Development of Energy Science February 2014, Volume 2, Issue 1, PP.8-11
Technology of Indigenous Microbial Activation for Enhancement of Oil Recovery in the Reservoir after Polymer Flooding of Daqing Oilfield Jianjun Le1#, Daiyuan Dong2 1. Exploration and Development Research Institute of PetroChina Daqing Oilfield Company, Daqing Heilongjiang 163318, China 2. Information center of Downhole Service Company of PetroChina Daqing Oilfield Company, Daqing Heilongjiang 163453, China #
Email: lejj@petrochina.com.cn
Abstract Field tests of active indigenous microbial flooding were carried out in the typical reservoir after polymer flooding in the east of south Ⅱof Sa Nan. The optimized activator was injected alternately with protectant polymer. The results showed that the pressure increased from 11.0MPa to 13.5MPa during the injection of activator. After 7 month of injection, the pressure increased above 12.5MPa, which further verified the alternate processes of indigenous microbial micro-oxygen and anaerobic metabolism were promoted by activator. The change of content of CH4, CO2 andδ13C(PDB) isotope were monitored during microbial in situ underground fermentation. The incremental oil was 4057t. Indigenous microbial activation for enhancement of oil recovery in the reservoir after polymer flooding is feasible, which provide a new way to further improve the recovery of similar reservoirs. Keywords: Typical Reservoir after Polymer Flooding; Parameters Design of Activation Process; Injection Technology; Application Effect
聚驱后油藏激活内源微生物的驱油工艺 乐建君 1，董代远 2 1. 中国石油大庆油田勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712 2. 中国石油大庆油田井下作业分公司信息中心，黑龙江 大庆 163453 摘
要：采用优选的激活剂与保护剂聚合物交替注入工艺在萨南南二区东部聚驱后典型油藏开展激活内源微生物驱油现场试
验。应用效果表明，在激活剂由注入到采出的过程中产气增压效果明显，注入压力由注前的 11.0MPa 上升到 13.5MPa，注后 7 个月压力又回升到 12.5MPa 以上，进一步验证激活剂的加入促使油藏内源微生物微氧和无氧代谢过程的交替进行，同时也 监测到油藏内源微生物“原位”地下发酵过程中的代谢产物 CH4 和 CO2 气体组分和 δ13C(PDB)同位素的含量变化，试验区阶段 累计增油 4057t。这表明聚驱后油藏采用激活本源微生物驱油的工艺方法是可行的，为同类油藏进一步提高采收率提供了一 条新途径。 关键词：聚合物驱后典型油藏；激活工艺参数设计；注入工艺；应用效果
