專(zhuān)利名稱(chēng)：從油藏中采油的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在微生物協(xié)助下從油藏中采油的方法。
在一次采油時(shí)，油藏壓力隨石油產(chǎn)量逐漸衰竭而下降。為彌補(bǔ)產(chǎn)量降低，向油藏注水或注氣。這個(gè)過(guò)程就是所謂的二次采油。在二次采油時(shí)水油一直上升，采油已不再經(jīng)濟(jì)為止。殘余油的數(shù)量可達(dá)原始儲(chǔ)量的65%，其分布方式與原始的地下儲(chǔ)油狀況明顯不同。由于油/水/巖石體系中的毛細(xì)管力，各種二次采油方法不能釋出被拘的殘余油，注入的流體也不能滲入到油藏的各個(gè)部位。人們應(yīng)用表面活性劑降低油藏流體與殘余油間的界面張力，以便把那些只靠注入流體所無(wú)法推動(dòng)的油驅(qū)替出來(lái)。然而在化學(xué)驅(qū)提高采收率中所用的表面活性劑只在很窄的溫度、疏水親油平衡值(HLB)、含鹽度和巖石類(lèi)型范圍內(nèi)才表現(xiàn)最優(yōu)的活性。因此，表面活性劑提高采收率的方法通常都要針對(duì)特定油藏進(jìn)行研制。
由原油得到的表面活性劑(例如，石油磺酸鹽)在一些先導(dǎo)性礦場(chǎng)試驗(yàn)中已證明采出了殘余油，但用這種方法采出的油的成本要比市場(chǎng)價(jià)格高得多。表面活性劑本身是昂貴的，它們又勢(shì)必要吸附到巖石上，因而其需要量是那樣之大。聚合物驅(qū)也取得某些成功，但其成本也是高的。由石油作原料制造的聚丙烯酰胺和微生物產(chǎn)品黃原膠都在使用著前者不太貴，但在高溫和許多油藏常遇到的含鹽度水平下不太有效。后者雖然存在著形成的微膠會(huì)在注入井的地層表面上引起堵塞，并可能在油藏內(nèi)發(fā)生降解，而且材料昂貴等問(wèn)題，但在技術(shù)上還是比較滿(mǎn)意的。
曾建議應(yīng)用微生物獲得提高采收率用的表面活性劑。這個(gè)技術(shù)就是所謂的微生物提高采收率方法(MEOR)。
多年來(lái)，用微生物生產(chǎn)表面活性劑的方法已得到了認(rèn)可。這些生物表面活性劑化合物一般總含有一種脂類(lèi)組分，通常是糖脂。生物表面活性劑其它類(lèi)別為脂肽，磷脂，脂肪酸和中性的脂類(lèi)化合物。
應(yīng)用微生物提高石油采收率過(guò)程有幾個(gè)潛在的優(yōu)點(diǎn)。其中包括，由微生物生物合成產(chǎn)生的，具有對(duì)提高采收率有用性質(zhì)的化合物的范圍很寬，成本變化范圍也比較大，并能夠在油藏內(nèi)部產(chǎn)生生物代謝產(chǎn)物，因而降低了化學(xué)表面活性劑的用量。
目前流行的微生物提高采收率方法是注入，并在油藏內(nèi)建立一個(gè)外源性的微生物種群。這個(gè)種群由諸如糖蜜或其它可發(fā)酵糖的營(yíng)養(yǎng)物所供養(yǎng)，同時(shí)以一個(gè)氮源和礦物鹽作為用于二次油移動(dòng)水驅(qū)的添加劑。也研究過(guò)其它烴類(lèi)物質(zhì)，然而由于可發(fā)酵糖經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)，使它成為優(yōu)先選用的物質(zhì)。
把微生物注入到油藏的方法，由于受到油藏通常遇到的條件限制而難于推廣。特別是小的和可變的油藏孔隙尺寸，連同極高的溫度、含鹽度/離子強(qiáng)度，以及壓力大大限制了可注入的微生物的類(lèi)型，范圍和數(shù)目。并且，在許多油藏中存在的高度還原環(huán)境具有同樣重要的作用。缺氧環(huán)境大大限制了由引入到油藏的生物可合成生物代謝產(chǎn)物的范圍。
目前流行的微生物提高采收率方法所用微生物的缺點(diǎn)是它們可能堵塞油層孔隙，這是由于水驅(qū)時(shí)提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)條件，使它們具有大的細(xì)胞體積所致。也會(huì)發(fā)現(xiàn)這些大的細(xì)胞難于滲入巖石的小孔隙。
我們?cè)@奇地發(fā)現(xiàn)，那些能夠在油井條件下生長(zhǎng)的微生物其表面活性可以通過(guò)讓微生物經(jīng)受限定的營(yíng)養(yǎng)物條件而提高。這樣的微生物對(duì)于微生物法提高石油采收率特別有用。
據(jù)此，本發(fā)明設(shè)想了一個(gè)從油藏中采油的方法，此方法通過(guò)增加目的油藏內(nèi)內(nèi)源性微生物種群(該微生物具有表面活性)到一個(gè)足以影響提高采收率的水平實(shí)現(xiàn)的。在一種情況下，本發(fā)明是在壓力下通過(guò)降低目的油藏內(nèi)油的界面張力影響提高采收率的。
更詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明的一種情況是設(shè)想了一個(gè)由下列步驟組成的從油藏中采油的方法(a)從目的油藏分離內(nèi)源微生物;
(b)查明可使該微生物生長(zhǎng)的限定的營(yíng)養(yǎng)物;
(c)在足以影響內(nèi)源微生物種群增長(zhǎng)的條件下在一定時(shí)間內(nèi)向該油藏供應(yīng)有效數(shù)量的上述營(yíng)養(yǎng)物;
(d)在一定時(shí)間內(nèi)保持該油藏處于足以提高該微生物表面活性的營(yíng)養(yǎng)物限定條件下，和(e)使該油藏投產(chǎn)采油。
本發(fā)明的另一種情況是設(shè)想了一個(gè)由如下步驟組成的從油藏中采油的方法(a)從目的油藏分離內(nèi)源微生物;
(b)查明可使該微生物生長(zhǎng)的限定的營(yíng)養(yǎng)物;
(c)在足以增加它們種群水平的條件下使該微生物生長(zhǎng);
(d)在足以影響內(nèi)源微生物種群在該油藏內(nèi)增加的條件下，在一定時(shí)間內(nèi)與該微生物一起向油藏內(nèi)提供有效數(shù)量的上述營(yíng)養(yǎng)物;
