大港油田本源微生物驱油的状况
　　摘要：概述了大港油田本源微生物驱油技术的研究和应用历程，总结了室内和现场试验等方面研究的主要成果。在近8年间对本源微生物驱油技术进行了深入的研究和应用，对本源微生物驱油机理有了进一步的认识，已在油藏筛选与方案优化、注采工艺、现场监测、效果分析等方面形成配套技术。在港西三区一断块进行的本源微生物驱油现场试验结果表明，增油3491 t，提高采收率3.5%，平均含水下降7%。监测结果表明，油藏生化参数变化与试验效果呈正相关性，试验规模逐渐扩大，逐渐成为一项低成本的提高采收率技术。提出了该技术的下一步研究方向、主要内容和发展前景。
　　本源微生物驱油技术的历程
　　本源微生物驱油技术应用结果表明，该技术是一项经济有效、操作简便的提高采收率技术。自从2000年以来，针对大港油田油藏类型复杂、流体类型差异大，以及综合含水高的特点，深入进行了本源微生物驱油技术的研究，并建立了相应技术。2000开始和俄罗斯科学院微生物所合作在孔店油田二断块北部开展先导试验，04年开始在孔一和港西三区一断块开展了扩大试验，均取得了较好的效果，2006年，又筛选出了6个，独立开展试验研究和应用，初步见到了试验效果。实践表明本源微生物驱油技术可适用于复杂断块油藏（表1），显示了良好的发展前景。

表1 本源微生物驱油试验区油藏地质情况　

　

 　

　　

　　应用规模与效果

　　止于2006年12月底，大港油田共计开展本源微生物驱油现场试验区块7个，含油面积5.45km²，覆盖地质储量1296×10⁴ t，有注入井35口，受益油井67口。

经过8年的研究和应用，孔二北断块先导试验区、港西三区一和孔一断块扩大试验区油井见效率为68%，累计增产原油42158t，平均提高采收率。
　　本源微生物驱配套技术
　　本源微生物驱油机理分为2步，第一步是好氧发酵，注水井近井地带的本源菌以剩余油为碳源，以营养液中的氮和磷为本源菌基本生长物质，以空气中的氧气为氧源，激活的本源菌进行好氧发酵代谢，其产物一方面是驱油剂，另一方面是厌氧发酵的底物；第二步是厌氧发酵，油层深部的厌氧菌利用好氧代谢产物和营养物质进行厌氧发酵，同样产生驱油物质。这些产物与岩石和流体作用，改善油水界面性质、提高原油流动性能和储层动用程度，进而提高采收率。

研究和应用结果表明，本源微生物被激活后，天然气产量增加，天然气中的甲烷含量增加，原油性质得到改善，地层水性质也有所改善。通过研究、应用和不断探索，形成了如下的技术。

　　针对本源微生物驱油技术的油藏地质研究技术

　　根据微生物驱油的适用条件，选择合适的油藏，针对油藏流体性质和本源微生物的可激活潜力评价结果，确定本源微生物驱油技术的可行性。分析试验区油藏的潜力、油水井生产状况，历年注水见效情况。通过监测手段，分析油藏油层的连通性。一般注水2年以上的油藏才能形成比较稳定的微生物群落。油藏温度一般低于80℃为适宜，30-50℃最佳，一般来说随着温度的下降，本源微生物激活的潜力越高；油层数量相对少和较薄的油层见效比较明显，见到效果所用的时间也相对短。

　　本源菌普查和评价技术

　　利用微生物合格石油微生物学的研究方法，分析油藏中的微生物群落，涉及本源微生物的菌群主要有六类。好氧菌主要有烃氧化菌和腐生菌；厌氧菌主要有发酵菌、利用无机物产甲烷菌、利用有机物产甲烷菌，以及有害的硫酸盐还原菌。通过研究和应用，在六类微生物中，好氧的烃氧化菌和厌氧的发酵菌是该技术的两类主要的有益菌群。研究发现，不同类型的微生物需要达到一定的数量才能开展试验工作，才能见到较好的效果。一般地说，本源菌数量达到10^2-3个/mL才能开展试验。

　　本源菌激活体系研究

　　本源微生物驱技术中，开发出的营养体系主要包括氮、磷等营养盐，而微生物生长代谢所必须的基本物质――碳源，来自油藏的剩余油，为了适应2步发酵中好氧菌的生长，同时向油藏补充空气，利用空气中的氧气为好氧菌供氧，空气的用量要求严格限制，以避免油藏深部的厌氧菌接触空气，生长和发酵受到限制。所以，激活体系是该技术成功的关键。

