孫磉礅 (中石化勝利油田分公司采油工藝研究院,山東 東營(yíng) 257000)

勝利油田微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐及分析

孫磉礅 (中石化勝利油田分公司采油工藝研究院,山東 東營(yíng) 257000)

微生物驅(qū)油是項(xiàng)提高采收率新技術(shù),勝利油田從1995年開(kāi)始開(kāi)展該技術(shù)的研究,先后在7個(gè)區(qū)塊開(kāi)展了不同方式的微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。總結(jié)了勝利油田在現(xiàn)場(chǎng)區(qū)塊篩選方面的經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工藝的發(fā)展歷程,重點(diǎn)分析了7個(gè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)區(qū)塊取得的效果,已累計(jì)增油17.2×104t。實(shí)踐證明,微生物驅(qū)油技術(shù)可在水驅(qū)基礎(chǔ)上、甚至在聚合物驅(qū)后進(jìn)一步提高油藏采收率。微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果的主要影響因素是油藏溫度及非均質(zhì)性,微生物驅(qū)油具有見(jiàn)效持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、綜合效益好的見(jiàn)效特點(diǎn)。為進(jìn)一步提高現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果,下步應(yīng)主要在微生物驅(qū)數(shù)模工藝優(yōu)化和配套工藝方面加強(qiáng)研究。

微生物驅(qū)油;區(qū)塊篩選;實(shí)施工藝;影響因素

微生物驅(qū)油是現(xiàn)代生物科技在石油開(kāi)發(fā)領(lǐng)域創(chuàng)新性、開(kāi)拓性的應(yīng)用,其主要作用原理是通過(guò)微生物在油藏中的生長(zhǎng)代謝活動(dòng)及其代謝產(chǎn)物來(lái)提高原油采收率,具有成本低、施工簡(jiǎn)便、適用范圍廣、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注[1～11]。根據(jù)2008年資源調(diào)查結(jié)果,勝利油田適合微生物驅(qū)油的地質(zhì)儲(chǔ)量為10.7×108t,按提高采收率5%計(jì)算,可增加可采儲(chǔ)量5000×104t,經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著,有極其重大的科學(xué)研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義。

勝利油田從1995年開(kāi)始開(kāi)展微生物驅(qū)油技術(shù)的研究,先后開(kāi)展了微生物驅(qū)油機(jī)理、外源微生物篩選及性能評(píng)價(jià)、內(nèi)源微生物分析與激活、微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及效果評(píng)價(jià)等研究,從1997年開(kāi)始,持續(xù)開(kāi)展微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究,先后在勝利油田7個(gè)區(qū)塊開(kāi)展了不同方式的微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)區(qū)塊的選擇

勝利油田在開(kāi)展微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)初期,由于沒(méi)有任何礦場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),主要參考國(guó)外文獻(xiàn)資料和美國(guó)能源部篩選標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選區(qū),從1998年到2013年近15年期間,選擇了7個(gè)區(qū)塊開(kāi)展了微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) (見(jiàn)表1)。如表1所示,其中孤島中一區(qū)館3為聚合物驅(qū)后整裝油藏,其余均為水驅(qū)斷塊油藏,濱南利32塊的油藏溫度最高可達(dá)91℃,其他區(qū)塊溫度在50～80℃之間;除孤島中一區(qū)館3的滲透率為2500mD外,其他區(qū)塊都在1000m D以內(nèi);臨盤(pán)盤(pán)2-33塊的礦化度最高為43900mg/L;河口沾3塊的原油黏度最高為1885mPa·s。

表1 勝利油田微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)區(qū)塊

隨著室內(nèi)研究的不斷深入及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的積累,勝利油田逐步明確了微生物驅(qū)油油藏篩選的原則:①油藏主要物性及流體參數(shù)符合微生物驅(qū)油油藏篩選范圍 (見(jiàn)表2);②區(qū)塊實(shí)施水驅(qū)開(kāi)發(fā)2年以上,油水井對(duì)應(yīng)關(guān)系明確,井況良好,井網(wǎng)基本完善;③油層發(fā)育良好,非均質(zhì)程度適中,油砂體連通性好。

表2 微生物驅(qū)油油藏篩選范圍

2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工藝

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工藝是影響微生物驅(qū)油效果的關(guān)鍵,從最初單純的外源微生物驅(qū),到通過(guò)輔助配注空氣建立先好氧后厭氧的生物鏈,再到對(duì)油藏微生物生態(tài)調(diào)控技術(shù),勝利油田開(kāi)展了大量的探索與實(shí)踐(見(jiàn)表3)。