引言 内源微生物驱油是一项新兴的采油技术, 它是通过向地层注入激活剂来激活油藏内部的有益微生物, 从而 达到提高采收率的目的。目前现场常用的激活剂是注入水溶性的氮、磷盐体系，即油藏中所缺乏的氮源和磷源 等矿物质，同时注入适量的空气，让内源微生物利用地下残余油作为碳源，这种方式成本最低，胜利、大港和 新疆等油田的应用均取得了成功[1]。大庆油田聚驱后油藏与水驱油藏相比，内源菌的种类和数量相差不大，其 中聚驱注入井返排液中内源菌数量比采油井高出 2 个数量级，这表明在聚驱后的油藏条件下适合开展内源微生 -8http://www.ivypub.org/des
物驱油。 为此， 在萨南开发区筛选了一个试验井组， 由注入井南 2-2-P40 与四口采油井南 2-丁 2-P40、 南 2-2-P140、 南 2-2-P141、南 2-丁 3-P40 构成。开展聚驱后典型油藏激活内源微生物驱油现场试验，探索聚驱后油藏激活内 源微生物驱油的可行性[2]，为大庆油田聚驱后进一步提高采收率提供新方法和途径[3]。
1 激活内源微生物的工艺参数设计 1.1
激活剂配方组成和配比 内源微生物驱是通过向油藏注入激活剂，选择性地激活油藏中已有的内源微生物群落，利用微生物本身及
其代谢产物在油藏中产生生物和化学作用，改善流体渗流特征，提高原油产量和采收率。其现场应用的成功率 在很大程度上取决于激活剂筛选和优化，以及实施的工艺。 跟据室内激活剂配方的优选结果[4]，确定的激活配方体系组成由植物蛋白干粉、硝酸钠、磷酸氢二铵和酵 母粉构成，浓度为 1.8%。其中碳源、氮源和磷源的配比为 1.45：0.25：0.15。
1.2
激活剂用量和段塞大小确定 试验区 1 注 4 采井组的孔隙体积（PV）约为 27.26×104m3，考虑到本次试验的经济成本和周期，设计的激
活剂溶液注入总量为 9000m3，既 0.03PV。注入的激活剂保护剂由前置、中间隔离和后置等小段塞组成，用于 保护激活剂免于被地层水和注入水稀释。激活剂的保护剂由浓度为 6000mg/L 的聚合物母液与干线注入水按 1： 2 比例稀释后，注入到驱油的目的油层中。
1.3
注入速度和施工周期 由于试验区仅有一口注入井南 2-2-P40，现场日配注量为 120~130m3/d。在试验区油水井正常生产的情况下，
注入的激活剂溶液必须保证在地下存留 60d 以上而不被采出，这样才能看到油藏微生物被激活后产生的作用效 果。预计整个注入周期为 120d 左右。
2 激活剂注入工艺设计 现场试验涉及微生物吞吐及激活内源微生物驱油两部分。为同时满足现场注入工艺和监测录取数据的要 求，结合试验区地面注采条件，采取不同段塞连续注入的方式[5]。地面注入工艺主要包括 3 个系统：激活剂溶 解和搅拌系统、注入系统和计量系统，见图 1。
图 1 内源微生物驱注入工艺流程图 -9http://www.ivypub.org/des
溶解和搅拌系统：供水水源（利用配水间的注水系统）、10m3 搅拌罐两具（出口安装网笼过滤器）； 激活剂注入系统：喂液泵、注聚泵。 计量系统：配置工作液的供水计量（10m3 搅拌罐计量）、工作液计量（入口处装流量计）。 注入流程：连接相关的工艺流程，配电、流程试压验收合格后，将注入水引入搅拌罐，同时按顺序加入激 活剂，启动搅拌机，搅拌均匀，经流量计计量后，按照方案设计量注入到油层中。
3 应用效果 现场试验实施于 2011 年 12 月 10 日开始，试验包括采油井吞吐（两井次）和注水井注入激活剂营养液等 内容。首先进行的是采油井吞吐，之后于 12 月 28 日进行内源微生物驱试注。试注 5 天后结束，之后重新开注 于 2012 年 2 月 20 日开始，到 4 月 30 日结束，历时 152 天。累计注入激活剂营养液 5784m3，注入量为 0.0213PV， 平均注入浓度为 1.34%。试验前后分别注入 2000mg/L 的聚合物保护段塞液 1707m3。
3.1
激活剂注入过程的压力变化监测 在试注阶段，压力波动很大，但压力基值稳定在 11.0MPa 之处。在注激活剂段塞 1 时，注入压力由 11.3MPa
升到 12.5MPa，特别是注入激活剂营养液 15~20 天时，内源微生物的产气增压效果明显。同样在注激活剂段塞 2 时，注入压力由 12.5MPa 升到 13.5MPa，累计压力升高幅度为 2.5 MPa。注激活剂结束改为后续水驱 140d 后， 压力降至注激活剂前的初始压力 11.0MPa，之后随后续注水到 280d 时，压力由 11.0 MPa 缓慢回升到 12.5MPa， 280d 后压力开始陡降，至 320d 时，压力降为 10.5 MPa，低于注激活剂前的初始压力-0.5 MPa，至此注激活剂 全过程试验结束。在激活油藏内源微生物过程中，随培养时间的延续，产气过程具有明显的两个不同阶段特征， 前一阶段的产气增压幅度高，周期短；后一阶段的厌氧产气周期长，产气增压缓慢，压力的升高需有一个较长 的积聚过程。
3.2
聚驱后油藏注激活剂后产气过程的变化特点 产气是内源微生物驱提高采收率的主要机理之一。在注激活剂前，监测的试验区天然气甲烷含量为 85.6%，