随着现场试验的进行和参数的变化，对激活体系也在不断的调整。在8年的应用中先后使用了5套本源微生物激活体，针对孔店和港西油田，形成了不同的最佳激活体系和激活模式。

通过研究和应用，发现目前所用的高纯度的化学剂虽然在溶解和利用等方面比较好，但是成本比较高，我们在几年的研究中一直关注使用食品废料作为本源微生物的激活剂，目前的研究初步见到了效果，已经开发出2套激活体系正在进行评价中，有望在近期的现场试验中进行应用，不但可以扩大规模，而且可以降低投入部分的费用。

　　注入工艺技术

　　通过室内研究与现场实践，本源微生物的营养物质采用周期和段塞式注入。为适应现场移动施工的需要，研制了本源微生物驱营养物活动注入装置，便于在不同区块和单井的使用。这套装置主要分为药剂溶解部分、营养母液注入部分、气液计量部分、空气注入部和气液混合5个部分。这5个部分由注入装置、空气压缩机和搅拌罐等组成，可以在注水井口直接施工，也可以在中心大站或配水间进行施工。

　　参数监测与动态跟踪技术

根据微生物驱油特点，对微生物参数、流体性质和生产动态进行了监测和跟踪，规定了监测项目与监测周期，其监测周期一般为3-4个月。主要对产出液中细菌浓度、pH值、原油物性及生产动态跟踪监测，对比分析微生物驱试验前后分析结果，判断营养物注入后油藏微生物的生长与繁殖状况；同时在传统培养方法基础上，引入以16S rRNA分析为基础的现代分子监测方法，为油藏环境中难培养微生物的监测提供了方法基础。连续跟踪本源微生物驱油前后的油水井生产动态，为客观分析试验效果，保持生产制度不变。

　　试验效果综合评价技术

试验效果评价技术分为生化参数、流体性质和油水井动态评价部分，通过研究和应用，形成了本源微生物驱油效果综合评价技术。

　　参数评价：本源微生物驱油技术是否成功需要通过两个方面的评价，一方面是本源菌是否被激活，在油藏中是否大量繁殖与代谢，微生物性能是否得到充分发挥；另一方面生产动态是否有良好反映。为评价驱油效果，对试验前后的各项指标进行对比，对单井监测的生化参数进行分类，并与生产动态结合进行综合评价。

根据注水井近井地带既是好氧区又是兼性好氧区的特点，本源菌类型以好氧菌为主，其生长速率较厌氧菌高；油藏深部为厌氧区，微生物类型以厌氧菌为主，繁殖速率相对低。因此，根据试验后本源菌数量较试验前增加的数量级可将油水井分类评价。

油井的效果：采用单井递减曲线的评价方法，排除所有影响该技术效果的因素，客观地分析本源微生物驱油的效果。一般情况下，以现场施工时间为界线，向前推3年的时间，纵向上看生产动态的变化，参数包括油井产量，产液量，产气量和含水等参数。

注水井评价：一般情况下，采用霍尔曲线等方法评价注水井的注入流体渗流阻力，若曲线上翘，说明注入水的渗流阻力增加，有利于扩大波及体积。同时参考注水量，注水压力等参数。

　　本源微生物驱的实例

　　孔二北断块本源微生物驱

　　油藏特征与开发简况：孔二北断块为一背斜构造层状断块油藏，是上第三系馆陶组次生油藏（图1）。含油面积1.6km²，油藏埋深1206.8～1412.0m，原始地层压力12.37MPa，平均油层有效厚度23.3m，地质储量674×10⁴t。储集层主要为河流相沉积，储集层物性好。储集层边底水发育，约40%油井有底水。原油为含蜡量（＜5%）低的稠油，地下黏度73mPa·s，地层水矿化度为6300mg/L。注入水是经处理的产出液中的污水。地层平均温度为60℃。

该油田于1975年10月投入开发，1979年初投入注水，到2000年12月，主要经历了试采、加密井网和注水开发3个开发阶段。至2001年初，有正常生产的油井22口，日产油205t，含水94.4%，采出程度27.9%，采油速度1.12%；有正常注水的井11口，日平均注水1186m³，累计注采比0.36，累计亏空体积889×10⁴m³。

