《一種構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法》是中國石油化工股份有限公司和中國石化股份勝利油田分公司採油工藝研究院於2010年8月7日申請的專利，該專利的申請號為2010102533017，公布號為CN101988380A，授權公布日為2011年3月23日，發明人是李希明、郭省學、宋永亭、高光軍、汪衛東、蔣焱、王靜、李彩風、宋欣、郭遼原。
《一種構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法》涉及一種微生物採油技術，特別涉及一種適用於水驅油藏中後期的構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法，其技術方案是該發明提供的構建油藏驅油微生物群落的方法包括以下步驟，但不限於以下步驟：a.對目標油藏進行現場取樣分析；b.根據現場取樣測試結果確定初步構建方案；c.套用混合培養實驗最佳化構建方案；該發明的有益效果是：（1）針對具體油藏，對油藏微生物生態進行針對性評估，找出代謝環節缺失部分，油藏適應性好；（2）可操作性強。有針對性地調整微生物群落向著目標結構演變，提高了微生物提高採收率現場實施的針對性和有效性。
2016年12月7日，《一種構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法
- 公布號：CN101988380A
- 授權日：2011年3月23日
- 申請號：2010102533017
- 申請日：2010年8月7日
- 申請人：中國石油化工股份有限公司、中國石化股份勝利油田分公司採油工藝研究院
- 地址：北京市朝陽區陽門北大街22號
- 發明人：李希明、郭省學、宋永亭、高光軍、汪衛東、蔣焱、王靜、李彩風、宋欣、郭遼原
- Int.Cl.：E21B43/22(2006.01)I；E21B49/08(2006.01)I
- 代理機構：東營雙橋專利代理有限責任公司
- 代理人：侯華頌
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
微生物提高原油採收率（Microbial Enhanced Oil Recovery，MEOR）技術是指利用微生物和/或其代謝產物提高原油產量和採收率的技術，與其它三次採油技術相比，MEOR技術具有適用油藏範圍廣、施工工藝簡單、經濟效益良好、無二次污染等特點，越來越受到人們的重視。截至2010年8月，已形成的微生物提高原油採收率工藝技術主要分為外源微生物驅油技術和內源微生物驅油技術。
外源微生物驅油技術主要是向油藏中注入外源菌及其營養液，使外源微生物在油藏中生長代謝，利用其細胞及代謝產生的有機酸、生物表面活性劑、生物聚合物或生物氣等與油藏岩石、流體相互作用，提高原油採收率。內源微生物驅油技術則僅向油藏中注入營養劑（激活劑），不添加外源微生物，利用油藏中已存在的內源微生物群落及代謝作用達到提高原油採收率的目的。
截至2010年8月，微生物提高原油採收率技術在內外源選擇上依據不充分，還沒有形成統一標準。絕大部分現場實施的微生物提高採收率工藝都是通過注水井注入經篩選的激活劑和/或功能微生物菌種，以期提高油藏的微生物數量和活性。由於對油藏微生物缺乏系統充分的認識，菌種篩選具有較大的盲目性，一般是在油藏的物化條件下，篩選具有某些代謝功能（產有機酸、生物表活劑、生物聚合物或生物氣等）的菌種，經擴大培養後注入油藏，外源菌與油藏內源菌的兼容互補性考慮不足，致使油藏內的微生物群落長時間處於不穩定狀態，不能充分發揮微生物驅油的優勢，難以達到穩定提高採收率的目的。
根據文獻報導，油藏微生物群落中，最主要的生理類群為厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群和產甲烷菌群等，它們構成了油藏主要的厭氧微生物生態系統。對於某一具體油藏，由於地層條件的差異導致上述微生物類群的一類或幾類菌群缺失或生長受到抑制，造成油藏菌群失調，使其驅油功能的發揮受到限制。
發明內容
專利目的
《一種構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法》的目的是針對2010年8月前技術存在的上述缺陷，提供一種構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法，根據油藏微生物生態系統要求，針對性的調整或構建油藏微生物生態，形成順暢穩定的微生物代謝鏈，提高微生物提高採收率現場實施的效果。
技術方案
《一種構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法》提供的構建油藏驅油微生物群落的方法包括以下步驟，但不限於以下步驟：
①對目標油藏進行現場取樣分析；
②根據現場取樣測試結果確定構建方案；
