油藏微生物在多孔介质中的运移过程研究
微生物提高采收率技术是一项低成本、不伤害地层、施工方便、环境友好的三次采油方法,具有很大的发展潜力。无论利用外源微生物,还是利用油藏内源微生物来提高采收率,微生物在油藏多孔介质中有效地运移与生长是整个微生物提高采收率技术成功的关键。目前的微生物驱油研究更多的集中在微生物代谢产物对油、水理化性质的影响方面,而对于菌体在油藏多孔介质环境中的运移、生长与代谢作用研究较少。
全文通过不同多孔介质模型(天然岩心、长7m的填装岩心管)的驱替实验考察了油藏微生物在模拟油藏高温、高压和厌氧条件下的运移与生长作用,确定了微生物可有效运移的多孔介质渗透率与水力条件,并研究了在微生物可运移的岩心条件下微生物生长和繁殖对采收率的影响。主要研究结果与结论总结如下:1在实验室模拟的油藏高温、厌氧条件下筛选出一株可培养的油藏微生物;并通过菌种16S rRNA基因测序方法对其进行初步鉴定;考察了不同温度、盐度和pH值对油藏微生物生长的影响,确定了其最优的生长条件;分析了菌种以葡萄糖为基质时的代谢产物。
沾3区块水样中微生物群落的MPN计数分析表明,烃类氧化菌、发酵菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌和脱氮菌等是油藏中存在的主要微生物群落;利用亨盖特厌氧操作技术从沾3区块油藏环境中分离出一株高温发酵细菌A3,属于严格厌氧菌,呈杆形,长×宽为3.5～4.01an×0.6～1.0pm,革兰氏阴性。生长温度范围为45～75℃,最优为50～65℃;生长盐度范围为5～80g/LNaCl,最优10～70g/L;pH值范围为4.5～9.8,最优6.8。严格厌氧,能代谢葡萄糖产酸和表面活性物质以及大量气体,能还原硝酸盐为氮气。其16S rRNA基因的序列对比结果表明与Halomonas boliviensis(AY245449)有91[％]相似性。
2利用处于生长稳定期的菌液进行连续的岩心驱替，考察了不同渗透率岩心在驱替过程中的岩心渗透率伤害情况。
菌液驱替岩心结果表明，渗透率小于400mD的岩心中菌体滞留较多，岩心渗透率伤害大于70％；而大于400mD的岩心中，多数菌体可以通过岩心孔隙和喉道，岩心渗透率伤害小于20％；对于天然岩心的这种驱替过程，驱替速率对于岩心渗透率降低并没有显著影响。
3通过向不同渗透率天然岩心注入营养，并在模拟油藏高温高压条件下培养后，研究了油藏微生物在岩心中生长与繁殖对岩心渗透率的影响。
结果表明营养组分(葡萄糖和硝酸盐)可以运移通过岩心以支持岩心内微生物的生长与繁殖。岩心中的微生物生长与繁殖后，能不同程度地引起岩心渗透率下降。岩心原始渗透率越大，渗透率下降幅度越小。在较低渗透率(<350mD)岩心中，微生物的生长可以使岩心渗透率减少80％以上，形成较为稳定的深度封堵；而对于较高渗透率岩心，大多数细胞体能在水流作用下运移通过孔隙和喉道，渗透率下降幅度小于10～15％。实验结果对于实践内源微生物驱油现场试验的油藏筛选有参考意义。
4利用长7m的人工填砂岩心(渗透率700～1000mD)研究了营养的连续注入条件下的微生物在多孔介质中的生长与运移作用，考察了不同注入速率下细胞密度、营养基质、代谢产物在岩心管中的沿程分布，确定了营养物质的消耗、运移，代谢产物的运移，细胞体运移等与注入速率的关系。营养连续注入7m的岩心管，低驱替速率时，营养主要消耗在岩心入口约2.5m范围，在此段菌体密度约10<'7>～10<'8>个／mL，细菌代谢产物则可以运移通过岩心，而绝大多数茵体被滞留在入口O～2.5 m段。提高驱替速率时(>1.5mL／min)，菌体可以运移通过岩心，营养物质可以进入岩心深部。低速的营养注入容易引起入口出细菌堵塞，茵体不易运移到深部，而提高注入速度不仅入口端不易引起菌体的堵塞，而且营养物质可以运移至深部以维持微生物的有效生长与繁殖。
5通过驱油实验评价了微生物生长与繁殖对采收率的影响，优化了驱油参数(培养时间、营养浓度、注入段塞大小)。
培养时间、营养浓度及注入营养段塞体积对最终的采收率提高有明显的影响。在营养物质和微生物可以运移的岩心条件下的驱油实验表明，注入0.4PV段塞，葡萄糖浓度10g／L，培养15～20d是最优条件，可以在水驱基础上采收率提高幅度约为4～6％，产表面活性剂和气体是提高采收率的主要贡献因素。这些结果可以为微生物驱油现场试验的营养体系与注入方案设计提供基础理论依据。
油藏微生物;多孔介质;微生物运移;渗透率;提高采收率
中国海洋大学
博士
海洋化学
王修林
2006
中文
P342.3;P618.130.27
130
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）