CN104832144A - 一种微生物辅助的空气泡沫驱提高石油采收率的方法 - Google Patents
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Abstract
一种微生物辅助的空气泡沫驱提高石油采收率的方法，该方法包括：微生物辅助的空气泡沫体系组成(由微生物营养剂、微生物发酵液和空气泡沫体系组成)及微生物辅助的空气泡沫体系的注入(在注入井，施工前将耗氧微生物发酵液注入到注水井近井地带，提高注入井近井地带原油中土著好氧菌的浓度；随后注入含有微生物营养剂的空气泡沫体系到油层中，微生物利用营养剂和空气快速发酵，消耗空气中的氧，使氧含量减少到安全值以下)。本发明采用微生物辅助的空气泡沫驱提高采收率方法，可以将注入井空气中氧含量降低到3％以下，在油井检测到的氧趋于零；同时，由于微生物代谢表面活性剂对空气泡沫的性质和原油采收率有所提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气泡沫驱提高石油采收率的方法，尤其涉及利用微生物快速消耗空气中氧气，降低由于氧的存在产生的安全风险。
背景技术
空气泡沫驱油方法是利用表面活性剂发泡性配成驱油剂进行采油的方法(吴信荣等《空气泡沫调驱提高采收率技术》)。空气泡沫驱油提高采收率技术具有空气驱和泡沫驱的共同特点。一是空气来源广，不受空间和地域限制，二是成本低廉，适用油藏类型广。该技术既可以提高注入液的波及体积又可以提高驱油效率，是非均质油藏有效的提高采收率技术之一。其机理主要是空气与原油在油藏温度下发生低温(小于70℃油藏)氧化和高温氧化，产生热能降低原油粘度，提高原油流动性，其次是空气与原油发生氧化反应产生大量烟道气、二氧化碳和其他气体，具有保持油藏压力和气驱油的效应，且具有封堵高渗透油层功效。国内中原油田、白色油田和长庆油田等都在应用并取得了较好的效果。
安全性是空气泡沫驱油的关键之一。注入空气过程中各个环节均存在着可燃混合物爆炸的危险，这主要是因为注入空气中含有氧气，氧气与原油在油藏发生氧化反应，消耗部分氧气，但是在氧气反应不完全的情况下，地层中的轻烃组分就会和氧气形成混合性爆炸气体(《油气地质与采收率》Vol.12(5)空气-泡沫驱提高采收率技术的安全性分析。)，当混合气的浓度达到爆炸范围时，在一定条件下就会发生爆炸事故。
在油井，产出的气体中主要是天然气，天然气的主要成分是甲烷，几乎所有油气田的天然气和注入空气采油过程中的产出气，甲烷的成分均在80％以上，还含有乙烷、丙烷、丁烷及戊烷以上的烃类，并有少量的二氧化碳、氮气、硫化氢和氢气等非烃类组分。甲烷在常温常压下的爆炸极限为5-15％，点火能量、点火位置和爆炸容器形状和大小都对爆炸极限有影响，随着温度和压力的升高，爆炸范围也逐渐增大。目前公认的理论临界氧含量的最小值为10％，由于现场条件的复杂性，和外界因素对油气混合物爆炸的影响，实际操作中考虑增加一个系数，将氧的安全含量定为8％。条件油井发生爆炸主要是由于气窜和氧化不完全造成的油井中氧气含量过高，与井下轻烃组分形成的混合性爆炸气体在爆炸范围内，如有足够点火能量时将导致爆炸。空气突破是注入空气泡沫体系过程中最大的不安全因素。
在注入井，发生爆炸主要是因为注入空气压力低，导致油气回流到注入井，与空气混合发生燃烧爆炸反应。
目前采用的降低氧含量的方法仅仅在注入井，中国专利公开号CN201320703855的实用新型专利提供了一种采用中空膜分离装置减少空气中氧含量，力图提高空气泡沫驱在注入井的安全性。而在油井产出的气体中一般采用监测方法监测产出气体中氧的含量，超过安全值时采取相关措施避免造成安全问题。这样会导致油井停产，影响正常生产。因此，需要采取一种方法将注入到油藏的空气中氧含量降到安全值以下，甚至将氧全部消耗，确保注入空气施工和产出气体的安全。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种微生物辅助的空气泡沫驱提高石油采收率的方法，在空气泡沫体系中加入微生物营养剂，通过微生物好氧生长，消耗空气中的氧气，使之达到安全范围，微生物代谢产物能够提高泡沫的性能和进一步提高驱油效率。
