胜利油田微生物驱油现场实践及分析

孙磉礅 (中石化胜利油田分公司采油工艺研究院,山东 东营 257000)

胜利油田微生物驱油现场实践及分析

孙磉礅 (中石化胜利油田分公司采油工艺研究院,山东 东营 257000)

微生物驱油是项提高采收率新技术,胜利油田从1995年开始开展该技术的研究,先后在7个区块开展了不同方式的微生物驱油现场试验。总结了胜利油田在现场区块筛选方面的经验及现场实施工艺的发展历程,重点分析了7个现场试验区块取得的效果,已累计增油17.2×104t。实践证明,微生物驱油技术可在水驱基础上、甚至在聚合物驱后进一步提高油藏采收率。微生物驱油现场实施效果的主要影响因素是油藏温度及非均质性,微生物驱油具有见效持续时间长、综合效益好的见效特点。为进一步提高现场应用效果,下步应主要在微生物驱数模工艺优化和配套工艺方面加强研究。

微生物驱油;区块筛选;实施工艺;影响因素

微生物驱油是现代生物科技在石油开发领域创新性、开拓性的应用,其主要作用原理是通过微生物在油藏中的生长代谢活动及其代谢产物来提高原油采收率,具有成本低、施工简便、适用范围广、绿色环保等优点,受到国内外广泛关注[1～11]。根据2008年资源调查结果,胜利油田适合微生物驱油的地质储量为10.7×108t,按提高采收率5%计算,可增加可采储量5000×104t,经济、社会效益显著,有极其重大的科学研究价值和现实应用意义。

胜利油田从1995年开始开展微生物驱油技术的研究,先后开展了微生物驱油机理、外源微生物筛选及性能评价、内源微生物分析与激活、微生物驱油现场监测及效果评价等研究,从1997年开始,持续开展微生物驱油现场试验研究,先后在胜利油田7个区块开展了不同方式的微生物驱油现场试验。

1 试验区块的选择

胜利油田在开展微生物驱油现场试验初期,由于没有任何矿场经验,主要参考国外文献资料和美国能源部筛选标准进行现场试验选区,从1998年到2013年近15年期间,选择了7个区块开展了微生物驱油现场试验 (见表1)。如表1所示,其中孤岛中一区馆3为聚合物驱后整装油藏,其余均为水驱断块油藏,滨南利32块的油藏温度最高可达91℃,其他区块温度在50～80℃之间;除孤岛中一区馆3的渗透率为2500mD外,其他区块都在1000m D以内;临盘盘2-33块的矿化度最高为43900mg/L;河口沾3块的原油黏度最高为1885mPa·s。

表1 胜利油田微生物驱油现场试验区块

随着室内研究的不断深入及现场试验经验的积累,胜利油田逐步明确了微生物驱油油藏筛选的原则:①油藏主要物性及流体参数符合微生物驱油油藏筛选范围 (见表2);②区块实施水驱开发2年以上,油水井对应关系明确,井况良好,井网基本完善;③油层发育良好,非均质程度适中,油砂体连通性好。

表2 微生物驱油油藏筛选范围

2 现场实施工艺

现场实施工艺是影响微生物驱油效果的关键,从最初单纯的外源微生物驱,到通过辅助配注空气建立先好氧后厌氧的生物链,再到对油藏微生物生态调控技术,胜利油田开展了大量的探索与实践(见表3)。

表3 胜利油田微生物驱油现场实施工艺

如表3所示,纯梁正南西区、滨南利32块、临盘盘2-33块采用的是单纯外源微生物驱技术,主要从被原油污染的土壤或油井产出液中筛选出具备驱油能力的细菌,通过地面发酵生产,再将其注入油藏。河口罗801块根据油藏微生物先好氧后厌氧的指导思想,实施了空气辅助微生物驱油技术;其技术原理是通过注入一定量空气,在注入井附近形成好氧环境,利用好氧微生物生长繁殖速度快、代谢效率高的优势。而油藏深部随着氧气的消耗,逐步过渡为厌氧环境,从而在油藏中形成先好氧后厌氧的生物链,利用好氧微生物和厌氧微生物的协同作用,最大程度上提高微生物驱的作用效果。