(e)在一定時(shí)間內(nèi)保持該油藏處于足以提高該油藏內(nèi)微生物表面活性的條件下;
(f)使該油藏投產(chǎn)采油。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一個(gè)提高微生物表面活性的方法，它是讓適應(yīng)在油井條件下生長(zhǎng)的微生物在營(yíng)養(yǎng)介質(zhì)中，在滿(mǎn)足營(yíng)養(yǎng)物限定條件下經(jīng)歷一個(gè)或多個(gè)生長(zhǎng)循環(huán)。
本發(fā)明還有一種情況，它提供了由如下步驟組成的提高油藏采收率的方法(a)由油藏或其它來(lái)源提供可以適應(yīng)油藏條件的微生物;
(b)把微生物放入一種營(yíng)養(yǎng)物介質(zhì)中促使其生長(zhǎng);
(c)讓微生物經(jīng)歷一個(gè)或多個(gè)營(yíng)養(yǎng)物限定的循環(huán);
(d)把微生物引入油藏中;
(e)從油藏中采油。


圖1為Alton-3井在注入無(wú)營(yíng)養(yǎng)物的產(chǎn)出水之后油產(chǎn)量變化圖，油產(chǎn)量用每天產(chǎn)油桶數(shù)(BPD(+))表示。
圖2為Alton-3井在注入含營(yíng)養(yǎng)物的產(chǎn)出水之后油產(chǎn)量變化圖，油產(chǎn)量表示法同圖1。
本發(fā)明特別可以通過(guò)提取微生物樣品，同時(shí)取微生物駐留的油藏內(nèi)的液體，分析這個(gè)液體來(lái)預(yù)先確定多半可能使這些微生物生長(zhǎng)的限定的營(yíng)養(yǎng)物。在這里“營(yíng)養(yǎng)物”這個(gè)術(shù)語(yǔ)是廣義的。它包括能使微生物生長(zhǎng)或促進(jìn)其生長(zhǎng)所需要的各種無(wú)機(jī)物或有機(jī)化合物。在這里考慮的無(wú)機(jī)物包括在下列元素C，H，O，P，N，S，Mg，F(xiàn)e或Ca中至少含有一種元素的物質(zhì)。僅僅作為例證，這樣的無(wú)機(jī)化合物包括PO24、NH4，NO2，NO3，SO24亦在其中。這些營(yíng)養(yǎng)物只要一經(jīng)確定是屬于限定的，就又在一定的時(shí)間內(nèi)，在能使內(nèi)源微生物生長(zhǎng)的條件下加到油藏中去。
在取樣時(shí)還測(cè)定同化有機(jī)碳的數(shù)量。更重要的是從油藏取樣確定一旦供應(yīng)了限定的營(yíng)養(yǎng)物，這些內(nèi)源微生物能否生長(zhǎng)，能否從內(nèi)源有機(jī)化合物中獲取碳和能量。一些標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法，諸如分光光度法，核磁共振，紅外，高效液相色譜，氣相色譜，化學(xué)實(shí)驗(yàn)等等，都用來(lái)確定可存在的含碳化合物。如果需要，除了限定的營(yíng)養(yǎng)物外還供應(yīng)一種碳源。在一個(gè)最佳的具體例證中應(yīng)用于非葡萄糖碳化合物，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)葡萄糖和由葡萄糖單元組成的化合物(比如糖蜜)在內(nèi)源微生物依靠這些化合物生長(zhǎng)之后并不會(huì)提高它們的表面活性。蛋白胨及諸如此類(lèi)的物質(zhì)是優(yōu)選的非葡萄糖碳源的一個(gè)實(shí)例。
進(jìn)而可以對(duì)存在的微生物數(shù)目進(jìn)行估計(jì)。如果存在大量的微生物，那么就可以簡(jiǎn)單地把缺少的營(yíng)養(yǎng)物直接加到油藏中，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)刺激其生長(zhǎng)。反之，在僅有少量微生物存在的地方，可以在適宜的介質(zhì)中提供缺少的營(yíng)養(yǎng)物在實(shí)驗(yàn)室，或在適宜的情況下在現(xiàn)場(chǎng)讓微生物生長(zhǎng)，以增加它們的數(shù)目。如果讓微生物經(jīng)歷一個(gè)以上的循環(huán)，在此循環(huán)中加入營(yíng)養(yǎng)物讓其生長(zhǎng)，然后再讓微生物經(jīng)受營(yíng)養(yǎng)物再度缺乏的條件是十分可取的。在這個(gè)操作之后把微生物引入油藏。在上述的促進(jìn)生長(zhǎng)和抑制生長(zhǎng)的每個(gè)循環(huán)中可以進(jìn)行分析以確定微生物是否處于生長(zhǎng)狀態(tài)。用高效液相色譜和氣液色譜分析脂肪酸的構(gòu)型是特別方便的，因?yàn)槟ぶ?lèi)的飽和度和順/反構(gòu)型似乎隨著因營(yíng)養(yǎng)物的局限性生長(zhǎng)受到阻滯而改變。
上面的應(yīng)用微生物提高石油采收率的方法是基于下面的假設(shè)提出的，即微生物的某一株系固有地比其它株系更適于產(chǎn)生表面活性劑，要求的是從已知的所有微生物中分離出那些能最多地生產(chǎn)表面活性劑的微生物來(lái)。另一方面，本發(fā)明是以了解到表面活性是油藏內(nèi)微生物一種固有的或可誘導(dǎo)的特性，表面活性取決于微生物本身的物理?xiàng)l件為基礎(chǔ)的。因此，表面活性就意味著微生物降低表面張力的性質(zhì)，該性質(zhì)對(duì)細(xì)胞來(lái)說(shuō)可以是內(nèi)源的或是外源的，它也包括著產(chǎn)生表面活性劑的性質(zhì)。微生物不但可能具有表面性質(zhì)，它也可能產(chǎn)生利于采油的氣體。此外，對(duì)于上述方法，引入的微生物在所考慮的油藏的特定的環(huán)境下也不一定會(huì)很好的生存，比如這一環(huán)境對(duì)溫度、壓力、酸度等等就可能與微生物生存條件極不相同。因此，微生物通過(guò)油藏成功傳播的前景就不會(huì)很好。本發(fā)明的一個(gè)可取之處就在于所用的微生物已存在于油藏之中，從開(kāi)始就知道它們能夠在油藏環(huán)境中存活，這樣當(dāng)把它們返回到油藏時(shí)，可以預(yù)料它們會(huì)存活下去，這樣做就沒(méi)有由于引入外源微生物而伴隨的惡劣環(huán)境順序所帶來(lái)的嚴(yán)重危險(xiǎn)。