本发明采用的技术方案是：
一种微生物辅助的空气泡沫驱提高石油采收率的方法，该方法包括：
第1、微生物辅助的空气泡沫体系组成
第1.1、微生物营养剂，组成按重量百分比计为：磷酸氢二铵(工业品)，0.2％-0.4％；硝酸钠(工业品)0.1％-0.3％；酵母粉(工业品)0.05％-0.1％，玉米浆干粉(工业品)0.2％-0.4％，其余为水。
第1.2、微生物发酵液：好氧烃氧化菌类，发酵成菌浓度为大于108个/ml的菌液。
第1.3、空气泡沫体系组成：空气；发泡剂(工业品)0.3％-0.5％，其余为水。
第2、微生物辅助的空气泡沫体系的注入方法
第2.1、在注入井，施工前将耗氧微生物发酵液注入到注水井近井地带，提高注入井近井地带原油中好氧烃氧化菌的浓度；
第2.2、随后注入含有第1步所述微生物复制的空气泡沫体系到油层中，微生物利用营养剂和空气快速发酵，消耗空气中的氧，使氧含量减少到安全值以下。
检测：
在油井，取产出液检测产出液中耗氧微生物和氧含量。使好氧微生物数量保持在10个/ml以上，利用空气和营养剂生长，结合油藏中低温氧化和高温氧化效应，使产出气体中的氧含量趋零，达到安全生产。
微生物在发酵的同时，产生表面活性剂和其他产物，对于空气泡沫的稳定性和发泡率都有一定提高，辅助空气泡沫驱可以提高驱油效果，提高采收率。
现场注入所需的主要设备：
1)空气压缩机：高压空气压缩机组是地面工程的核心，根据油藏压力、注水压力和注入速度选择空压机。
2)高压液体注入泵：压力等级高于注水压力40％以上，排量满足注入速度要求。
3)储罐：2具带有搅拌器的起泡剂原液储存罐，内涂防腐层，罐体采取保温措施。
4)起泡剂稀释罐：2具起泡剂稀释罐，内涂防腐层；罐体采取保温措施。
本发明的有益效果：
采用微生物辅助的空气泡沫驱提高采收率方法，可以将注入井空气中氧含量降低到3％以下，在油井检测到的氧趋于零；同时，由于微生物代谢表面活性剂对空气泡沫的性质和原油采收率有所提高。
附图说明
图1是泡沫驱油试验装置。
图2是三种驱油方式的驱替压力。
图3是三种驱替方式的驱油效率图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行说明。
油藏是非常复杂的系统。油藏孔隙中有原油、水和天然气。经过多年注水开发和应用多种增产措施提高产量，使用了诸如破乳剂、调剖剂和其他化学药剂，还有随注入水进入并适应了油藏环境的各种石油微生物，这些都对进入油藏的空气有一定的消耗。
实施例1
一、微生物辅助的空气泡沫体系组成：微生物营养剂，发酵液，空气泡沫体系。
1、微生物营养剂组成按重量百分比计(下同)：磷酸氢二铵(工业品)，0.2％；硝酸钠(工业品)0.1％；酵母粉(工业品)0.05％，玉米浆干粉(工业品)0.2％；其余为水。
2、微生物发酵液：质量比为5％的好氧菌(主要是烃氧化菌)发酵液，发酵液中的菌体浓度为3×108个/ml。
3、空气泡沫体系组成：空气；发泡剂(工业品)0.3％，其余为水。
二、实验方法
将实验用水和微生物发酵菌液配制成溶液，然后依次按照浓度要求加入微生物营养剂和发泡剂配成微生物辅助的空气泡沫体系的液相部分，实验时混以空气即可。
1、考察泡沫性能的主要指标，包括泡沫半衰期和发泡率。
2、考察在微生物的协助下，注入岩心中空气在产出端的含氧量。
3、顺序：首先将微生物发酵液和营养剂加入到微生物辅助的空气泡沫体系的液相中，形成混合溶液，按照《空气泡沫调驱提高采收率》中介绍的方法进行实验。检测空气泡沫驱技术中主要参数，半衰期和发泡率。然后将0.1PV(孔隙体积)发酵菌液注入到水驱含水率为98％(含油饱和度为2％)的人造岩心(60℃)中，然后按照实验压力下注入0.5PV混气发泡溶液体系(即空气与3％的发泡剂水溶液按体积比1：1混合注入0.5PV)到岩心中，再继续注水驱替泡沫体系，在岩心出口端收集气体进行气相色谱分析气体组份。
三、实验结果
空气泡沫的半衰期为109分钟，发泡率为411％。岩心出口端产出气体中氧含量为0.124％(表1).