从2005年开始,随着分子生物技术的发展,对油藏内源微生物群的认识逐步深化,形成了油藏微生物生态调控技术,在滨南单12块和河口沾3块开展了内源微生物驱油现场试验,并在孤岛中一区馆3单元开展了内外源结合的微生物驱油现场试验。内源微生物驱油技术直接利用地层内原有的内源微生物群落,通过注入激活剂,直接激活地下的有益内源微生物群落,来实现驱油的目的。由于不存在微生物菌种选育、微生物液发酵等过程,适应性更强,投入更低,因此具有更为广阔的发展前景。

3 效果分析

截至2012年12月,胜利油田已完成6个区块微生物驱油现场试验,河口沾3块微生物驱油现场试验还在进行,现场试验均取得了不同程度的效果,共累计增油17.2×104t。其中河口罗801区块效果最明显,连续多年自然递减低于1%,含水率上升率控制在1.5%以内,累计增油12.28×104t,而滨南利32块效果较差,仅增油2001t。

3.1 纯梁正南西区

纯梁正南西区是胜利油田最早开展的微生物驱油现场试验,油藏埋深1380～1480m,含油面积0.9km2,地质储量87×104t。区块1989年6月投入开发,1992年6月转注水,1998年3月进行微生物驱油现场试验,试验3注8采井组,采用周期式注入方式。注微生物前试验区产量处于递减状态,开展微生物驱油试验后区块产油量从42.6t/d上升至58.6t/d,含水率由58%下降到53%。从1998年3月至1999年9月,微生物驱油试验累计增油5090t。

3.2 滨南利32块

滨南利32块油藏埋深2000～2200m,含油面积1.8km2,地质储量236×104t。该区块1980年8月投入开发,1985年10月开始注水,1998年6月进行微生物驱油现场试验,试验4注7采井组。开展微生物驱油试验后尽管含水率上升有所下降,但总体效果不明显,油藏温度高、试验井组注采不均衡是影响试验效果的主要因素。该区块油藏温度91℃,不利于微生物的生长代谢,试验区油井多为电泵井,产液量高,水线推进速度快,微生物在地层中停留时间短,难以发挥其应有的作用。

3.3 临盘盘2-33块

临盘盘2-33块油藏埋深1610～1730m,含油面积0.9km2,地质储量225×104t。该区块1976年12月投入注水开发,2000年8月进行微生物驱油现场试验,试验4注11采井组。实施5个月后明显见效,产油量由39t/d上升到50t/d,综合含水率由87.4%下降到86.1%。到2002年底,微生物驱累计增油7800t,阶段含水率降低1.4%,自然递减率从13%降低到3.26%。微生物驱油有效抑制了老油田年自然递减,到2004年自然递减率为5.3%,仍低于试验前。

3.4 河口罗801块

罗801块油藏埋深1680～1920m,含油面积1.25km2,地质储量216×104t。该区块1994年5月投入开发,1998年6月转入注水开发,1999年7月开展微生物驱油现场试验,试验3注12采井组,2002年年底实施空气辅助微生物驱油。经过多年不间断试验,油藏内已形成了稳定的生物场,试验区生产动态呈现增油降水的良好态势。区块含水率上升率控制在1.5%以内,自然递减连续多年低于1%,明显低于同类型断块油藏自然递减率,截至2012年12月累计增油12.28×104t,阶段提高采收率4.23%。

3.5 滨南单12块

滨南单12块是胜利油田开展的第1个内源微生物驱油现场试验,在高采出程度、特高含水率条件下取得了明显效果。油藏埋深1367～1450m,含油面积0.31km2,地质储量49×104t。1988年8月投入开发,1989年9月转注水开发,2005年开展内源微生物驱油现场试验,试验1注7采井组。试验后增油5.5t/d,综合含水率控制在91.3%。其中与注入井对应较好的单12-4井效果明显,试验前产油量0.5t/d,含水率95%以上,试验后产油量升至4t/d,含水率下降2%。截至2008年6月,微生物驱油试验累计增油8520t。