通常也會(huì)有這種情況，由于油藏條件通常都不利于微生物種群的繁衍，微生物在油藏內(nèi)會(huì)處于營(yíng)養(yǎng)物喪失狀態(tài)。微生物在油藏內(nèi)占據(jù)著油水相的邊界，根據(jù)營(yíng)養(yǎng)物是否缺乏，它們實(shí)際上位于邊界的周?chē)?。隨著營(yíng)養(yǎng)物逐漸喪失，我們發(fā)現(xiàn)微生物變得更加憎水。這種作用多少與微生物的類(lèi)表面活性劑性質(zhì)有關(guān)，其機(jī)理還未充分了解。一方面在這種條件下微生物可能會(huì)制造和分泌表面活性物質(zhì)，或者微生物細(xì)胞本身就可能表現(xiàn)出一種憎水的或類(lèi)似表面活性劑的性質(zhì)。這樣，微生物細(xì)胞本身，生存著的，休眠的，或者有可能在微生物死亡之后，成為了表面活性劑。
在一個(gè)樣品從油藏中取出，通過(guò)分析確定具有大量有機(jī)體(也就是每毫升大于103個(gè)細(xì)胞)的情況下，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)則假定油藏中有足夠的生物保證表面活性劑大量產(chǎn)生。在這種情況下，把那些限定微生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物供給油藏，然后讓微生物經(jīng)歷至少一個(gè)營(yíng)養(yǎng)物限定的循環(huán)(即讓微生物消耗營(yíng)養(yǎng)物，然后再補(bǔ)充被消耗的營(yíng)養(yǎng)物)來(lái)增加微生物的表面活性和提高石油采收率。
在實(shí)施本發(fā)明的方法時(shí)，即從油藏中取出微生物然后再返回去以更有利于采油，從油藏分離微生物可以以任何慣用的方式進(jìn)行。通常是通過(guò)油井套管從油藏取回樣品。樣品除了微生物之外還包括地層水和油藏中的油。取回的樣品用已知的，人們已經(jīng)操作熟練的方法，比如原子吸收光譜進(jìn)行分析，以確定看來(lái)限定生物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物。一般這樣的分析將表明不存在有氮(比如硝酸鹽)和磷酸鹽。然后讓這些生物在供給前面確定的缺少組分的營(yíng)養(yǎng)介質(zhì)中生長(zhǎng)?？梢栽谝幌盗袪I(yíng)養(yǎng)介質(zhì)中測(cè)定微生物的生長(zhǎng)情況，然后選擇使細(xì)菌生長(zhǎng)最快的介質(zhì)作微生物的培養(yǎng)基。在培養(yǎng)微生物期間取出樣品檢驗(yàn)其表面活性。例如，可以進(jìn)行一個(gè)試驗(yàn)來(lái)確定受這些生物影響降低界面張力的能力，并建立一個(gè)雙向比較程序說(shuō)明營(yíng)養(yǎng)物消耗和得到的生物表面活性之間的關(guān)系。營(yíng)養(yǎng)物的損耗自然可以隨微生物的代謝而發(fā)生，它也可能受取出微生物和把它們放入不同介質(zhì)中，比如把它們放入原來(lái)從油藏中提取的介質(zhì)中的影響。
微生物通常要經(jīng)歷營(yíng)養(yǎng)物加入和損耗的幾個(gè)循環(huán)以使表面活性最大，這可通過(guò)測(cè)定微生物使界面張力降低的程度確定出來(lái)。只要產(chǎn)生了期望數(shù)量的生物，充分消耗了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，就降低界面張力而言給出了最佳作用，就把這些生物引入到油藏里。微生物可以通過(guò)井的套管引入，然后由引入點(diǎn)通過(guò)油藏?cái)U(kuò)展出去。微生物滲過(guò)巖石孔隙起著表面活性劑的作用，能夠使捕集在巖石物質(zhì)中的油被從一口井出發(fā)的水容易地沖走。
注意到微生物經(jīng)歷營(yíng)養(yǎng)物加入和損耗循環(huán)，其細(xì)胞體積比只經(jīng)歷營(yíng)養(yǎng)物加入條件的微生物的細(xì)胞體積小得多這一點(diǎn)是十分重要的。一個(gè)細(xì)胞體積減少70%并不是罕見(jiàn)的。另外，這樣的微生物的細(xì)胞體積還可能比處理時(shí)未從井中取出的微生物小些。細(xì)胞體積足夠小的微生物能夠穿過(guò)巖石孔隙，它連同微生物的表面活性都對(duì)采油有利。
具有表面活性并在油藏條件下能夠存活的微生物，對(duì)一個(gè)特定油藏它不是天然存在的。而是由人們引入到油藏中的，這些微生物可以以上述方式經(jīng)歷營(yíng)養(yǎng)物加入和損耗的循環(huán)以提高它們的表面活性。這種微生物可以加入到油井中來(lái)提高采收率。
本發(fā)明驚奇地發(fā)現(xiàn)，采出的水具有適宜的堿水環(huán)境，期望的營(yíng)養(yǎng)物可以溶解其中，在把微生物引入到油藏之前先引入到采出水中?！安沙鏊币馕吨鴱挠筒貒姵龅挠?水混合物中的水相。采出水也可以叫做共生產(chǎn)水。把采出水緩沖以使它與油藏的生態(tài)相容，經(jīng)常用碳酸鹽和重碳酸鹽制備緩沖條件。緩沖化合物的選擇取決于油藏生態(tài)的pH，實(shí)際上它可以在pH2～10范圍內(nèi)變化。在一個(gè)選用的方法中，把期望的營(yíng)養(yǎng)物，還隨意地包括碳源和/或外源微生物加到采出水中，并根據(jù)本發(fā)明在一定的條件和時(shí)間內(nèi)把它們注入到油藏中。收集噴出來(lái)的油-水混合物，進(jìn)行相分離，收集并分析水相，測(cè)定營(yíng)養(yǎng)物，碳源和/或其中原來(lái)含有的微生物的濃度。如果有必要，在注回油藏之前調(diào)節(jié)這些添加劑的濃度，若有必要也調(diào)節(jié)其緩沖能力，使其在油藏中重復(fù)循環(huán)。