表3 勝利油田微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工藝

如表3所示,純梁正南西區(qū)、濱南利32塊、臨盤(pán)盤(pán)2-33塊采用的是單純外源微生物驅(qū)技術(shù),主要從被原油污染的土壤或油井產(chǎn)出液中篩選出具備驅(qū)油能力的細(xì)菌,通過(guò)地面發(fā)酵生產(chǎn),再將其注入油藏。河口羅801塊根據(jù)油藏微生物先好氧后厭氧的指導(dǎo)思想,實(shí)施了空氣輔助微生物驅(qū)油技術(shù);其技術(shù)原理是通過(guò)注入一定量空氣,在注入井附近形成好氧環(huán)境,利用好氧微生物生長(zhǎng)繁殖速度快、代謝效率高的優(yōu)勢(shì)。而油藏深部隨著氧氣的消耗,逐步過(guò)渡為厭氧環(huán)境,從而在油藏中形成先好氧后厭氧的生物鏈,利用好氧微生物和厭氧微生物的協(xié)同作用,最大程度上提高微生物驅(qū)的作用效果。

從2005年開(kāi)始,隨著分子生物技術(shù)的發(fā)展,對(duì)油藏內(nèi)源微生物群的認(rèn)識(shí)逐步深化,形成了油藏微生物生態(tài)調(diào)控技術(shù),在濱南單12塊和河口沾3塊開(kāi)展了內(nèi)源微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),并在孤島中一區(qū)館3單元開(kāi)展了內(nèi)外源結(jié)合的微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。內(nèi)源微生物驅(qū)油技術(shù)直接利用地層內(nèi)原有的內(nèi)源微生物群落,通過(guò)注入激活劑,直接激活地下的有益內(nèi)源微生物群落,來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)油的目的。由于不存在微生物菌種選育、微生物液發(fā)酵等過(guò)程,適應(yīng)性更強(qiáng),投入更低,因此具有更為廣闊的發(fā)展前景。

3 效果分析

截至2012年12月,勝利油田已完成6個(gè)區(qū)塊微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),河口沾3塊微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)還在進(jìn)行,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)均取得了不同程度的效果,共累計(jì)增油17.2×104t。其中河口羅801區(qū)塊效果最明顯,連續(xù)多年自然遞減低于1%,含水率上升率控制在1.5%以內(nèi),累計(jì)增油12.28×104t,而濱南利32塊效果較差,僅增油2001t。

3.1 純梁正南西區(qū)

純梁正南西區(qū)是勝利油田最早開(kāi)展的微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),油藏埋深1380～1480m,含油面積0.9km2,地質(zhì)儲(chǔ)量87×104t。區(qū)塊1989年6月投入開(kāi)發(fā),1992年6月轉(zhuǎn)注水,1998年3月進(jìn)行微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),試驗(yàn)3注8采井組,采用周期式注入方式。注微生物前試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)量處于遞減狀態(tài),開(kāi)展微生物驅(qū)油試驗(yàn)后區(qū)塊產(chǎn)油量從42.6t/d上升至58.6t/d,含水率由58%下降到53%。從1998年3月至1999年9月,微生物驅(qū)油試驗(yàn)累計(jì)增油5090t。

3.2 濱南利32塊

濱南利32塊油藏埋深2000～2200m,含油面積1.8km2,地質(zhì)儲(chǔ)量236×104t。該區(qū)塊1980年8月投入開(kāi)發(fā),1985年10月開(kāi)始注水,1998年6月進(jìn)行微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),試驗(yàn)4注7采井組。開(kāi)展微生物驅(qū)油試驗(yàn)后盡管含水率上升有所下降,但總體效果不明顯,油藏溫度高、試驗(yàn)井組注采不均衡是影響試驗(yàn)效果的主要因素。該區(qū)塊油藏溫度91℃,不利于微生物的生長(zhǎng)代謝,試驗(yàn)區(qū)油井多為電泵井,產(chǎn)液量高,水線推進(jìn)速度快,微生物在地層中停留時(shí)間短,難以發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

3.3 臨盤(pán)盤(pán)2-33塊

臨盤(pán)盤(pán)2-33塊油藏埋深1610～1730m,含油面積0.9km2,地質(zhì)儲(chǔ)量225×104t。該區(qū)塊1976年12月投入注水開(kāi)發(fā),2000年8月進(jìn)行微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),試驗(yàn)4注11采井組。實(shí)施5個(gè)月后明顯見(jiàn)效,產(chǎn)油量由39t/d上升到50t/d,綜合含水率由87.4%下降到86.1%。到2002年底,微生物驅(qū)累計(jì)增油7800t,階段含水率降低1.4%,自然遞減率從13%降低到3.26%。微生物驅(qū)油有效抑制了老油田年自然遞減,到2004年自然遞減率為5.3%,仍低于試驗(yàn)前。