③套用混合培養實驗最佳化構建方案。
所述的對目標油藏進行現場取樣分析，包括對油藏樣品進行內源微生物群落分析和地層水的理化性質分析，確定厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群、產甲烷菌群的數量，獲得地層水中氮元素和磷元素含量；
所述的根據現場取樣測試結果確定構建方案是根據上述四類菌群的數量與地層水中氮元素和磷元素含量確定添加的微生物類群和/或營養物；之後以地層水、原油及其內源微生物為對象建立混合培養體系，添加上述菌群和/或營養物，在油藏溫度和壓力下密閉培養，分別在第15天和第30天檢測培養體系中的各菌群的數量，乙酸、氫氣、二氧化碳和甲烷的含量及產甲烷速率；根據兩個檢測點的測試結果，最終確定驅油微生物群落的構建方案。
上述的對目標油藏進行現場取樣分析包括如下詳細步驟：
①選擇容量合適的帶密封膠塞和螺旋蓋的取樣器，用蒸餾水清洗乾淨後控乾水分，高壓蒸汽（121℃）滅菌20分鐘～30分鐘，備用；
②油水井取樣範圍包括試驗區注水井注入水和油井采出水，注入水每次取樣量1升～1.5升，采出水每次取樣量1.5升～3.0升；
③在採集樣品前先排放5升～10升注入水或產出液，用無菌氮氣充分置換出空取樣器中的空氣後接取油水樣品，使樣品充滿取樣器；
④取樣後4小時之內啟動檢測，在12小時內完成以下全部檢測內容：樣品中厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群和產甲烷菌群的數量，地層水中氮元素和磷元素的含量。
上述的根據現場取樣的測試結果確定的初步構建方案包括如下詳細步驟：
①地層水中總氮濃度小於200毫克/升時，添加NH4Cl至總氮濃度為200毫克/升；地層水中總磷濃度小於25毫克/升時，添加KH2PO4至總磷濃度為25毫克/升；
②地層水中厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群和產甲烷菌群均存在時，添加0.1克/升～3克/升的糖類，包括但不限於葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖和甘露糖；
③地層水中的厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群和產甲烷菌群之任一類群的數量小於1.0×10個/毫升時，添加該類群至1.0×10個/毫升，這四類菌群都是根據具體油藏條件從菌種保藏機構或從相關環境中篩選獲得的，能夠適應地層溫度和地層水礦化度等條件。
其中，地層水、原油及其內源微生物為對象建立混合培養體系，添加上述菌群或代謝底物，在油藏溫度和壓力下密閉培養，確定的最佳化構建方案包括如下詳細步驟：
①根據培養15天的檢測結果，
a.氫氣/二氧化碳體積比在3～5時，不添加菌群；氫氣/二氧化碳體積比＞5時，添加產氫產乙酸菌，添加量為10-10個/毫升；氫氣/二氧化碳體積比＜3時，添加厭氧發酵菌，添加量為10-10個/毫升；
b.乙酸含量高於200毫克/升時，不添加菌群；乙酸含量低於200毫克/升時，添加同型產乙酸菌，添加量為10-10個/毫升；
②根據培養30天的檢測結果，
有益效果
（1）針對具體油藏，對油藏微生物生態進行針對性評估，找出代謝環節缺失部分，油藏適應性好；
（2）可操作性強。有針對性地調整微生物群落向著目標結構演變，提高了微生物提高採收率現場實施的針對性和有效性。
技術領域
《一種構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法》涉及一種微生物採油技術，特別涉及一種適用於水驅油藏中後期的構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法。
權利要求
1.一種構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法，其特徵是包括以下步驟：
①對目標油藏進行現場取樣分析；
②根據現場取樣測試結果確定構建方案；
③套用混合培養實驗最佳化構建方案。
所述的對目標油藏進行現場取樣分析，包括對油藏樣品進行內源微生物群落分析和地層水的理化性質分析，確定厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群、產甲烷菌群的數量，獲得地層水中氮元素和磷元素含量；
所述的根據現場取樣測試結果確定構建方案是根據上述四類菌群的數量與地層水中氮元素和磷元素含量確定添加的微生物類群和/或營養物；之後以地層水、原油及其內源微生物為對象建立混合培養體系，添加上述菌群和/或營養物，在油藏溫度和壓力下密閉培養，分別在第15天和第30天檢測培養體系中的各菌群的數量，乙酸、氫氣、二氧化碳和甲烷的含量及產甲烷速率；根據兩個檢測點的測試結果，最終確定驅油微生物群落的構建方案。
