熱力采油技術(shù)

1、2.熱力采油技術(shù),基本原理,稠油的屬性與常規(guī)稀油不同，稠油黏度及比重隨瀝青膠質(zhì)含量的增加而增加：①稠油中輕質(zhì)餾分很少，多小于10%，一般僅有5%左右; ②稠油中含硫量很低，一般小于0.8%，石蠟含量也比較低，通常在5%左右。 稠油最大的特性是它對(duì)溫度變化非常敏感，總的規(guī)律是隨著溫度升高，黏-溫曲線呈下滑拋物線急劇降低。據(jù)我國(guó)多數(shù)稠油油FA樣品所做的黏一溫曲線特性分析，拐點(diǎn)多位于120-130℃范圍，既表明高于此溫度界限，稠油流動(dòng)

2、由非牛頓流動(dòng)變?yōu)榕ｎD型流動(dòng)，這就是為什么稠油采用熱力法開(kāi)采能提高采油率的基本原理所在。,熱力采油技術(shù),優(yōu)點(diǎn),熱力采油之所以能居于EOR中的特殊地位，是由于它具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)使用的工作介質(zhì)是容易取得的水和空氣。這類(lèi)方法的應(yīng)用范圍不受制備大量化學(xué)試劑技術(shù)條件的限制。(2)在各種不同的油田地質(zhì)埋藏條件下，熱采法通常都可得到較高的原油采油率。而且在利用其它EOR方法都不能從油層中采出原油的情況下(例如特稠原油和瀝青礦)，常常可以利用熱采

3、法獲得成功。熱采法被認(rèn)為是最好的開(kāi)采方法。(3)熱采方法與其它EOR方法比較，經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)。美國(guó)能源部的一份關(guān)于"EOR經(jīng)濟(jì)型”的報(bào)告中指出，熱采法技術(shù)費(fèi)用指數(shù)最低，凈附加采收率最高。,熱力采油技術(shù),(5)微波、電磁、采掘式熱采以及水平井和熱采相結(jié)合等非常規(guī)熱采法先后問(wèn)世，更拓寬了熱采的應(yīng)用范圍，增加其活力。 由于注蒸汽和火燒油層各自具有不能替代的優(yōu)缺點(diǎn)，因此，注蒸汽與火燒油層的組合使用也成為一種熱采工藝。例如在美國(guó)

4、加州中途日落(Midway Sunset)油田一個(gè)已被注蒸汽開(kāi)采枯竭的驅(qū)塊，用干式火燒卻取得了成功。在加拿大Alberta省的冷湖(Cold Lake)瀝青油田，采用了先注蒸汽后火燒的組合工藝。,優(yōu)點(diǎn),熱力采油技術(shù),工藝技術(shù)綜述,注蒸汽(包括蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū))和火燒油層組成熱采方法的兩大工藝，都是工業(yè)化的采油方法。表1-1是根據(jù)國(guó)外礦場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果確定的熱采方法使用范圍。表中給出的并不是絕對(duì)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)，因?yàn)榈贸鲞@些標(biāo)準(zhǔn)所依據(jù)的是單獨(dú)采用蒸汽

5、或空氣時(shí)的資料。然而隨著注蒸汽燃?xì)饣旌衔锏刃鹿に嚨陌l(fā)展，利用熱采的范圍會(huì)大大的擴(kuò)展，此時(shí)熱采法能夠采出埋藏在任何深度的稠油。,,注蒸汽和火燒油層并不是可以相互替代的，對(duì)它們作了必要的對(duì)比分析：。 (1)能量利用效率火燒油層明顯比連續(xù)注蒸汽(即蒸汽驅(qū))好，這是由于燃燒釋放的熱能直接流向鄰近的驅(qū)油區(qū)，限制了熱量向上下蓋層的損失;連續(xù)注蒸汽不僅有向上下蓋層的導(dǎo)熱損失，而且在進(jìn)入油層之前，還有一定數(shù)量的熱能損耗在地面和井筒的輸氣過(guò)程中。因

