樂(lè)世豪，范振中，劉慶旺 （東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶 163318）

劉雪蓮 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠，黑龍江 大慶 163414）

稠油降黏菌的性能評(píng)價(jià)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

樂(lè)世豪，范振中，劉慶旺 （東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶 163318）

劉雪蓮 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠，黑龍江 大慶 163414）

篩選了2株稠油降黏菌分別為地衣芽孢桿菌 （TY1）和枯草芽孢桿菌 （TY2），分別對(duì)其作用稠油前后的降黏效果、蠟和膠質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、族組成、烴組分等參數(shù)進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)。檢測(cè)結(jié)果表明，經(jīng)2種微生物作用后稠油運(yùn)動(dòng)黏度分別下降46.81%和60.13%；密度值下降，平均分子質(zhì)量由作用前的752.3g／mol分別下降到617.5g／mol和641.5g／mol；凝固點(diǎn)下降了2℃；蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均增加3.5%，膠質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均增加4.3%；族組成中飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加4.4%和2.5%，瀝青質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低了0.5%和1.3%；初餾點(diǎn)分別降低到140℃和160℃。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)3口井應(yīng)用，平均單井增油達(dá)到117t，有效期為50～120d，投入產(chǎn)出比大于1∶3。

微生物降黏菌；稠油開(kāi)采；性能評(píng)價(jià)；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

世界石油工業(yè)的稠油采收率約在50%左右，仍有50%的石油留在地下未采出［1，2］。利用微生物開(kāi)采稠油在世界各國(guó)還處于研究、試驗(yàn)階段，仍有許多技術(shù)問(wèn)題未解決［3，4］。從菌種內(nèi)在因素來(lái)講，要求篩選出高效、廣譜的菌種難度大；長(zhǎng)期使用后發(fā)生退變，重復(fù)應(yīng)用性能變差［5～12］。從外界條件方面來(lái)講，油藏特有的地質(zhì)條件，如高溫、高壓、高礦化度等因素對(duì)微生物生長(zhǎng)不利，導(dǎo)致同一菌種在不同油田或油井使用時(shí)效果不穩(wěn)定，菌種的生長(zhǎng)和功效受阻，造成菌種使用的盲目性，直接影響應(yīng)用效果［13～16］。該文針對(duì)微生物開(kāi)采稠油進(jìn)行了室內(nèi)研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

1 稠油降黏菌的性能評(píng)價(jià)

針對(duì)稠油區(qū)塊的稠油物性，主要篩選具有乳化降黏作用的菌種［16］，考察微生物菌種對(duì)稠油的降黏效果。試驗(yàn)菌種來(lái)自地下油藏采出污水中分離出能以稠油烷烴為碳源的2株菌，分別為地衣芽孢桿菌（TY1）和枯草芽孢桿菌 （TY2）。稠油樣品取自J72井，物性參數(shù)分別是：密度 （20℃）為0.9497g／cm3，黏度 （50℃）為562.9mPa·s，凝固點(diǎn)為17℃，蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.3%，膠質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.7%，平均分子質(zhì)量為752.3g／mol。

1.1 降黏菌的降黏效果分析

采用HAAKE-VT550旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，測(cè)定降黏菌作用稠油后流動(dòng)性變化［17］（見(jiàn)表1）。油樣經(jīng)降黏菌TY1作用后，黏度值降低了46.81%，凝固點(diǎn)下降2℃；經(jīng)降黏菌TY2作用后，黏度值降低了60.13%，凝固點(diǎn)下降2℃。表明篩選的這2菌株能較好地改善稠油的流動(dòng)性。

表1 微生物作用前后稠油黏度和凝固點(diǎn)的變化

1.2 降黏菌對(duì)稠油蠟、膠質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的影響

對(duì)降黏菌作用前后稠油中蠟、膠質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化進(jìn)行了分析 （見(jiàn)表2）。稠油經(jīng)微生物作用后，密度值由0.9497g／cm3降為0.9227～0.9293g／cm3，稠油密度明顯變 “輕”了。與此對(duì)應(yīng)的稠油分子質(zhì)量由作用前的752.3g／mol下降到617.5～641.5g／mol，稠油的平均分子質(zhì)量由 “重”變 “輕”。蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均增加3.5%，膠質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均增加4.3%。

表2 微生物作用前后對(duì)稠油理化特征的影響

1.3 降黏菌對(duì)稠油族組成變化的影響

對(duì)降黏菌作用前后油樣的族組成進(jìn)行了分析，得到飽和烴、芳烴、瀝青質(zhì)及非烴組成的變化（見(jiàn)表3）。經(jīng)降黏菌TY1和TY2作用后，稠油中飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加了4.4%和2.5%，瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了0.5%和1.3%，非烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別減少了2.6%和6.1%。由分析可以看出，細(xì)菌可以選擇性降解稠油中不同的組分。