按照本發(fā)明會(huì)進(jìn)一步驚奇地發(fā)現(xiàn)，向采出水加入各組分的次序會(huì)使最終結(jié)果明顯不同。因此，應(yīng)用填充砂和采出水對(duì)各個(gè)油藏進(jìn)行試驗(yàn)是合適的，列在例3中的各組分(應(yīng)用“Castenholz”介質(zhì))是以不同次序加入的。
這里所說(shuō)的油藏是指沉積的任何地方。另外，“采油方法”是指標(biāo)準(zhǔn)的采油方法，比如用水或氣來(lái)產(chǎn)生壓力，但不限于此。
提高微生物的表面活性和應(yīng)用微生物提高采收率方法進(jìn)一步的詳情在下面的非限定的例子中給出。
例1這個(gè)實(shí)例說(shuō)明了通過(guò)交替使?fàn)I養(yǎng)物豐富和營(yíng)養(yǎng)物限于生存的多次反復(fù)可使界面張力急劇降低的情況。界面張力用每米毫牛頓量度。
把沒(méi)有檢測(cè)出有表面活性劑產(chǎn)生的乙酸鈣不動(dòng)桿菌的培養(yǎng)物接種到添加和不添加石蠟的 1/2 濃度的營(yíng)養(yǎng)肉湯(NB)中去。在以前的實(shí)驗(yàn)中曾表明 1/2 濃度NB是產(chǎn)生表面活性劑營(yíng)養(yǎng)物的最佳耗量。所有培養(yǎng)物在32℃下恒溫過(guò)夜。然后在恒溫24，48和96小時(shí)下應(yīng)用液滴形成法對(duì)十六烷測(cè)定介質(zhì)的界面張力。
介質(zhì)界面張力對(duì)照 1/2 NB 29.561/2 NB+石蠟 27.3224小時(shí) 1/2 NB+培養(yǎng)物 30.161/2 NB+石蠟+培養(yǎng)物 29.5448小時(shí) 1/2 NB+培養(yǎng)物 26.941/2 NB+石蠟+培養(yǎng)物 29.5696小時(shí) 1/2 NB+培養(yǎng)物 29.711/2 NB+石蠟+培養(yǎng)物 29.97然后把 1/2 NB中的培養(yǎng)物次代培養(yǎng)到新鮮培養(yǎng)基中，重復(fù)試驗(yàn)。
介質(zhì)界面張力24小時(shí) 1/2 NB+培養(yǎng)物 29.561/2 NB+石蠟+培養(yǎng)物 27.3248小時(shí) 1/2 NB+培養(yǎng)物 14.661/2 NB+石蠟+培養(yǎng)物 14.0496小時(shí) 1/2 NB+培養(yǎng)物 10.031/2 NB+石蠟+培養(yǎng)物 8.60再把 1/2 NB+石蠟+培養(yǎng)物體系的培養(yǎng)物次代培養(yǎng)到新鮮培養(yǎng)基中，重復(fù)試驗(yàn)。
介質(zhì)界面張力24小時(shí) 1/2 NB+培養(yǎng)物 23.251/2 NB+石蠟+培養(yǎng)物 20.9148小時(shí) 1/2 NB+培養(yǎng)物 12.251/2 NB+石蠟+培養(yǎng)物 9.4596小時(shí) 1/2 NB+培養(yǎng)物 10.121/2 NB+石蠟+培養(yǎng)物 6.42應(yīng)用許多嗜常溫的和嗜熱的細(xì)菌品種再現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象，其中包括銅綠假單胞菌(綠膿桿菌)，熒光假單胞菌，酸熱芽孢桿菌，棲熱嗜熱菌(Thermus thermophilus)＊和水生棲熱菌。
例2這個(gè)例子說(shuō)明了烴類(lèi)，在這種情況下為石蠟，對(duì)界面張力的影響。
把水生棲熱菌的培養(yǎng)物接種到Castenholz介質(zhì)中去(Castenholz，R.W.(1969)，Basteriol.Rev.33，476)。每對(duì)培養(yǎng)物中都有一個(gè)試管用石蠟覆蓋。然后把培養(yǎng)物在70℃下恒溫，用液滴形成法測(cè)定與十六烷的界面張力。
培養(yǎng)物恒溫時(shí)間界面張力(天)水生棲熱菌243.96545.41744.972040.28水生棲熱菌+石蠟245.58542.34739.402019.87把具有最低界面張力的培養(yǎng)物次代培養(yǎng)到新鮮培養(yǎng)基中，并經(jīng)歷營(yíng)養(yǎng)物限制和加入的三個(gè)循環(huán)。第四個(gè)營(yíng)養(yǎng)物限制循環(huán)的結(jié)果如下培養(yǎng)物恒溫時(shí)間(天)界面張力水生棲熱菌635.961133.942835.983232.23水生棲熱菌+石蠟633.341128.93258.25325.23例3
這個(gè)例子是在從澳大利亞奎因島南部Surat盆地的一個(gè)稱(chēng)為Alton的油井取出的地層水和油樣品上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。
油藏流體取樣方案Ⅰ.為微生物研究的樣品取樣期間的主要任務(wù)是收集代表油藏流體的樣品，并盡量減少樣品與空氣的混合。因而用如下的方案在井口的一個(gè)取樣點(diǎn)收集Alton井的樣品。
1.用50毫升塑料的易處理的注射器抽取樣品。注射器完全讓樣品充滿(mǎn)以使在抽吸時(shí)沒(méi)有空氣進(jìn)入。
2.取樣注射器的針頭通過(guò)橡皮隔膜插入樣品瓶，瓶?jī)?nèi)含有0.1毫升0.1%的刃天青(氧化還原指示劑)。
3.把另一個(gè)針頭(B)正中穿過(guò)隔膜插入。
4.把油藏流體注到樣品瓶中，直到它們通過(guò)針頭B噴射出來(lái)為止。在樣品噴出時(shí)很快地把針頭B取出。相繼取下注射器和針頭。
5.對(duì)于在注入后30多分鐘內(nèi)仍然保持粉色的試樣，要添加0.2毫升10%Na2S·9H2O的試樣。直至溶液變成無(wú)色。
6.樣品立即送到實(shí)驗(yàn)室以便分析。
Ⅱ.為化學(xué)研究的樣品。