6、此，試驗(yàn)用價(jià)格低廉的燃燒設(shè)備是增加注蒸汽競(jìng)爭(zhēng)能力的發(fā)展方向之一。,熱力采油技術(shù),工藝技術(shù)綜述,熱力采油技術(shù),(2)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方面注蒸汽比火燒油層更有靈活性。人們己經(jīng)很好地掌握了工業(yè)性注蒸汽技術(shù)，少數(shù)沒(méi)有解決好的問(wèn)題，如濕蒸汽流量和干度的測(cè)量與分配問(wèn)題，井筒隔熱和熱封隔器的可靠性等問(wèn)題正在逐步得到解決?；馃蛯拥默F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施比較困難，其中點(diǎn)火，燃燒面推進(jìn)的控制，腐蝕和乳化的問(wèn)題，推遲了它的發(fā)展速度。一定數(shù)目現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的失敗，表明火燒油層工藝風(fēng)險(xiǎn)性

7、較大。雖然這項(xiàng)技術(shù)與注蒸汽同在20世紀(jì)60年代起步，但至今還只在有限的油田內(nèi)應(yīng)用。,工藝技術(shù)綜述,熱力采油技術(shù),技術(shù)的改進(jìn),在注蒸汽和火燒油層的常規(guī)的熱采技術(shù)的基礎(chǔ)上，稠油的熱采技術(shù)又有了新的改進(jìn)，主要有以下幾點(diǎn)： 1)注熱段塞采用注熱段塞的實(shí)質(zhì)是:注入蒸汽使注入井附近形成加熱帶，然后注冷水將此加熱帶推向生產(chǎn)井。也可采用蒸汽、冷水交替注入的方法。此外也可采用濕式燃燒和超濕式燃燒的方法來(lái)建立熱段塞。 2)注蒸汽加溶劑

8、 該法是向蒸汽中添加可完全蒸發(fā)的溶劑，降低原油的粘度和熱水帶中的殘余油飽和度，從而改善驅(qū)替效果。,熱力采油技術(shù),3)注熱堿水 注熱堿水是采用熱化學(xué)的方法之一，其主要原理是:采用層內(nèi)燃燒法形成加熱帶，使熱作用與化學(xué)作用結(jié)合起來(lái)，為從孔隙介質(zhì)中驅(qū)替原油創(chuàng)造優(yōu)越的條件。 4)蒸汽-氣體循環(huán)法 該法可保證處于開(kāi)采后期的稠油藏具有較好的工藝效果，可持續(xù)11-33個(gè)月，提高油井開(kāi)采的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 5)水平井與注

9、熱水結(jié)合進(jìn)行 試驗(yàn)表明，水平井與熱注水綜合利用可提高油井采收率。 6)注熱水和空氣 通過(guò)注熱水和空氣而在地層中生成蒸汽，采用該法可克服單一方法的缺點(diǎn)。依靠地層內(nèi)低溫液相氧化反應(yīng)使熱水轉(zhuǎn)化成蒸汽，在地層內(nèi)直接建立蒸汽段塞與燃燒源，形成層內(nèi)燃燒，這是一種非常有前途的方法。,技術(shù)的改進(jìn),熱力采油技術(shù),新 進(jìn) 展,(1)高溫聚合物驅(qū) 該法適合于裂縫一孔隙型儲(chǔ)集層中稠油油田的開(kāi)發(fā)。該法的原理是降低驅(qū)替前緣稠油的不穩(wěn)定

10、性。它的優(yōu)點(diǎn)是能控制所需的聚合物總量，形成“熱波及”的范圍不象熱水驅(qū)那樣需要注入大量的熱水，高聚物驅(qū)的主要作用在于它能提高注入井的吸收能力。 (2)注蒸汽和聚合物 該法是在注蒸汽之前先注入高濃度的聚合物溶液。聚合物在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)作用于高滲透性層帶，而低滲透性層帶不受影響，因此該法能提高波及系數(shù)。,(3)煤層加熱法 該法是向含油層注入在其上煤層中直接產(chǎn)生的熱燃燒產(chǎn)物。從煤層中產(chǎn)生富含C02的熱燃燒產(chǎn)物，不采到地面，