表3 微生物菌種作用稠油前后族組成的變化

1.4 降黏菌對(duì)稠油餾分變化的影響

對(duì)降黏菌作用前后油樣進(jìn)行恩氏蒸餾分析，發(fā)現(xiàn)空白稠油樣從室溫到300℃的餾程內(nèi)沒(méi)有餾分油。而空白稠油樣經(jīng)過(guò)TY1和TY2菌種作用后，初餾點(diǎn)分別為140℃和160℃；當(dāng)從初餾點(diǎn)到300℃時(shí)，經(jīng)TY1菌作用后的油樣收獲29.6%餾分油，經(jīng)TY2菌作用后的油樣收獲16.3%餾分油。這說(shuō)明降黏菌作用后稠油中的餾分發(fā)生變化，稠油中輕組分餾分油增加，證明降黏菌對(duì)稠油中的重質(zhì)組分產(chǎn)生的降解作用，改善了稠油的物性。

1.5 降黏菌對(duì)稠油全烴組分變化的影響

用GC-112A氣相色譜儀 （PEG-20M毛細(xì)管色譜柱，30m×0.25mm×0.33μm）分析降黏菌對(duì)稠油全烴組分作用前后的變化。對(duì)比分析結(jié)果 （見(jiàn)表4），TY1和TY2菌對(duì)稠油的重質(zhì)成分具有一定的降解能力，將長(zhǎng)碳鏈的組分降解成短碳鏈的組分，使高長(zhǎng)碳鏈烴 （C35～C45）的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，中長(zhǎng)碳鏈烷烴組分 （C19～C34）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加明顯，全烴組分的碳鏈分布發(fā)生偏移，由此導(dǎo)致稠油的黏度下降，流動(dòng)性增強(qiáng)。

表4 降黏菌對(duì)稠油中正構(gòu)烷烴降解的地化參數(shù)測(cè)定

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

為了驗(yàn)證降黏菌在B304區(qū)塊生產(chǎn)中改善稠油流動(dòng)性的應(yīng)用效果，分別對(duì)ZA4005井、ZA4007井和ZA-B336井這3口油井實(shí)施了微生物降黏增油措施。其中ZA4005、ZA4007油井實(shí)施微生物降黏措施前后的監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖1、2所示。ZA4005井措施前平均日產(chǎn)液10.9t，日產(chǎn)油6.8t，含水率36.6%，泵效28.4%；措施后日產(chǎn)液15.0t，日產(chǎn)油10.3t，含水率下降5.5%，泵效提高10.8%。ZA4007井措施前平均日產(chǎn)液4.5t，日產(chǎn)油2.0t，含水率54.4%，泵效14.4%；措施后日產(chǎn)液7.6t，日產(chǎn)油3.9t，含水率下降10.9%，泵效提高30.7%。ZA-B336井措施前日產(chǎn)液3.3t，日產(chǎn)油1.9t，含水率40.5%，泵效18.2%，措施后也見(jiàn)到明顯的增液增油效果。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)3口井應(yīng)用，措施井油壓得到一定升高，生產(chǎn)效果變好，平均單井增油量達(dá)到117t，有效期為50～120d，投入產(chǎn)出比大于1∶3。

圖1 ZA4005井作用前后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化

圖2 ZA4007井作用前后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化

3 結(jié)論

1）微生物降黏菌通過(guò)活體微生物降解稠油中的復(fù)雜大分子有機(jī)化合物組分、使稠油物性發(fā)生改變，降低黏度，提升品質(zhì)，改善流動(dòng)性，從作用機(jī)理上有別于現(xiàn)有的化學(xué)降黏劑。

2）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)3口稠油井的降黏試驗(yàn)，微生物降黏菌對(duì)稠油具有明顯的降黏效果。不僅可延長(zhǎng)稠油井的生產(chǎn)時(shí)間，而且可以提高周期產(chǎn)油量，使低效稠油井的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步提高。

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［編輯］ 帥群

Performance Evaluation and Field Application of Heavy Oil Viscosity-reducing Bacteria

LE Shihao，F(xiàn)AN Zhenzhong，LIU Qingwang，LIU Xuelian (First Author's Address:School of Petroleum Engineering，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，Heilongjiang，China)

Two heavy oil viscosity-reducing bacterial strains such bacillus licheniformis TY1 and bacillus subtilis TY2 were screened.Performance of its viscosity reduction effect，wax and gum content，group composition，total hydrocarbon composition was evaluated respectively before and after bacterial treatment.The results showed that after bacterial treatment，the kinematic viscosity of heavy oil decreased 46.81%and 60.13%respectively for the2 bacterial strainsand densitywas reduced also，molecularweightwas reduced from 752.3g/mol to 617.5～641.5g/mol，freezing point decreased by 2℃，asphaltene content in group composition decreased by 0.5%and 1.3%respectively，saturated hydrocarbon increased by 4.4%and 2.5%respectively，wax and gum increased by 3.5%and 4.3%respectively，the initial fraction pointwas reduced to 140℃ and 160℃.Field application in 3 wells indicate that average oil increment of single well is 117t.The period of validity is 50～120d and the input-output ratio ismore than 1∶3.

viscosity-reducing bacteria;viscous oil recovery;performance evaluation;field app lication

TE358

A

1000-9752（2014）05-0128-04

2013-10-15

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目 （12531064）。

樂(lè)世豪 （1992-），男，2012年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事陸地和海上石油開(kāi)采技術(shù)的研究和學(xué)習(xí)。

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