3.4 河口羅801塊

羅801塊油藏埋深1680～1920m,含油面積1.25km2,地質(zhì)儲(chǔ)量216×104t。該區(qū)塊1994年5月投入開(kāi)發(fā),1998年6月轉(zhuǎn)入注水開(kāi)發(fā),1999年7月開(kāi)展微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),試驗(yàn)3注12采井組,2002年年底實(shí)施空氣輔助微生物驅(qū)油。經(jīng)過(guò)多年不間斷試驗(yàn),油藏內(nèi)已形成了穩(wěn)定的生物場(chǎng),試驗(yàn)區(qū)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)增油降水的良好態(tài)勢(shì)。區(qū)塊含水率上升率控制在1.5%以內(nèi),自然遞減連續(xù)多年低于1%,明顯低于同類(lèi)型斷塊油藏自然遞減率,截至2012年12月累計(jì)增油12.28×104t,階段提高采收率4.23%。

3.5 濱南單12塊

濱南單12塊是勝利油田開(kāi)展的第1個(gè)內(nèi)源微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),在高采出程度、特高含水率條件下取得了明顯效果。油藏埋深1367～1450m,含油面積0.31km2,地質(zhì)儲(chǔ)量49×104t。1988年8月投入開(kāi)發(fā),1989年9月轉(zhuǎn)注水開(kāi)發(fā),2005年開(kāi)展內(nèi)源微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),試驗(yàn)1注7采井組。試驗(yàn)后增油5.5t/d,綜合含水率控制在91.3%。其中與注入井對(duì)應(yīng)較好的單12-4井效果明顯,試驗(yàn)前產(chǎn)油量0.5t/d,含水率95%以上,試驗(yàn)后產(chǎn)油量升至4t/d,含水率下降2%。截至2008年6月,微生物驅(qū)油試驗(yàn)累計(jì)增油8520t。

3.6 孤島中一區(qū)館3塊

為了探索聚合物驅(qū)后油藏開(kāi)發(fā)技術(shù),勝利油田在孤島中一區(qū)館3塊開(kāi)展了聚驅(qū)后微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)油藏埋深1173～1230m,含油面積0.84km2,地質(zhì)儲(chǔ)量164.91×104t。1971年10月投入開(kāi)發(fā),1974年9月注水,1994年12月聚合物驅(qū),1997年4月轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū),2008年11月開(kāi)始微生物驅(qū)油。實(shí)施微生物驅(qū)油后,試驗(yàn)區(qū)開(kāi)發(fā)效果明顯好轉(zhuǎn),區(qū)塊產(chǎn)量遞減、含水率上升的趨勢(shì)得到了控制,試驗(yàn)區(qū)日產(chǎn)油由試驗(yàn)前45t上升至55t,含水率由試驗(yàn)前97.1%下降至96.3%。由于區(qū)塊非均質(zhì)性較強(qiáng),聚合物驅(qū)后大孔道發(fā)育,盡管現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施前采取了調(diào)剖措施,但試驗(yàn)后期注入的微生物僅4d就從生產(chǎn)井竄出,影響了微生物驅(qū)油作用的發(fā)揮,導(dǎo)致試驗(yàn)后期效果變差。截至2012年12月,試驗(yàn)區(qū)采出程度57.8%,中心井區(qū)采出程度達(dá)到59.9%,累計(jì)增油21000t,階段提高采收率1.27%。

3.7 河口沾3塊

河口沾3塊油藏埋深1240～1360m,含油面積1.5km2,地質(zhì)儲(chǔ)量282×104t。1985年8月投入開(kāi)發(fā),1989年6月開(kāi)始注水,2011年11月開(kāi)始在沾3-N12井注入微生物,2013年5月擴(kuò)大為3口井注入,對(duì)應(yīng)油井10口。試驗(yàn)已取得了明顯效果,試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)油量由43.7t/d升至55.7t/d,日增油12t,綜合含水率下降1.2%。其中中心井沾3-13產(chǎn)油量由16.0t/d上升至19.5t/d,含水率由72%下降至68.5%。截至2013年11月,已累計(jì)增油15444t。