表1产出气体色谱分析数据表
较未加入微生物发酵液的空气泡沫体系实验相比较，微生物辅助空气泡沫体系中氧含量降低了3％。泡沫半衰期和发泡率也与相关文献报道(《油田化学》Vol.31(4)高春宁等人撰写“长庆油田低渗透高矿化度油藏驱油用起泡剂评价”)相近，说明，微生物营养剂的加入对空气泡沫体系影响可以忽略，氧含量进一步降低，安全性提高。
实施例2
一、微生物辅助的空气泡沫体系组成：微生物营养剂，发酵液，空气泡沫体系。
1、微生物营养剂组成：磷酸氢二铵(工业品)，0.4％；硝酸钠(工业品)0.3％；酵母粉(工业品)0.1％，玉米浆干粉(工业品)0.4％，其余为水。
2、微生物发酵液：好氧菌类(主要是烃氧化菌)，发酵液浓度为5×108个/ml。
3、空气泡沫体系组成：空气；发泡剂(工业品)0.5％，其余为水。
二、实验方法
实验方法同实施例1中的实验方法和材料。
三、实验结果
空气泡沫的半衰期为117分钟，发泡率为446％。岩心出口端产出气体中氧含量为0.181％(表2).
表2产出气体色谱分析数据表
较未加入微生物发酵液的空气泡沫体系实验相比较，微生物辅助空气泡沫体系中氧含量降低了2.4％。泡沫半衰期和发泡率也与相关文献报道相近，说明，微生物营养剂的加入对空气泡沫体系影响可以忽略，氧含量进一步降低，安全性提高。
实施例3
本实例是检验空气泡沫驱和微生物辅助空气泡沫驱对驱油效率的影响和驱替压力的变化(也即空气泡沫对岩心大孔隙的封堵性)。
一、微生物辅助的空气泡沫体系组成：微生物营养剂，发酵液，空气泡沫体系。
1、微生物营养剂组成：磷酸氢二铵(工业品)，0.3％；硝酸钠(工业品)0.2％；酵母粉(工业品)0.07％，玉米浆干粉(工业品)0.3％，其余为水。
2、微生物发酵液：好氧菌类(主要是烃氧化菌)，发酵液浓度为5×108个/ml。
3、空气泡沫体系组成：空气；发泡剂(工业品)0.4％，其余为水。
二、实验方法
用除油烘干的油藏砂制做填砂管岩心，岩心经过抽空饱和经过滤油井产生水(矿化度6748mg/L)，饱和B油藏经过脱水的原油(粘度28mPa.s,密度0.9042)至含油饱和度75％±5，老化7天后进行三种驱替液的驱替实验，检验不同驱油体系驱油效果，水驱速度为0.5ml/min，注气速度是1ml/min，实验温度为60℃流程图见图1。第一种是空白水驱，为基值，作为非水驱的空白对照；第二种是空气泡沫驱，0.5PV，然后注水驱至结束；第三种是微生物辅助空气泡沫驱，水驱油至含水饱和度98％，注入菌液0.1PV，再注入空气泡沫体系二次驱油，收集岩心产出气体做气相色谱分析，计量产出油量，并与未注入空气泡沫体系的岩心驱油实验(同等条件下)对照。
三、实验结果
实验结果见图2，图3和表3。
表3岩心数据表
实验结果表明，和同等条件下空白水驱相比较，空气泡沫驱油驱油效率提高13.5％，微生物辅助空气泡沫驱油的驱油效率提高17％。由于有微生物代谢产物的辅助作用，驱油效率较没有微生物发酵液作用的又提高3.5％。从驱替压力曲线图(图2)看，微生物的代谢产物使驱替压力较单一泡沫驱替请按启动，且压力高于泡沫驱，延续较长，进一步说明微生物在改善泡沫性能和驱油方面具有较好作用。
对岩心出口产出气体色谱分析结果表明(表4)，较未加入微生物发酵液的实验相比较，微生物辅助空气泡沫体系中氧含量降低了2.06％。说明，安全性提高。同时，由于微生物作用，CO2含量增加，甲烷含量略有上升。
表4产出气体色谱分析数据表
Claims (1)
1.一种微生物辅助的空气泡沫驱提高石油采收率的方法，其特征在于该方法包括：
第1、微生物辅助的空气泡沫体系组成
第1.1、微生物营养剂，组成按重量百分比计为：磷酸氢二铵，0.2％-0.4％；硝酸钠0.1％-0.3％；酵母粉0.05％-0.1％，玉米浆干粉0.2％-0.4％，其余为水；
第1.2、微生物发酵液：好氧烃氧化菌类，发酵成菌浓度为108个/ml的菌液；
第1.3、空气泡沫体系组成：空气；发泡剂0.3％-0.5％，其余为水；
第2、微生物辅助的空气泡沫体系的注入
第2.1、在注入井，施工前将耗氧微生物发酵液注入到注水井近井地带，提高注入井近井地带原油中好氧烃氧化菌的浓度；
第2.2、随后注入含有第1步所述微生物辅助的空气泡沫体系到油层中，微生物利用营养剂和空气快速发酵，消耗空气中的氧，使氧含量减少到安全值以下。
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