化學(xué)分析用的樣品按標(biāo)準(zhǔn)方法學(xué)收集，比如，CollinsA.G.(1975)，油田水地球化學(xué)，科學(xué)進(jìn)展系列書(shū)，No.1，Elsevier科學(xué)出版公司，紐約。
樣品的初始評(píng)價(jià)Ⅰ.微生物方面含油和水樣品中的微生物用相襯顯微法和染色法，如革蘭氏染色法，直接肉眼觀測(cè)。觀察包括許多高度活動(dòng)形式的各種微生物。根據(jù)形態(tài)和染色特征將試樣分組。最主要的形式為兩種不同的桿菌，第一種比第二種相對(duì)短而粗。較短的生物有時(shí)具有膨脹部位，特別是在極性部份，而較長(zhǎng)的桿菌有時(shí)會(huì)形成短鏈或叢枝狀。第三類(lèi)生物是小的革蘭氏陽(yáng)性的球菌。可肉眼觀察的微生物數(shù)目與檢測(cè)樣品中油的數(shù)量成比例。
Ⅱ.化學(xué)方面油藏水的化學(xué)性質(zhì)是通過(guò)對(duì)水和油/水樣品進(jìn)行多次分析評(píng)價(jià)的。這些分析按標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行，比如CollinsA.G(1975)，油田水地球化學(xué)，科學(xué)進(jìn)展系列叢書(shū)No.1，Elsevier科學(xué)出版公司，紐約;和美國(guó)石油研究所(API)(1986)標(biāo)準(zhǔn)。這些方法包括原子吸收光譜(AAS)，火焰光度計(jì)，以及應(yīng)用離子選擇電報(bào)。上述文章介紹了油田水分析的操作方法。代表性的分析結(jié)果如下分析毫克/升分析毫克/升鈉350重碳酸鹽800鈣3.5碳酸鹽50鉀1.5氯化物115鎂1.0硫酸鹽4.5鋅0.2硝酸鹽0.1鐵痕跡量磷酸鹽痕跡量錳痕跡量pH8.4可以斷定這些結(jié)果對(duì)于Alton井周?chē)鶶urat盆地區(qū)，下Cretaceous-Jurassic含水層由新鮮自流水取的樣品來(lái)說(shuō)是相當(dāng)?shù)湫偷摹?br> 細(xì)菌生長(zhǎng)培養(yǎng)基配方對(duì)幾種碳源試驗(yàn)了它們?cè)谟?水樣品中促進(jìn)微生物生長(zhǎng)的能力。其中包括改變?nèi)樗猁}，醋酸鹽，丙酸鹽，棕櫚酸鹽，苯甲酸鹽、甲酸鹽，十六烷，十六烯，C4C6C8混合物和H2/CO2/醋酸鹽的濃度。試驗(yàn)的碳源沒(méi)有一個(gè)能促進(jìn)微生物生長(zhǎng)。
由這些結(jié)果和Alton水樣化學(xué)分析結(jié)果得出，硝酸鹽和磷酸鹽可能是主要的營(yíng)養(yǎng)物，它們實(shí)際上被消耗掉了。進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)確定順序增加和消耗這些營(yíng)養(yǎng)物能否導(dǎo)致產(chǎn)生表面活性物質(zhì)。同時(shí)還研究確定了加入公認(rèn)的細(xì)菌生長(zhǎng)刺激素，比如胨和酵母抽提物，能否促使產(chǎn)生表面活性。最后，還試驗(yàn)了可能呈現(xiàn)期望性質(zhì)的培養(yǎng)基從孔隙材料中采出Alton油的情況。
Ⅰ.初始生長(zhǎng)培養(yǎng)基初始生長(zhǎng)培養(yǎng)基的配方是以化學(xué)分析結(jié)果和前面觀察到的Alton油藏中的細(xì)菌要要碳酸氫鹽/碳酸鹽緩沖為依劇的。
材料和方法在實(shí)驗(yàn)中把125毫升的Wheaton瓶裝以25毫升Alton油和75升的培養(yǎng)基。然后把瓶密封加蓋。把一個(gè)消過(guò)毒的Alton油樣接種到不予補(bǔ)充的培養(yǎng)基中，以此作為加照物?；九囵B(yǎng)基的組成和加入添加物列于表1中。
表1.Alton油藏流體的化學(xué)組成基本培養(yǎng)基組成成份毫克/升硝酸銨500次氮基三乙酸100氯化鈣(二水合物)51.3碳酸鎂(水合物)40硝酸鈉689硝酸鉀103磷酸氫二鈉280微量成份三氯化鐵0.28氯化錳2.6氯化鋅0.24硼酸0.5醋酸銅0.02鉬酸鈉0.025其它營(yíng)養(yǎng)物營(yíng)養(yǎng)物最終濃度碳酸鈉0.5%酵母抽提物0.1%胨(由牛肉得到)0.1%由這些組份制備了四個(gè)培養(yǎng)基和一個(gè)參照物。所有培養(yǎng)基和參照物都含有基本培養(yǎng)基和碳酸鈉，加入的添加劑示于表2中。
表2生長(zhǎng)培養(yǎng)基的初始配方培養(yǎng)基號(hào)添加物1微量成份，酵母抽提物，胨2酵母抽提物，胨3微量成份，胨4胨參照物無(wú)用0.5毫升0.5%硫化鈉以化學(xué)方法還原各個(gè)試瓶，以出現(xiàn)還原型的0.1%刃天青證明這些瓶為絕氧狀態(tài)。在近似Alton油藏溫度，大約72℃下放置恒溫。
每星期檢測(cè)樣品，考察其生長(zhǎng)和界面張力情況。生長(zhǎng)情況用顯微鏡半定量測(cè)定。用液滴形成法測(cè)定與十六烷的界面張力(Harkins，M.E和Brown，B，(1919)J.Amer.Chem.Soc.41p.499)。這個(gè)方法是由注射器向十六烷溶液打出一點(diǎn)樣品。測(cè)定滴形成所需液體的體積，然后用標(biāo)準(zhǔn)公式確定界面張力。
結(jié)果在培養(yǎng)基之間半定量的生長(zhǎng)沒(méi)有明顯差別。
表3生長(zhǎng)培養(yǎng)基的配方培養(yǎng)基初始周1周2周3周4122.920.122.422.422.5224.520.323.821.521.8324.319.324.822.521.5424.319.424.121.519.1無(wú)油培養(yǎng)基29.3
這種變化特性與初始接種后(停滯階段，周1)接著是活躍生長(zhǎng)期間(指數(shù)階段，周2)的營(yíng)養(yǎng)物限定狀態(tài)相一致。在接著的激增狀態(tài)下出現(xiàn)進(jìn)一步的營(yíng)養(yǎng)物限定狀態(tài)(穩(wěn)定狀態(tài)，周2和周4)。培營(yíng)基1和2是很富足的培養(yǎng)基。因此在這些培養(yǎng)基里在周4時(shí)營(yíng)養(yǎng)物只是消耗了一部分。