　　本源微生物驱可行性分析

根据本源微生物采油藏适用条件，所有该技术要求的地质参数均适宜，其中的部分主要参数在最佳范围[1]，说明该油藏适宜开展该技术的应用。地层水中含有所有要研究的微生物群落，注水井近井地带的好氧、厌氧菌数量较高，为10¹～10⁴个/mL（表2）。油井产出水中含有好氧菌和厌氧菌。生化参数分析结果表明，通过采取适当工艺和注入适量的营养物激活地层菌提高采收率在该油田是可行的。目前的注水工艺满足了施工要求。

表2

试验区本源菌驱油试验前微生物群落数量统计表

　　参数监测与试验效果

　　注水井近井地带烃氧化菌和腐生菌数量分别达到10⁵个/mL和10⁷个/m L（表3-5），较试验前增加了2～4个数量级；在生产井产出液中发酵菌数量在70%受益井中增加，最高达10⁹个/mL，增加幅度达5～7个数量级；烃氧化菌数量在30%受益井中增加，最高10⁶ 个/mL，增加3个数量级。

注入水中的乙酸盐含量达到30.0mg/L，增加了11.6倍。生产井产出液中乙酸盐含量最高为172.6mg/L，增幅为43.3倍。虽然部分井的甲烷含量已经达到95%左右，但是甲烷的含量仍然有所增加，增幅为3%～5%；天然气产量增加。重点井的油样分析结果表明，原油黏度下降了7.7%。 
　　试验效果综合评价
　　生化参数评价：参考生物化学，结合油藏实际分析结果，制定了生化参数的评价标准，按照试验后微生物数量较试验前增加的数量级，将生化参数分为3类，按照最初22口油井计算一类井有15口，占68%。
　　采油井评价：根据断块实际生产情况，将其分为2大类：第一类为产量上升或产量递减缓慢的井有13口（图2），占总井数的59%；第二类为保持原递减规律的井有9口，占总井数的41%。在一类井中，有7口井为机采井。按照双曲递减曲线（图3）评价方法分别对见效井进行了本源微生物驱增油量评价，截止到2007年3月累计增油34648t。孔一断块增油6055t。
　　注水井评价：通过对11口注水井的注水曲线和霍尔曲线分析，有8口井（图4）的地层阻力系数因本源菌产生多糖和乳化液的作用提高了渗流阻力作用而略有上升，这对扩大波及体积和提高驱替效率都是有益的。

　　港西三区一断块本源微生物驱

 本源微生物驱油试验区位于港西开发区中部，控制面积 0.054km²，油层埋深602.0～1360m，地质储量10×10⁴t，为一套河流相沉积油藏，平均油层厚度19.5m，主要含油层位NmⅡ2、3，平均渗透率为0.833μm²，原油含蜡量9.6%，粘度107.1mPa.S,地层水矿化度8666mg /L。油层平均温度45℃。该断块1995年注水开发，截止2005年11月底，试验区有正常生产油井5口，注水井2口，含水73%，采出程度31.59%。

　　用微生物学方法分析了注水井和油井不同类型好氧菌和厌氧菌的数量，以及代谢速率；用化学法分析了乙酸等产物浓度，结果表明，试验区油藏存在的微生物有：好氧烃氧化菌、厌氧发酵菌、硫酸盐还原菌和产甲烷菌，微生物种群含有能以原油为碳源的微生物。

根据油藏地质、开发状况和生化参数分析结果，确定实施本源微生物施工的井有2口，即西39-8-1K和西38-8-2。设计注入层位为现注水层位。工艺为注入混气营养液，周期30d，2004年共计注入混气营养液500m³，空气18000m³。2005年调整了工艺，后两次施工用化学供养取代了空气供氧方式，2005年共计经注入营养液500m³，空气7000m³。

试验前后对生化参数和流体性质进行了监测，结果表明，注水井近井地带烃氧化菌数量较试验前增加了3～4个数量级，在生产井产出液中发酵菌数量增加幅度达1～4个数量级。产出液pH值变化范围在6.5～8.0之间，原油粘度下降了8.5%；甲烷含量有所增加，增加幅度为15%左右，天然气产量增加。