11、而直接注入含油層。該法適合于開(kāi)發(fā)效率低的高、中粘稠油油田。 (4)周期火燒油層法 先注入空氣45-60d，再注冷水15-30d，依次交替注入。與常規(guī)火燒油層相比，此法幾乎將空氣一油比降低一半。 (5)火燒油層與注泡沫相結(jié)合 該法實(shí)驗(yàn)證明，可使生產(chǎn)井含水率下降15%-20%. (6)熱載體和碳酰二胺相結(jié)合 該法的機(jī)理是碳酰二胺在高溫下的熱分解作用，產(chǎn)生C02和氨。實(shí)驗(yàn)表明:注入1噸碳酰二胺可

12、生成368.1m3的C02和736.2m3氨，增產(chǎn)原油量是堿溶液與原油組分的化學(xué)反應(yīng)以及C02融于原油而獲得的。,熱力采油技術(shù),新 進(jìn) 展,(7)原子能熱量開(kāi)采稠油 以核能代替有機(jī)燃料的原子反應(yīng)堆為基礎(chǔ)的裝置，利用核能發(fā)電站和原子能發(fā)電站的熱能開(kāi)采稠油是經(jīng)濟(jì)可行的。其實(shí)質(zhì)是借助于某種蓄能器，以解決能量外運(yùn)的問(wèn)題。其方案之一是熱能的化--熱蓄能。在帶有無(wú)機(jī)燃料的反應(yīng)器中引入甲烷和水，在85~1000℃下用催化劑使CH4轉(zhuǎn)化成CO、

13、H2和C02及殘余CH4。將轉(zhuǎn)化后氣體冷卻送往外地，并重新轉(zhuǎn)化成CH4。在轉(zhuǎn)化為CH4;過(guò)程中放出儲(chǔ)存的熱量，由換熱裝置吸收，有利于開(kāi)采和加工。 (8)Vapex重油開(kāi)采工藝 該工藝類(lèi)似于雙水平井蒸汽輔助重力驅(qū)油工藝。區(qū)別在于它用丙烷等代替蒸汽注入油井，除可以提高油藏壓力外，還可以在地層中脫除重油中的瀝青，使重油改質(zhì)，降低粘度，也適合于殘余儲(chǔ)量大的廢氣油田的開(kāi)發(fā)。,新 進(jìn) 展,熱力采油技術(shù),新 進(jìn) 展,熱力采油技術(shù),(9

14、)井下催化反應(yīng)器和蒸汽發(fā)生器 這種反應(yīng)器和蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用目前已有專利。反應(yīng)器安裝在井下垂直井的套管里，其目的是通過(guò)反應(yīng)熱產(chǎn)生高溫蒸汽來(lái)達(dá)到驅(qū)油的效果。 (10)地下加氫作用開(kāi)采重油 重油加氫過(guò)程是指在常溫和高壓條件下，注入含有氫、水蒸氣和可溶性氣體的混合物。氣態(tài)混合物在井下反應(yīng)器中通過(guò)放熱反應(yīng)提供熱源。該法適用于重油深油藏。,3.混相驅(qū)油技術(shù),在提高采收率方法中，氣體混相驅(qū)具有非常強(qiáng)大的吸引力。因?yàn)樽⑷霘?/p>

15、體與原油達(dá)到混相后，界面張力趨于零，驅(qū)油效率趨于100％。如果該技術(shù)與流度控制技術(shù)相結(jié)合，那么油藏的原油采收率可達(dá)95％。因此混相氣驅(qū)已經(jīng)成為僅次于熱力采油的處于商業(yè)應(yīng)用的提高采收率方法。 混相驅(qū)的概念是指在多孔介質(zhì)中，一種流體驅(qū)替另外一種流體時(shí)，由于兩種流體之間發(fā)生擴(kuò)散、傳質(zhì)作用，使兩種流體互相溶解而不存在分界面。其目的是使原油和驅(qū)替劑之間完全消除界面張力，毛細(xì)管數(shù)變?yōu)闊o(wú)限大，殘余油飽和度降到最低。,,,混相驅(qū)油技術(shù)