結(jié)論1.加入酵母抽提物在這個(gè)時(shí)間系列中對(duì)界面張力的降低是不利的。
2.加入微量成份的溶液既不能促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)也不能降低界面張力。
根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇培養(yǎng)基4＃作采油試驗(yàn)。
從填充砂采油從填充砂采殘余油的研究如下材料砂May和Baker，BatchMX6210，酸洗，中細(xì)砂，在170℃下消毒10小時(shí)。顆粒尺寸通過(guò)300微米篩網(wǎng)的不超過(guò)35%，通過(guò)150微米篩網(wǎng)的不超過(guò)20%。
砂/油每34克砂5毫升油培養(yǎng)基4培養(yǎng)基(如前述)試驗(yàn)管Pyrex9827密封SubsealsNo.33+鋼絲帶方法1.砂/油混合物。在一個(gè)配料批次中以5毫升油和34克砂的比例使油和砂混合。這個(gè)砂/油比是由以前進(jìn)行水驅(qū)砂，直到無(wú)殘余油再采出為止確定的。應(yīng)用超聲槽作用10分鐘填充砂油混合物管。
2.每個(gè)管里加入5毫升油和34克砂的混合物，重量相等。此外，每個(gè)管里還加入22毫升有和沒(méi)有碳酸鹽的4＃培養(yǎng)基。把試管蓋上蓋子并用帶子卡緊。
3.在熱空氣箱中所有管子在72℃下恒溫。
4.用注射器抽除水表面上的油之后，由試管的重量差確定由填充中采出的油量。
5.在實(shí)驗(yàn)完成時(shí)用87%氯仿和13%甲醇組成的有機(jī)溶劑在脂肪抽提器上抽提以確認(rèn)留在砂中的油量。
結(jié)果表4從砂填充采油量混合物3周6周9周總計(jì)采收率%培養(yǎng)基0.7750.5590.2311.56636.4SDS1.5410.0290.0111.57936.7(十二烷基磺酸鹽)討論由于用4＃培養(yǎng)基微生物提高采收率與用商業(yè)表面活性劑所達(dá)到的水平相當(dāng)，而采納這個(gè)培養(yǎng)基作最后實(shí)驗(yàn)。
高壓和高溫實(shí)驗(yàn)初步實(shí)驗(yàn)的最后階段是在模擬Alton油藏條件下分析采收率。
材料和方法
應(yīng)用一個(gè)為此目的專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的儀器在Alton油藏主要條件下試驗(yàn)了開(kāi)采殘余油的采收率。這個(gè)儀器由水套里面一個(gè)金屬管組成。管子用孔隙材料和樣品充填，然后密封。通過(guò)一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)保持溫度，在此系統(tǒng)中通過(guò)一個(gè)硅油油浴圍繞巖心水套泵水。用一個(gè)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置把溫度調(diào)節(jié)在73℃。初始?jí)毫Υ蠹s5000千帕，它是由Haskell水力泵產(chǎn)生的。
1.油和砂按上述方法混合，直到出現(xiàn)過(guò)剩的油。這個(gè)混合物排除過(guò)剩的油，填充到不銹鋼柱中。再把不銹鋼柱轉(zhuǎn)移到高壓/高溫室的中心。然后給鋼柱加壓和升溫。
2.填充的砂/油柱一達(dá)到平衡，就在規(guī)則的時(shí)間間隔內(nèi)用水驅(qū)這個(gè)砂柱。這個(gè)過(guò)程重復(fù)到從砂柱中再無(wú)油采出為止。
3.把已調(diào)節(jié)到能反映Alton油藏化學(xué)平衡的4＃培養(yǎng)基引到砂柱中直到驅(qū)出水來(lái)。然后密封這個(gè)砂柱，并使其保持在合適的溫度和壓力下。
4.從柱子中取樣，并監(jiān)測(cè)釋放出的油。在此時(shí)檢測(cè)細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，重復(fù)營(yíng)養(yǎng)物驅(qū)替或根據(jù)結(jié)果停止供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)物。
5.如果在這個(gè)過(guò)程中沒(méi)有殘余油驅(qū)出，這個(gè)柱子就用富集Alton油藏細(xì)菌的培養(yǎng)物接種，這些細(xì)菌在實(shí)驗(yàn)室是不給營(yíng)養(yǎng)的。柱子卸壓，重復(fù)第4和第5步，直到再?zèng)]有殘余油回收為止。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)所用培養(yǎng)基是由Alton油藏采出水并加以如下化學(xué)劑組成。
化學(xué)試劑克/1000升溶液A次氮基三乙酸100Na2HPO4280NH4NO31087CaCl2·2H2O 51MgCO340NaNO369KNO3103胨1000溶液B NaHCO33000把溶液A和溶液B混合在一起，然后用濃鹽酸或碳酸鎂調(diào)節(jié)pH到8.4。然后加胨。這個(gè)培養(yǎng)基被濾過(guò)滅菌，在驅(qū)替砂柱前預(yù)熱到73℃。
結(jié)果這個(gè)砂/油混合物由75/克砂和123毫升油組成。在水驅(qū)時(shí)采出了98毫升油。兩周后進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)物驅(qū)。
表5.模擬油藏條件采油1周2周3周IT(界面張力)18.512.817.1pH9.329.458.86采油量(毫升)1.53.41.1砂柱中總剩余油量123-98＝25毫升采出油量6毫升增加殘余油的采收率%24%
例4a.