二氧化碳含量为 0.78%。注激活剂后，有 3 口井的甲烷含量明显下降，1 口井先降后升。与此对应的有 3 口井 的二氧化碳含量先降后升，1 口井先升后降。同样，甲烷的δ13C(PDB)碳同位素含量变化在-45‰~-54‰之间波 动， 二氧化碳的δ13C(PDB)碳同位素含量变化在 7‰~12‰之间波动，变化趋势甲烷和二氧化碳含量变化相同， 而试验区外的对照井南 2-2-P39 甲烷和二氧化碳δ13C(PDB)碳同位素含量变化不明显，并且随着注入时间的推 延，4 口井气样中甲烷和二氧化碳含量变化趋于相同。这表明注入地下的激活剂发生了产气作用，使原来注采 不同步的井趋于一致，受效相同。
3.3
聚驱后油藏注激活剂后生产动态变化 截止内源微生物驱油试验前，聚合物驱后采出程度已达到 61.89%，综合含水 96.4%。自 2011 年 12 月注激
活剂后，试验区注采液量稳定，见效后含水波动明显，综合含水最低下降至 93.9%，下降了 2.5 个百分点，现 已稳定在 97%，见图 2。产油量由试验前的 20t/d 降到 15.48t/d，改为后续水驱后，产油量明显回升，日产油由 18.1t 最高增加到 31.5t，增加 13.4t/d。截止到 2013 年 10 月，试验区已阶段累计产油 10477.33t，扣除后续水驱 的自然递减，以及机采井因设备故障影响的产量外，累积增油 4057t，提高采收率 2.56 个百分点，且仍在有效 期内[6]。
4 结论 （1）优选的激活剂在聚驱后油藏中见到明显的产气增压效果，从监测的油藏驱动压力动态变化及代谢 产物气体组分 CH4 和 CO2 的δ13C(PDB)同位素含量波动，进一步验证激活剂的加入促使油藏内源微生物微氧 和无氧代谢的交替进行。 - 10 http://www.ivypub.org/des
100
100
80
94.7
70
产油量t
60
95
50 40 26.7 27
30 20
23.2
21.6 24.1
10 0 10.8 10
26.6
25.5
18.8
20.2
95.7 94.4
95.5
94.6
97.297 98
96.4 96.5
96
95.6
94.2 93.9 94.3
94
94.5
92 90
+13.4
88
31.531 29.6 30.6
18.1
18
17.9
96.4 96.4
-2.2
23.8
20.3
96.1
94.4
试验前产油 试验后产油 试验前含水 试验后含水24.1
22.1 19.1
95.896
95 95.1
94.5 94.2
93.5 93.5
97.2
97
96.1
96.1 96.1 95.8 95.8 95.2 95.2 95.5 95.4 94.7
27.5 28.8 21.9 21.822.4 20.6
20.7 20.2
含水%）
90
86
19.2 19.1 17 15.7 17.3 16 14.6
84
17.6
21.7
82
15.5
80 12 11.2
4
6
8
10
12 12.2
4
6
8
10
12 13.2
4
6
8 10 日期
图 2 注激活剂前后产油量的动态变化
（2）在激活剂由注入到采出的过程中，通过营养物质传输及能量供给，激发了聚驱后油藏中有助于驱 油的各类微生物种群之间的竞争和演替，借助激活剂和油藏内源微生物的“原位”地下发酵综合作用，使采 出液的油水物性参数发生改变，进而实现了驱油增产的目的。 （3）现场试验采用的激活剂廉价易得，其作用和功效在地下驱油过程中得以充分发挥，取得良好的低 投入，高产出的经济效益。这表明聚驱后油藏采用激活内源微生物驱油方法不仅工艺是可行的，而且经济效 益上也是可行的，为同类油藏进一步提高采收率提供了一条新途径。
REFERENCES [1]
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乐建君, 张继元, 等. 一种聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油的激活剂[P]. 中国专利: 201310286630.5, 2013-7-10
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乐建君, 刘芳, 等. 一种聚合物驱后油藏激活内源微生物驱油方法[P]. 中国专利: 201310286799.0, 2013-7-10
[6]
乐建君, 刘芳, 等. 聚驱后油藏激活内源微生物驱油现场试验[J]. 石油学报, 2014, 35(1): 99-106
【作者简介】 乐建君（1966 年-） ，男，1986 年毕业于大庆石油学院，高级
董代远（1983 年-） ，男，大学本科，工程师，从事井下作业
工程师，从事微生物提高采收率研究工作。
信息工作。Email: dongdaiyuan@petrochina.com.cn
Email: lejj@petrochina.com.cn
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