16、,分 類(lèi),混相驅(qū)油技術(shù),發(fā)展概況,國(guó)外概況,混相注氣始于2O世紀(jì)4O年代，由美國(guó)最早提出向油層注入干氣。50年代，全世界實(shí)施了150多個(gè)項(xiàng)目，在室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量試驗(yàn)。但是早期多采用液化氣進(jìn)行初期混相驅(qū)。通過(guò)不斷試驗(yàn)和研究，人們發(fā)現(xiàn)除丙烷、LPG可以一次接觸混相外，CO2、干氣、富氣等注入氣體在適當(dāng)條件下，也可以通過(guò)多次接觸達(dá)到動(dòng)態(tài)混相。自60年代以來(lái)，加拿大、阿爾及利亞、智利、前蘇聯(lián)等相繼展開(kāi)烴類(lèi)混相驅(qū)油研究。7O年代，人們對(duì)烴類(lèi)

17、混相驅(qū)的興趣達(dá)到頂峰。。加拿大烴類(lèi)混相驅(qū)方法已經(jīng)在許多油田獲得成功，在61個(gè)項(xiàng)目中，只失敗了8次。47個(gè)成功項(xiàng)目的增產(chǎn)措施為16％-44％，是水驅(qū)的兩倍。而美國(guó)受天然氣氣源供應(yīng)的限制，發(fā)展緩慢。,80年代，CO2混相驅(qū)逐漸發(fā)展起來(lái)，這是因?yàn)闊N類(lèi)氣體價(jià)格上漲和天然C02氣藏被發(fā)現(xiàn)。90年代，該技術(shù)日漸成熟。據(jù)1994年油氣雜志統(tǒng)計(jì)結(jié)果，全世界137個(gè)商業(yè)性氣體混相驅(qū)項(xiàng)目中，55％采用烴類(lèi)氣體，42％采用二氧化碳，其它氣體混相驅(qū)僅占3％。二

18、氧化碳混相驅(qū)采油效果十分突出，可使最終采收率達(dá)到90％以上。二氧化碳驅(qū)是比天然氣更優(yōu)越的驅(qū)油劑，也是氣體混相驅(qū)中最有吸引力的提高采收率技術(shù)之一。,混相驅(qū)油技術(shù),發(fā)展概況,國(guó)內(nèi)概況,混相驅(qū)在我國(guó)沒(méi)有得到大規(guī)模應(yīng)用，原因是缺乏相當(dāng)數(shù)量的天然氣和二氧化碳?xì)獠兀瑳](méi)有充足的氣源保證。另外，我國(guó)三采技術(shù)的研究集中在聚合物驅(qū)等化學(xué)驅(qū)方面，缺乏混相驅(qū)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)、資料和設(shè)備。 但是，混相驅(qū)對(duì)與低滲透、深層等難采油藏的開(kāi)發(fā)具有良好效果。根據(jù)1998

19、年在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展的三次采油潛力二次評(píng)價(jià)中，適合注氣(CO2)混相驅(qū)的石油地質(zhì)儲(chǔ)量占參評(píng)10％以上，平均采收率達(dá)16.4％。另外，我國(guó)低滲透油藏儲(chǔ)量難于注水開(kāi)發(fā)，可考慮采用混相氣驅(qū)技術(shù)。因此，我國(guó)逐漸展開(kāi)混相驅(qū)室內(nèi)研究并進(jìn)行小規(guī)模的礦場(chǎng)試驗(yàn)。,混相驅(qū)油技術(shù),發(fā)展概況,目前，天然氣資源豐富的西部地區(qū)已經(jīng)優(yōu)先開(kāi)展了注烴混相驅(qū)試驗(yàn)。其中，吐哈葡北油田注烴混相驅(qū)已經(jīng)開(kāi)展3年，取得了良好的效果。大慶、中原、華北、長(zhǎng)慶、大港、中原、四川、吐哈、遼河

20、等油田，也針對(duì)不同油藏類(lèi)型開(kāi)展了系列室內(nèi)混相驅(qū)試驗(yàn)研究。,混相驅(qū)油技術(shù),發(fā)展概況,國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)發(fā)展差距,通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀，可以得出： (1)與我國(guó)相比，國(guó)外研究混相氣驅(qū)時(shí)間早，從20世紀(jì)40年代開(kāi)始至今已經(jīng)有60多年，而我國(guó)1985年才初次形成混相驅(qū)試驗(yàn)方案，但是直到1995年條件才成熟，進(jìn)行先導(dǎo)試驗(yàn)。 (2)目前，國(guó)外混相氣驅(qū)已經(jīng)成為僅次于熱力采油技術(shù)的重要提高采收率技