2.根據權利要求1所述的構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法，其特徵是：所述的步驟①中對目標油藏進行現場取樣分析包括如下詳細步驟：
①選擇容量合適的帶密封膠塞和螺旋蓋的取樣器，用蒸餾水清洗乾淨後控乾水分，高壓蒸汽，溫度為121℃，滅菌20分鐘～30分鐘，備用；
②油水井取樣範圍包括試驗區注水井注入水和油井采出水，注入水每次取樣量1升～1.5升，采出水每次取樣量1.5升～3.0升；
③在採集樣品前先排放5升～10升注入水或產出液，用無菌氮氣充分置換出空取樣器中的空氣後接取油水樣品，使樣品充滿取樣器；
④取樣後4小時之內啟動檢測，在12小時內完成以下全部檢測內容：樣品中厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群和產甲烷菌群的數量，地層水中氮元素和磷元素的含量。
3.根據權利要求1所述的構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法，其特徵是：所述的步驟②中根據現場取樣的測試結果確定的構建方案包括如下詳細步驟：
①地層水中總氮濃度小於200毫克/升時，添加NH4Cl至總氮濃度為200毫克/升；地層水中總磷濃度小於25毫克/升時，添加KH2PO4至總磷濃度為25毫克/升；
②地層水中厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群和產甲烷菌群均存在時，添加0.1克/升～3克/升的糖類，包括但不限於葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖和甘露糖；
③地層水中的厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群和產甲烷菌群之任一類群的數量小於1.0×10個/毫升時，添加該類群至1.0×10個/毫升，這四類菌群都是根據具體油藏條件從菌種保藏機構或從相關環境中篩選獲得的，能夠適應地層溫度和地層水礦化度等條件。
4.根據權利要求1所述的構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法，其特徵是：地層水、原油及其內源微生物為對象建立混合培養體系，添加上述菌群或代謝底物，在油藏溫度和壓力下密閉培養，確定的最佳化構建方案包括如下詳細步驟：
①根據培養15天的檢測結果，
a.氫氣/二氧化碳體積比在3～5時，不添加菌群；氫氣/二氧化碳體積比＞5時，添加產氫產乙酸菌，添加量為10-10個/毫升；氫氣/二氧化碳體積比＜3時，添加厭氧發酵菌，添加量為10-10個/毫升；
b.乙酸含量高於200毫克/升時，不添加菌群；乙酸含量低於200毫克/升時，添加同型產乙酸菌，添加量為10-10個/毫升；
②根據培養30天的檢測結果，
a.乙酸含量低於200毫克/升時，不添加菌群；乙酸含量高於200毫克/升，添加產甲烷菌，添加量為10-10個/毫升；
b.產甲烷速率高於5微摩爾/升/克·天，不添加菌群和營養物；產甲烷速率低於5微摩爾/升/克·天，添加糖類，包括但不限於葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖和甘露糖，添加量為3克/升-5克/升。
實施方式
《一種構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法》的構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法，包括如下內容：
選擇一個目標油藏，對該油藏構建驅油微生物群落具體進行以下步驟。
（一）現場取樣分析
選擇容量合適的帶密封膠塞和螺旋蓋的取樣器，用蒸餾水清洗乾淨，控乾水分，高壓蒸汽（121℃）滅菌後備用。
油水井取樣範圍包括試驗區注水井注入水和油井采出水，注入水每次取樣量1升～1.5升，采出水每次取樣量1.5升～3.0升；在採集樣品前先排放5升～10升產出液，用無菌氮氣充分置換空取樣器中的空氣後接取油水樣品，使油水樣充滿取樣器；取樣後4小時之內啟動檢測，在12小時內完成以下全部檢測內容：
樣品中厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群和產甲烷菌群的數量以及地層水中總氮和總磷含量。
1、構建驅油微生物群落
（1）根據現場取樣測試結果，對照以下可能出現情況確定油藏微生物構建初步方案，具體如下：
①根據地層水中總氮和總磷濃度，若總氮濃度小於200毫克/升，則添加NH4Cl至總氮濃度為200毫克/升；若總磷濃度小於25毫克/升時，則添加KH2PO4至總磷濃度為25毫克/升；
②地層水中厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群和產甲烷菌群均存在時，向混合培養體系中添加0.1克/升～3克/升的糖類，包括但不限於葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖和甘露糖；