下面給出了對(duì)照的礦場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果。礦場(chǎng)試驗(yàn)是在澳大利亞奎因島Alton-3井進(jìn)行的。其結(jié)果由圖1所示。由圖1清楚看出，在1988年9月開(kāi)井之后，只是采出水，不能提高采收率。
例4b如下面所述，進(jìn)行了一個(gè)礦場(chǎng)試驗(yàn)，在采出水中加了營(yíng)養(yǎng)物。結(jié)果示于圖2。
概括說(shuō)來(lái)，這個(gè)試驗(yàn)把含例3所述營(yíng)養(yǎng)物的緩沖3的采出水注入到井里，關(guān)井大約3周。三周后井投入生產(chǎn)，并對(duì)油的生產(chǎn)進(jìn)行檢測(cè)。
1.注入程序(a)井況游樑式抽油機(jī)生產(chǎn)套管7吋外徑(全套管柱)從底到頂2節(jié)26＃J-55鋼37節(jié)29＃N-80鋼43節(jié)23＃S-95鋼87節(jié)26＃J-55鋼生產(chǎn)油管2-7/8吋，6.5磅/英尺，外加厚，J-55級(jí)鋼。
割縫襯管距轉(zhuǎn)盤(pán)方補(bǔ)心6032英尺至6063英尺距轉(zhuǎn)盤(pán)方補(bǔ)心6073英尺至6104英尺人工井底總深度距轉(zhuǎn)盤(pán)方補(bǔ)心6109呎(b)操作程序
1.0.把井架運(yùn)到井場(chǎng)，立好井架，在環(huán)形空間安裝壓井管線(xiàn)，用井筒水壓井。
2.0.卸泵，提起抽油桿。
3.0.卸下采油樹(shù)，安裝具有封2-7/8″管子的心子的防噴器4.0.卸下油管錨爪，把2-7/8″管柱下入井中探測(cè)回堵總深度以證實(shí)井底是否充填壓井液。
注意從最后二次完井時(shí)的完井井底氣錨深度如下(從底到頂)長(zhǎng)度(英尺)頂部座在(距轉(zhuǎn)盤(pán)方補(bǔ)心，英尺)3英寸外徑氣錨25.65972.03泵座短接1.565970.472-7/8吋×7吋TAC2.565967.91190節(jié)2-7/7吋油管5953.3114.60在距轉(zhuǎn)盤(pán)方補(bǔ)心5997.64英尺處完井5.0.在井底射孔孔眼或其下部井底堵塞的總深度，從井中起出完井管柱，敞開(kāi)井眼。
6.0.把2-7/8吋油管工作管柱上的7吋試井-處 擠水泥用可取出的封隔器下入井中，在封隔器下邊為2節(jié)2-7/8吋的油管引鞋。引鞋底部置于射孔孔眼的頂端。
7.0.為混合水仔細(xì)循環(huán)油管(大約35桶)。座好封隔器，推薦如下的流體注入程序大約53桶混合水(營(yíng)養(yǎng)物溶液)大約35桶采出水驅(qū)替注意
(ⅰ)在2200磅/吋2(表壓)以0.5桶/分速度注入流體。
(ⅱ)共制備15000升(94.3桶)營(yíng)養(yǎng)物溶液。罐底允許存留7%，這樣可泵出體積大約為86桶;雖然優(yōu)化選擇了營(yíng)養(yǎng)物混合的最佳條件，還是先注入了25桶，剩余物在大氣內(nèi)暴露9～12小時(shí)，隨后調(diào)節(jié)pH在大約3小時(shí)內(nèi)注入的。
(ⅲ)所有注入地層的流體都用28和10微米的濾器過(guò)濾。
8.0.卸掉拍克并從井水起出。
9.0.按以前的完井管柱重新完井。
10.0.卸掉防噴器，安裝采油樹(shù)。
11.0.放倒井架，拉出井場(chǎng)。
12.0.重新下入抽油桿。排空并把泵座在泵筒內(nèi)，讓井開(kāi)泵投產(chǎn)。
2.結(jié)果1989年1月26日關(guān)井，1989年2月17日開(kāi)井。
獲得如下結(jié)果。

結(jié)果清楚表明，從油藏提高了采油量。
提出上述方案僅僅為了說(shuō)明此過(guò)程，不背離此發(fā)明的精神和觀點(diǎn)可以做出很多改進(jìn)，它可包括這里所揭示的各種新的特征以及這些新特征的組合。
權(quán)利要求
1.從油藏采油的方法，它包括增加目的油藏內(nèi)源微生物的種群(該微生物具有表面活性)到足以影響提高采收率的水平。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，它進(jìn)一步包括在營(yíng)養(yǎng)物限定條件下維持油藏一定時(shí)間，使增加的內(nèi)源性微生物種群足以產(chǎn)生表面活性。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所說(shuō)內(nèi)源性微生物種群的增加是通過(guò)在一定時(shí)間內(nèi)加入足以使所說(shuō)的微生物種群增加的有效量一種或多種營(yíng)養(yǎng)物而實(shí)現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所說(shuō)的營(yíng)養(yǎng)物為一種無(wú)機(jī)分子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所說(shuō)的無(wú)機(jī)分子至少由下列元素C，H，O，P，N，S，Mg，F(xiàn)e或Ca中的一種組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所說(shuō)的營(yíng)養(yǎng)物可進(jìn)而包括一種非葡萄糖的碳源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所說(shuō)的非葡萄糖碳源包括胨。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中添加的營(yíng)養(yǎng)物按下列步驟確定a)由待采的油藏中分離出內(nèi)源性微生物;b)查明上述微生物生長(zhǎng)的限定營(yíng)養(yǎng)物。