21、術(shù)，有100多個(gè)低滲透油田不同規(guī)模地應(yīng)用混相段塞進(jìn)行采油，并取得了良好效果。美國(guó)C02混相驅(qū)和加拿大的烴類(lèi)混相驅(qū)已經(jīng)成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)。,混相驅(qū)油技術(shù),混相驅(qū)油技術(shù),我國(guó)受天然氣藏和二氧化碳?xì)獠氐臈l件限制，始終沒(méi)有全面展開(kāi)混相氣驅(qū)。近年來(lái)，在西部吐哈盆地葡北油田進(jìn)行的多次接觸蒸發(fā)混相驅(qū)試驗(yàn)是我國(guó)目前最早注氣混相現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。其他油田，如大慶油田、遼河油田仍以室內(nèi)試驗(yàn)研究為主，尚未進(jìn)行大規(guī)模的試驗(yàn)應(yīng)用階段。,國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),國(guó)內(nèi)

22、外發(fā)展趨勢(shì),混相驅(qū)油技術(shù),國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),注氣混相驅(qū)開(kāi)發(fā)低滲透油田具有廣闊的應(yīng)用前景。其驅(qū)油效率遠(yuǎn)高于非混相驅(qū)。雖然注氣混相驅(qū)工程設(shè)計(jì)需要高水平的先進(jìn)工程技術(shù)，相態(tài)控制難度大，但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，天然氣田開(kāi)發(fā)數(shù)量增加及二氧化碳資源的開(kāi)發(fā)，注氣混相驅(qū)的工業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)成為油田開(kāi)發(fā)三次采油中的重要技術(shù)。其中，CO2和N2更是近期研究較多和發(fā)展較好的混相驅(qū)替技術(shù)。目前，我國(guó)陸上已探明難動(dòng)用儲(chǔ)量中，特低和低滲透油藏的儲(chǔ)量占較

23、大比例。如果只靠天然能量和注水開(kāi)發(fā)，采收率低于20％?；煜囹?qū)(尤其是N2(煙道氣)、CO2)將是此類(lèi)儲(chǔ)量有效的開(kāi)發(fā)措施之一。但是，綜觀整體，由于缺乏氣源，CO2在我國(guó)發(fā)展前景不大，而對(duì)注天然氣或價(jià)廉物廣的氮?dú)馓岣卟墒章始夹g(shù)具有較大的發(fā)展空間。,國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),混相驅(qū)油技術(shù),氮?dú)怛?qū)(煙道氣驅(qū)) 氮?dú)怛?qū)(煙道氣驅(qū))于20世紀(jì)70～80年代發(fā)展起來(lái)。注氮?dú)饣煜囹?qū)屬于多次接觸動(dòng)態(tài)混相過(guò)程。注入的氮?dú)庠诟邏合峦ㄟ^(guò)蒸發(fā)作用從原

24、油中提取輕烴和中間烴類(lèi)，當(dāng)驅(qū)替前緣蒸發(fā)到足夠的輕烴和中間烴后，就能與油藏的原油混相而達(dá)到混相驅(qū)。由于氮?dú)馀c原油混相所需的最小混相壓力很高，因此注氮?dú)饣煜囹?qū)只能用于深層油藏或者高壓油藏。另外達(dá)到混相要求原油的輕烴含量高，氮?dú)獠荒芑煜囹?qū)替重質(zhì)油藏。但是注氮?dú)饪梢怨?jié)省能源，降低注入井成本，防止大氣污染。,①國(guó)外概況 在注N2(煙道氣)開(kāi)發(fā)油氣田方面，美國(guó)、加拿大等美洲地區(qū)一直處于技術(shù)領(lǐng)先地位。他們不僅對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)研究工作，而