通過(guò)對(duì)勝利油田7個(gè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)區(qū)塊的效果進(jìn)行分析,純梁正南西區(qū)、臨盤(pán)盤(pán)2-33塊、河口羅801塊、濱南單12塊、河口沾3塊,以及孤島中一區(qū)館3塊前期都取得了明顯效果,但濱南利32塊及孤島中一區(qū)館3塊后期效果不明顯。影響微生物驅(qū)油實(shí)施效果的因素主要有以下2個(gè)方面:①油藏溫度,油藏溫度是微生物驅(qū)油技術(shù)的主要限制因素,盡管大部分注水開(kāi)發(fā)的油藏均發(fā)現(xiàn)有微生物存在,但多數(shù)學(xué)者認(rèn)為80℃以下的油藏更為適合,而溫度超過(guò)80℃,微生物的生長(zhǎng)繁殖速度較慢。濱南利32塊效果不明顯,其油藏溫度高達(dá)91℃是主要原因,對(duì)生產(chǎn)井產(chǎn)出液的生化參數(shù)跟蹤檢測(cè)發(fā)現(xiàn),利32塊在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)出液微生物及代謝產(chǎn)物濃度未見(jiàn)明顯上升,而其他試驗(yàn)區(qū)塊的產(chǎn)出液生化參數(shù)都有明顯上升。因此,現(xiàn)場(chǎng)選區(qū)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照微生物驅(qū)油油藏篩選的原則進(jìn)行篩選。②油藏非均質(zhì)性,孤島中一區(qū)館3塊后期效果不明顯的主要原因就是油藏非均質(zhì)性較強(qiáng),大孔道發(fā)育,水線推進(jìn)速度過(guò)快,微生物還沒(méi)來(lái)得及發(fā)揮作用,便已被采出,影響了微生物的驅(qū)油效果。

微生物驅(qū)油的見(jiàn)效特點(diǎn)主要有2個(gè)方面:①見(jiàn)效持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),以羅801塊為例,微生物驅(qū)油試驗(yàn)后,其綜合開(kāi)發(fā)曲線呈現(xiàn)一個(gè)淺寬的降水漏斗,其含水率下降幅度雖然不大 (最大值8%),但漏斗口寬長(zhǎng)達(dá)2年,含水率上升連續(xù)8年控制在1.5%以內(nèi)。其他區(qū)塊的見(jiàn)效持續(xù)時(shí)間都比較長(zhǎng)。②綜合效益好,微生物驅(qū)油增油增產(chǎn)成本低,每增油1t,羅801塊僅為355元,沾3塊為610元;并且微生物及其代謝產(chǎn)物運(yùn)移到油井,對(duì)油井起到一定的維護(hù)作用,實(shí)施微生物驅(qū)油后油井作業(yè)率明顯低于同類(lèi)油藏,無(wú)產(chǎn)出液處理和環(huán)境問(wèn)題。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

通過(guò)多年的研究與應(yīng)用,勝利油田在微生物驅(qū)油區(qū)塊篩選、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工藝等方面都取得了較大進(jìn)展,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用也取得了明顯效果。實(shí)踐表明,該技術(shù)可以在水驅(qū)基礎(chǔ)上、甚至在聚合物驅(qū)后進(jìn)一步提高油藏采收率。為進(jìn)一步提高該技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果,還需要在以下2個(gè)方面加強(qiáng)研究:①微生物驅(qū)數(shù)模工藝優(yōu)化研究,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工藝優(yōu)化主要依靠室內(nèi)物模試驗(yàn),但物模試驗(yàn)本身無(wú)法模擬復(fù)雜的油藏條件,導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果預(yù)測(cè)與實(shí)際效果相差較遠(yuǎn),因此需要開(kāi)展微生物驅(qū)油數(shù)模工藝優(yōu)化研究,為現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用提供系統(tǒng)科學(xué)的決策依據(jù)。②微生物驅(qū)油配套工藝研究,勝利油田大部分區(qū)塊進(jìn)入高含水率開(kāi)發(fā)期后,非均質(zhì)性嚴(yán)重,存在優(yōu)勢(shì)滲流通道,水線推進(jìn)速度較快,單靠微生物驅(qū)油技術(shù)難以發(fā)揮其應(yīng)有的作用,應(yīng)結(jié)合其他技術(shù),如堵調(diào)工藝,保證微生物驅(qū)油現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果。

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2013-09-24

國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目(2013AA064401)。

孫磉礅(1967-),男,1991年大學(xué)畢業(yè),博士,高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事油氣田開(kāi)發(fā)與開(kāi)采研究工作。