定量验证,发现...     

油藏微生物的代谢特征与提高原油采收率技术

油藏是一个高温、高压、少氧、寡营养和封闭的极端环境,油田经过多年注水开发后,在油藏内部形成了相对稳定的微生物群落体系,这些微生物以石油烃分解为起始,形成了一个复杂的食物链,对油藏碳、硫和金属离子的元素地球化学循环起着非常重要的作用。微生物提高原油采收率技术(MEOR)是利用微生物及其代谢产物与油藏和原油发生作用来提高原油采收率的一种新技术,具有成本低、适应性强和环境友好等特点,因此有望成为未来化学驱后油藏和高含水油藏进一步提高采收率的重要手段。对油藏内源微生物及其介导的生化反应,微生物采油原理、发展历程和现场试验进行综述,并提出了未来的发展方向。