25、且對(duì)不同類(lèi)型油田還成功進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，目前，制N2的工藝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，并形成一套制N2．注N2．脫N2的工業(yè)化工藝流程與配套設(shè)施。N2已經(jīng)呈現(xiàn)一種取代昂貴天然氣作為一種新注入劑廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)的趨勢(shì)。②國(guó)內(nèi)概況 我國(guó)具有較為豐富的煙道氣資源，如勝利油田的勝利電廠、孤北電廠均位于油區(qū)以內(nèi)，日排放量數(shù)千噸，如果回收這些廢氣不僅可以避免環(huán)境污染，還可以充分利用資源。我國(guó)很多低滲透油藏、帶氣頂油藏以及潛山油藏等都具有注氮?dú)饣煜囹?qū)

26、的條件。而且，考慮到天然氣成本和CO2供應(yīng)問(wèn)題，我國(guó)應(yīng)重視注氮混相驅(qū)技術(shù)。對(duì)于深層低滲透油藏，可以采用氮?dú)?煙道氣)混相驅(qū)。,混相驅(qū)油技術(shù),國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),(3)解決辦法 ①擴(kuò)大氣源，重視天然二氧化碳?xì)獠氐目碧介_(kāi)發(fā)； ②研究西氣東輸和國(guó)外引進(jìn)注天然氣的經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性； ③引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，發(fā)展制N2和CO2的技術(shù)； ④開(kāi)展利用油田附近熱電廠、石化企業(yè)的放空CO2的技術(shù)經(jīng)濟(jì)

27、可行性研究； ⑤重視和加強(qiáng)室內(nèi)研究和現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)性試驗(yàn)。,國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),混相驅(qū)油技術(shù),二氧化碳驅(qū) 二氧化碳驅(qū)最早可以追溯到20世紀(jì)50年代。二氧化碳驅(qū)包括二氧化碳混相驅(qū)和非混相驅(qū)。通常相對(duì)密度低于0.9042的原油采用混相驅(qū)。研究表明，二氧化碳在原油中的溶解能力超出甲烷，其溶解能夠顯著降低原油粘度和表面張力，促使原由體積膨脹；在高壓下，二氧化碳的密度遠(yuǎn)高于天然氣，有利于減緩驅(qū)替過(guò)程中的重力指進(jìn)現(xiàn)象。,混

28、相驅(qū)油技術(shù),國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),①國(guó)外概況 美國(guó)南部得克薩斯州和路易斯安娜州地層發(fā)現(xiàn)了豐富的二氧化碳?xì)獠亍Ｂ?lián)邦政府采取多種稅收優(yōu)惠政策，其制定的法規(guī)對(duì)二氧化碳驅(qū)非常有利。目前，美國(guó)絕大部分化學(xué)驅(qū)項(xiàng)目已經(jīng)被二氧化碳驅(qū)取代。2000年，美國(guó)實(shí)施CO2混相驅(qū)63項(xiàng)，烴類(lèi)混相驅(qū)5項(xiàng)，氮?dú)饣煜囹?qū)1項(xiàng)，注氣混相驅(qū)已經(jīng)成為僅次于熱力采油的提高采收率技術(shù)。,混相驅(qū)油技術(shù),國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),②國(guó)

29、內(nèi)概況 我國(guó)二氧化碳驅(qū)技術(shù)應(yīng)用較晚。60年代中期，大慶油田和勝利油田開(kāi)始二氧化碳驅(qū)室內(nèi)和礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。但是，我國(guó)天然的二氧化碳資源比較缺乏，至今尚未發(fā)現(xiàn)大型的二氧化碳?xì)獠?。目前二氧化碳單井吞吐的作業(yè)項(xiàng)目較多。二氧華碳的來(lái)源和成本比烴類(lèi)溶劑有優(yōu)勢(shì)，可以從地層和電廠獲取，且氣層氣純度高，易輸送，對(duì)于水驅(qū)效果差的低滲透和小斷塊油藏，可以嘗試采用二氧化碳混相驅(qū)提高采收率技術(shù)。在我國(guó)東部主要產(chǎn)油區(qū)，天然氣氣源緊張，供不應(yīng)求，CO2氣源目前還比