9.由油藏中采出油的方法，它包括下列步驟a)由所述油藏分離內(nèi)源微生物;b)查明為使該微生物生長(zhǎng)的限定營(yíng)養(yǎng)物;c)在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)所述油藏供應(yīng)在足以影響內(nèi)源微生物增加的條件下供應(yīng)有效數(shù)量的上述營(yíng)養(yǎng)物;d)在一定時(shí)間保持所述油藏處于足以提高該微生物表面活性的營(yíng)養(yǎng)物限定條件下;e)讓該油藏投入開(kāi)采方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所說(shuō)的營(yíng)養(yǎng)物由具有下列元素C，H，O，P，N，S，Mg，F(xiàn)e或Ca中至少一種的無(wú)機(jī)化合物組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所說(shuō)的營(yíng)養(yǎng)物包括非葡萄糖碳源。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，此方法所說(shuō)的非葡萄糖碳源包括胨。
13.從油藏采油的方法，它由下列步驟組成a)由該油藏分離內(nèi)源微生物;b)查明為使該微生物生長(zhǎng)的限定營(yíng)養(yǎng)物;c)在足以增加它們種群水平的條件下讓該微生物生長(zhǎng);d)在一定時(shí)間內(nèi)在足以影響該油藏內(nèi)內(nèi)源微生物種群增加的條件下，與該生物一起向油藏提供有效數(shù)量的上述營(yíng)養(yǎng)物;e)在一定時(shí)間內(nèi)讓油藏保持在足以提高該油藏內(nèi)微生物表面活性的條件下;f)令所述油藏投產(chǎn)采油。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在步驟c中讓微生物在營(yíng)養(yǎng)物培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，接著營(yíng)養(yǎng)物限制的一個(gè)或多個(gè)循環(huán)中生長(zhǎng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所說(shuō)的營(yíng)養(yǎng)物是一種無(wú)機(jī)分子。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所說(shuō)的無(wú)機(jī)分子由下列元素C，H，O，P，N，S，Mg，F(xiàn)e或鈣中至少一種組成。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，此方法所說(shuō)的營(yíng)養(yǎng)物包括一種非葡萄糖碳源。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述方法，其中所說(shuō)的非葡萄糖碳源是胨。
19.提高微生物表面活性的方法，它是讓微生物經(jīng)歷在營(yíng)養(yǎng)物培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，然后營(yíng)養(yǎng)物限制的一個(gè)或多個(gè)循環(huán)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述方法，其中所說(shuō)的微生物進(jìn)一步可隨意地適宜在油井條件下生長(zhǎng)。
21.由油藏提高采收率的方法，包括a)由該油藏或其它來(lái)源提供可適于在油藏條件下生長(zhǎng)的微生物;b)把微生物放入培養(yǎng)基中促其生長(zhǎng);c)讓微生物經(jīng)歷一個(gè)或幾個(gè)營(yíng)養(yǎng)物限制循環(huán);d)把微生物引入油藏;e)從油藏中采油。
22.從油藏中采油的方法，它包括使所述油藏具有表面活性的內(nèi)源微生物的種群增殖到一定水平，足以在壓力下通過(guò)降低油藏內(nèi)油的界面張力，以便對(duì)提高采收率發(fā)揮效用。
23.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述的營(yíng)養(yǎng)物和/或微生物都是通過(guò)采出水返入油藏。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所說(shuō)的產(chǎn)出水被返復(fù)循環(huán)進(jìn)入油藏，在每次返復(fù)中要在產(chǎn)出水中添加所需的有效數(shù)量的營(yíng)養(yǎng)物及/或微生物，然后在一定期間內(nèi)送回同一油藏，使其在相應(yīng)條件下足以對(duì)提高采出量發(fā)揮效用。所述的產(chǎn)出水是從所述采出油中回收的，并要確定其中所述的營(yíng)養(yǎng)物含量及/或微生物含量水平，將含有已將上述營(yíng)養(yǎng)物及/或微生物都添夠規(guī)定含量水準(zhǔn)的產(chǎn)出水，按要求添足數(shù)量重新送入所述油藏。
全文摘要
本發(fā)明與在微生物協(xié)助下從油藏中采油的方法有關(guān)。本發(fā)明特有的是提出了在目的油藏中使內(nèi)源微生物種群增加(該微生物具有表面活性)到一個(gè)足以影響提高石油采收率的水平的采油方法。
文檔編號(hào)G01C9/20GK1038517SQ88105530
公開(kāi)日1990年1月3日 申請(qǐng)日期1988年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月8日
發(fā)明者阿蘭·雪依 申請(qǐng)人:B.W.N弗托爾·瑟夫科控股有限公司