3.6 孤岛中一区馆3块

为了探索聚合物驱后油藏开发技术,胜利油田在孤岛中一区馆3块开展了聚驱后微生物驱油现场试验。试验区油藏埋深1173～1230m,含油面积0.84km2,地质储量164.91×104t。1971年10月投入开发,1974年9月注水,1994年12月聚合物驱,1997年4月转后续水驱,2008年11月开始微生物驱油。实施微生物驱油后,试验区开发效果明显好转,区块产量递减、含水率上升的趋势得到了控制,试验区日产油由试验前45t上升至55t,含水率由试验前97.1%下降至96.3%。由于区块非均质性较强,聚合物驱后大孔道发育,尽管现场实施前采取了调剖措施,但试验后期注入的微生物仅4d就从生产井窜出,影响了微生物驱油作用的发挥,导致试验后期效果变差。截至2012年12月,试验区采出程度57.8%,中心井区采出程度达到59.9%,累计增油21000t,阶段提高采收率1.27%。

3.7 河口沾3块

河口沾3块油藏埋深1240～1360m,含油面积1.5km2,地质储量282×104t。1985年8月投入开发,1989年6月开始注水,2011年11月开始在沾3-N12井注入微生物,2013年5月扩大为3口井注入,对应油井10口。试验已取得了明显效果,试验区产油量由43.7t/d升至55.7t/d,日增油12t,综合含水率下降1.2%。其中中心井沾3-13产油量由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,已累计增油15444t。

通过对胜利油田7个现场试验区块的效果进行分析,纯梁正南西区、临盘盘2-33块、河口罗801块、滨南单12块、河口沾3块,以及孤岛中一区馆3块前期都取得了明显效果,但滨南利32块及孤岛中一区馆3块后期效果不明显。影响微生物驱油实施效果的因素主要有以下2个方面:①油藏温度,油藏温度是微生物驱油技术的主要限制因素,尽管大部分注水开发的油藏均发现有微生物存在,但多数学者认为80℃以下的油藏更为适合,而温度超过80℃,微生物的生长繁殖速度较慢。滨南利32块效果不明显,其油藏温度高达91℃是主要原因,对生产井产出液的生化参数跟踪检测发现,利32块在现场试验过程中产出液微生物及代谢产物浓度未见明显上升,而其他试验区块的产出液生化参数都有明显上升。因此,现场选区时应严格按照微生物驱油油藏筛选的原则进行筛选。②油藏非均质性,孤岛中一区馆3块后期效果不明显的主要原因就是油藏非均质性较强,大孔道发育,水线推进速度过快,微生物还没来得及发挥作用,便已被采出,影响了微生物的驱油效果。

微生物驱油的见效特点主要有2个方面:①见效持续时间长,以罗801块为例,微生物驱油试验后,其综合开发曲线呈现一个浅宽的降水漏斗,其含水率下降幅度虽然不大 (最大值8%),但漏斗口宽长达2年,含水率上升连续8年控制在1.5%以内。其他区块的见效持续时间都比较长。②综合效益好,微生物驱油增油增产成本低,每增油1t,罗801块仅为355元,沾3块为610元;并且微生物及其代谢产物运移到油井,对油井起到一定的维护作用,实施微生物驱油后油井作业率明显低于同类油藏,无产出液处理和环境问题。

4 结论及认识

通过多年的研究与应用,胜利油田在微生物驱油区块筛选、现场实施工艺等方面都取得了较大进展,现场应用也取得了明显效果。实践表明,该技术可以在水驱基础上、甚至在聚合物驱后进一步提高油藏采收率。为进一步提高该技术的现场应用效果,还需要在以下2个方面加强研究:①微生物驱数模工艺优化研究,现场实施工艺优化主要依靠室内物模试验,但物模试验本身无法模拟复杂的油藏条件,导致现场试验效果预测与实际效果相差较远,因此需要开展微生物驱油数模工艺优化研究,为现场应用提供系统科学的决策依据。②微生物驱油配套工艺研究,胜利油田大部分区块进入高含水率开发期后,非均质性严重,存在优势渗流通道,水线推进速度较快,单靠微生物驱油技术难以发挥其应有的作用,应结合其他技术,如堵调工艺,保证微生物驱油现场实施效果。

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[编辑]帅群

TE357.9

A

1000-9752(2014)02-0149-04

2013-09-24

国家“863”计划项目(2013AA064401)。

孙磉礅(1967-),男,1991年大学毕业,博士,高级工程师,长期从事油气田开发与开采研究工作。