30、較少。盡管如此，注非烴氣體混相驅(qū)的研究和現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)試驗(yàn)一直沒(méi)有停止過(guò)。,混相驅(qū)油技術(shù),,1963年首先在大慶油田作為主要提高采收率方法進(jìn)行研究，1966年、1969年、1985年、1991年、1994年先后開(kāi)展了注CO2先導(dǎo)性試驗(yàn)，很受關(guān)注。吉林油田利用萬(wàn)金塔CO2氣田的液態(tài)CO2，在吉林油田開(kāi)展CO2吞吐和C02泡沫壓裂100井次以上。1996年江蘇油田富民油田48井開(kāi)展了CO2吞吐試驗(yàn)，并已開(kāi)展了驅(qū)替試驗(yàn)。在各油田和集團(tuán)公司勘探開(kāi)發(fā)研

31、究院進(jìn)行了三次采油潛力二次評(píng)價(jià)。17個(gè)油區(qū)適用于CO2混相驅(qū)的地質(zhì)儲(chǔ)量1.057×109噸， 占參評(píng)儲(chǔ)量10.4％，與水驅(qū)相比，平均可提高采收率16.38％，增加可采儲(chǔ)量1.73×108噸。各油區(qū)CO2混相驅(qū)技術(shù)潛力分析中所占比例大致為：新疆占51.75％，吐哈占7.5％，長(zhǎng)慶占6.87％，遼河占11.6％，中原占18.9％，大港占1.81％，其它油田占1.49％。,混相驅(qū)油技術(shù),國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),用CO

32、2作為油藏提高采收率的驅(qū)油劑已研究多年。室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)都曾表明CO2是一種有效的驅(qū)油劑。它能夠提高原油采收率的原因在于:(1)二氧化碳易溶于原油，可以起到如下作用：①原油體積增大，從而促使充滿油的孔隙體積也增大，這為油在孔隙介質(zhì)中流動(dòng)提供了有利的條件，若隨后注水，就可使油藏中殘余油量減小;②原油粘度降低，從而促使原油流動(dòng)性提高，結(jié)果可以用少量的驅(qū)油劑達(dá)到一定的驅(qū)油效率，或者用一定量的驅(qū)油劑達(dá)到較高的驅(qū)油效率;③由于毛細(xì)管吸滲作用

33、得到改善而使油層掃油范圍擴(kuò)大，水、油的流動(dòng)性保持平衡。,混相驅(qū)油技術(shù),國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),,(2)二氧化碳易溶于水，在此前提下，可以起到如下作用: ①水的粘度有所增加，注入粘度較高時(shí)，水的流動(dòng)性可降低，從而水、油粘度比例可以隨著油的流動(dòng)性增大而變小: ②二氧化碳水溶液能與巖石碳酸鹽成分起反應(yīng)，并能使其溶解，這時(shí)，儲(chǔ)集層滲透率提高，注入井的吸收能力增強(qiáng); ③降低油水界面的表面張力，從而驅(qū)油效率提高。 (

34、3)二氧化碳對(duì)油、水相對(duì)滲透率曲線特征起到很好的影響(最終使殘余油飽和度降低)。 (4)二氧化碳可促進(jìn)原油中輕質(zhì)烴類(lèi)(C2-C30)被抽提出來(lái)，從而同樣可使殘余油飽和度降低。,混相驅(qū)油技術(shù),國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),(5)在一定條件下，根據(jù)原油成分、溫度和壓力，二氧化碳具有無(wú)限制地與原油混相的能力，實(shí)際上可以達(dá)到很好的驅(qū)油的目的。 (6)二氧化碳在油、水中的擴(kuò)散系數(shù)高，擴(kuò)散作用可使二氧化碳本身重新分配和相系統(tǒng)平衡狀態(tài)穩(wěn)

35、定。 (7)在注入碳酸水時(shí)，殘余油飽和度可以大大地降低，如果在含水帶內(nèi)，在碳酸水前緣前面會(huì)形成和保持二氧化碳?xì)庥坞x帶。,混相驅(qū)油技術(shù),國(guó)內(nèi)外混相驅(qū)差距與發(fā)展趨勢(shì),4 微生物采油技術(shù),微生物采油(Microbial Enhanced Oil Recovery, MEOR)是利用微生物自身的有益活動(dòng)及其代謝產(chǎn)物作用于油藏和油層流體來(lái)實(shí)現(xiàn)提高原油采收率的一項(xiàng)技術(shù)。微生物菌種和油藏條件的篩選確定是微生物采油技術(shù)中最為重要的兩個(gè)基本因素