③地層水中的厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群和產甲烷菌群之任一類群的數量小於1.0×10個/毫升時，添加該類群至1.0×10個/毫升，這四類菌群都是根據具體油藏條件從菌種保藏機構或從相關環境中篩選獲得的，能夠適應地層溫度和地層水礦化度等條件。
2、以地層水、原油及其內源微生物為對象建立混合培養體系，添加上述菌群和/或營養物，在油藏溫度和壓力下密閉培養，確定最佳化構建方案：
①根據培養15天的檢測結果，
a.氫氣/二氧化碳體積比在3～5時，不添加菌群；氫氣/二氧化碳體積比＞5時，添加產氫產乙酸菌，添加量為10-10個/毫升；氫氣/二氧化碳體積比＜3時，添加厭氧發酵菌，添加量為10-10個/毫升；
b.乙酸含量高於200毫克/升時，不添加菌群；乙酸含量低於200毫克/升時，添加同型產乙酸菌，添加量為10-10個/毫升；
②根據培養30天的檢測結果，
a.乙酸含量低於200毫克/升時，不添加菌群；乙酸含量高於200毫克/升，添加產甲烷菌，添加量為10-10個/毫升；
b.產甲烷速率高於5微摩爾/升/克·天，不添加菌群和營養物；產甲烷速率低於5微摩爾/升/克·天，添加糖類，糖類包括但不限於葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖和甘露糖，添加量為3克/升-5克/升。
利用上述方法和步驟，獲得針對某一具體油藏的驅油微生物群落構建方案。具體參考如下所述：
（一）現場取樣及檢測
油藏驅油微生物群落構建的目標油藏為勝利油田某採油廠某區塊，現場取樣測試結果如下表1：
檢測項目 | 含量 |
厭氧發酵菌，個 /毫升 | 1.5×10 |
同型產乙酸菌，個 /毫升 | 1.0×10 |
產氫產乙酸菌，個 /毫升 | 0 |
產甲烷菌，個 /毫升 | 45 |
總氮，毫克/升 | 12.4 |
總磷，毫克/升 | 8.7 |
乙酸，毫克/升 | 45.2 |
（二）構建驅油微生物群落
1、初步構建方案
從現場檢測結果看，該區塊地層水中氮源和磷源較為缺乏，油藏微生物含量較低，缺失產氫產乙酸菌群，根據構建方案，需要添加1.0×10個/毫升的產氫產乙酸菌和75個/毫升產甲烷菌，同時補充716.9毫克/升的NH4Cl和71.5毫克/升的KH2PO4。
2、最佳化構建方案
以地層水、原油及其內源微生物為對象建立混合培養體系，向體系中添加1.0×10個/毫升的產氫產乙酸菌和75個/毫升產甲烷菌，716.9毫克/升的NH4Cl和71.5毫克/升的KH2PO4，在油藏溫度（54℃）和壓力（9.5兆帕）下培養，分別在培養15天和30天時檢測混合培養體系中的厭氧發酵菌群、產氫產乙酸菌群、同型產乙酸菌群、產甲烷菌群、乙酸、氫氣、二氧化碳和甲烷的含量，檢測結果見表4：
檢測項日 | 培養時間 | ||
0天 | 15天 | 30天 | |
厭氧發酵菌，個/毫升 | 1.5X10 | 1.8X10 | 7.5 X10 |
同型產乙酸菌群，個/毫升 | 1.0X10 | 6.8 X10 | 6.5 X10 |
產氫產乙酸菌，個/毫升 | 1.0X10 | 2.0 X10 | 1.5X10 |
產甲烷菌，個/毫升 | 1.0X10 | 3.0X10 | 6.8 X10 |
乙酸，毫克/升 | 45.2 | 220 | 98 |
氫氣，毫升 （標態） | - | 5 | 0.4 |
二氧化碳，毫升 （標態） | - | 18 | 1.9 |
產甲烷速率，微摩爾/升/克·天 | - | - | 7 |
從表4看出，在15天檢測到四類菌群數量和乙酸含量均有大幅度增加，同時產生的氫氣/二氧化碳體積比在3～5之間，在30天的培養監測中，產甲烷速率達到7微摩爾/升/克·天，群落構成較為穩定，不需要進一步最佳化構建方案。因此該區塊構建驅油微生物群落的方案為添加產氫產乙酸菌，添加量為1.0×10個/毫升；添加產甲烷菌，添加量為75個/毫升；添加716.9毫克/升的NH4Cl和71.5毫克/升的KH2PO4。
（三）物理模擬驅油實驗
利用物理模擬實驗手段評價該構建方案的驅油效率。實驗步驟為岩心抽真空，飽和地層水，飽和原油，一次水驅至含水98％，注入1.0×10個/毫升的產氫產乙酸菌，75個/毫升的產甲烷菌，716.9毫克/升的NH4Cl和71.5毫克/升的KH2PO4，油藏溫度（54℃）培養30天，二次水驅至含水98％，計算微生物驅油效率。
通過上述步驟，計算出該區塊的微生物驅油效率可達9％。
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種構建油藏驅油微生物群落提高原油採收率的方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