对该断块5口受益油井生产情况自试验前5年开始逐一进行了分析，根据具体生产情况排除措施影响，见效率为100%（图5）。按照双曲递减曲线评价方法分别对这5口见效井进行了本源微生物驱增油量评价，截止到2007年3月底累计增油3491t，提高采收率3.5%，含水平均下降6.8%。

截至到2007年3月底，孔二北、孔一和港西三区一断块累计增油44194t。

　　本源微生物驱油技术研究方向和应用前景
　　研究方向
　　改善注入工艺：在影响效果的因素中，营养浓度、段塞大小、注入方式、注入速度、注入周期等对驱油效果的影响，优化注入工艺，开发简易的空气注入工艺等都是今后本源微生物驱油技术在现场有效实施的关键。
　　高效、廉价营养体系的开发
　　今后微生物驱油中营养物的筛选应该探讨如何利用更为廉价的食品工业废液来开发营养激活剂，这种营养激活剂不仅要能够刺激本源微生物高效生产表活剂等有用产物，同时又要能有效地控制硫酸盐还原菌等对石油生产有害的微生物的繁殖与生长。
　　应用前景
　　根据本源微生物驱油提高采收率技术适用条件进行油藏筛选结果表明，大港油田有71个区块适合本源微生物驱油提高采收率条件，控制地质储量3.2亿吨，按提高采收率1.5％计算，可增加可采储量484万吨。
　　根据一般适合聚合物驱油的油藏基本适合本源微生物驱油的原则，陆上适合本源微生物驱油的地质储量约为68亿吨。本源微生物驱油技术适应范围广，对油藏流体性质要求较低，我国大部分油藏均可适用，低廉的成本，简单的工艺，明显的效果，使之具有很大的潜力。
　　结论与认识
　　通过8年的本源微生物驱油技术的室内研究和现场试验，结论与认识如下：
　　1、本源微生物驱油技术具有很强的灵活性，适宜在复杂的断块油藏开展微生物驱油，减缓老油田产量递减和提高采收率，可提高采收率3％；
　　2、该技术具有见效所用时间短，有效期长的优点，影响微生物采油的因素较多，主要有温度、流体性质和生产方式；总的说来，温度低的油藏更适宜开展微生物驱；
　　3、本源微生物驱提高采收率技术以其适应性强、注入工艺简单、激活体系廉价和效果明显等优势，是微生物采油技术的发展方向，具有广阔的前景。

　　参考文献
　　1、冯庆贤，杨怀军，T.N.Nazia  孔店油田本源微生物驱油先导试验研究.石油勘探与开发[J].2005（32）5
　　2、冯庆贤，郭海莉，倪方天. 本源微生物驱油技术研究与应用[J].特种油气藏，2001（4）:84～86.
　　3、冯庆贤，张忠智.影响本源微生物采油效果的因素分析和对策[J].2006,23(2):173-176.
　　4、冯庆贤 倪方天 王建强 等.污水注入系统本源微生物驱油方法〔P〕中国专利申请号200610000167.3
　　5、程昌茹，张淑琴，闫云贵等. 微生物驱油注入技术研究与应用〔J〕钻采工艺.2006（28）2:46-48
　　6、冯庆贤，陈智宇. 港东二区七断块微生物驱油试验研究.石油勘探与开发[J].1999,26(6):68-71.
　　7、Qing-xian Feng, Jia-xi Zhou, Zhi-yu Chen, et al  Study on EOR Mechanisms by Microbial Flooding, Annual International Conference and Exhibition, 5-7 August, Abuja, Nigeria,2002,. Society of Petroleum Engineers Inc.
　　8、陈智宇,冯庆贤,刘如林. 嗜热采油微生物菌种的开发与应用.石油学报[J].2001,22（6）:59-61.
　　9、向廷生，佘跃惠， N.T.Nazina. 港西油田北3区块本源微生物驱油潜力研究[J]. 河南石油2005（19）5：33-35.
　　10、马放,冯玉杰,任南琪.环境生物技术[M].北京:化学工业出版社环境科学与工程出版中心,2003,5.98-120.
　　11、柳敏， 李辉， 高云才等. 港西三区一断块本源微生物驱试验研究〔J〕.油田化学2006（23）3，269-272

　　图1  孔二北断块构造井位图
　　图2  孔1012-1井生产曲线
　　图3  空孔1002-1井本源微生物驱前后递减曲线
　　图4  孔1007-1注水井霍尔曲线
　　图5  西37-7-1井生产曲线