36、;而微生物與油藏的適應(yīng)性則是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。微生物提高原油采收率是繼熱力驅(qū)、化學(xué)驅(qū)、聚合物驅(qū)等傳統(tǒng)方法之后的利用微生物的有益活動(dòng)及代謝產(chǎn)物來(lái)提高原油采收率的一項(xiàng)綜合性技術(shù)。與其他三次采油技術(shù)相比,MEOR具有適用范圍廣、工藝簡(jiǎn)單、投資少、見(jiàn)效快、功能多、費(fèi)用低、不損傷油層和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),是目前最具發(fā)展前景的一項(xiàng)提高原油采收率技術(shù)。,發(fā)展概況,微生物采油,1895年，Miyoshi首次記載了微生物作用于烴類(lèi)的現(xiàn)象。1936年,Bastin

37、等又證實(shí)了油層水中存在著硫酸鹽還原菌等生理菌群, 美國(guó)科學(xué)家Beckman同年提出了細(xì)菌采油設(shè)想。Zobell1943年首先申請(qǐng)了把細(xì)菌直接注入地下以提高石油采收率的專利, 1946 年又提出了一套應(yīng)用厭氧硫酸巖還原菌進(jìn)行二次采油的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案。1947 年, Beck 進(jìn)行了首次工業(yè)試驗(yàn)。1953 年,Zobell又用其他類(lèi)型細(xì)菌進(jìn)行提高原油采收率的實(shí)驗(yàn)研究, 此后又進(jìn)行了多方面的研究, 奠定了細(xì)菌采油的基礎(chǔ)。,1954 年, Cot

38、y 等人首次進(jìn)行了微生物采油的礦場(chǎng)試驗(yàn)。從20 世紀(jì)50 年代起, 前蘇聯(lián)和東歐一些國(guó)家也對(duì)MEOR 進(jìn)行深入的研究, 結(jié)果表明MEOR 對(duì)低產(chǎn)井效果很好。20 世紀(jì)70 年代, 波蘭、捷克、羅馬尼亞、蘇聯(lián)和加拿大等國(guó)相繼進(jìn)行了許多礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn), 均取得了較好的成果。1986 年美國(guó)國(guó)家石油和能源研究所(NIPER)選擇位于俄克拉荷馬州的Delawere - Childers 油田開(kāi)展了微生物驅(qū)油礦場(chǎng)先導(dǎo)試驗(yàn)。第一輪試驗(yàn)表明, 所注入的微生

39、物能在地層中生長(zhǎng)繁殖并產(chǎn)生有用的產(chǎn)物, 原油產(chǎn)量提高了13 %以上。在第一輪試驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 他們擴(kuò)大了試驗(yàn)區(qū)塊的面積, 于1990 年6 月在同一油田進(jìn)行了第二輪試驗(yàn), 注微生物后原油產(chǎn)量增加了1916 %。,微生物采油,發(fā)展概況,俄羅斯從1988 年開(kāi)始在Romashkinskoe 油田進(jìn)行通過(guò)激活地下本源微生物提高石油采收率的試驗(yàn)。在對(duì)地層中固有微生物的分析的基礎(chǔ)上, 針對(duì)性的選擇營(yíng)養(yǎng)物和空氣隨注水作業(yè)一起將其注入到油層中。產(chǎn)出液分

40、析表明, 組菌濃度較注前升高, 油井產(chǎn)量也隨之提高。英國(guó)、加拿大、澳大利亞、波蘭等國(guó)也都開(kāi)展了相應(yīng)的研究試驗(yàn)工作。,微生物采油,發(fā)展概況,我國(guó)于1955年開(kāi)始微生物勘探研究。20 世紀(jì)60年代, 勝利油田和新疆油田開(kāi)展過(guò)短期的微生物采油技術(shù)研究工作; 大慶油田在“七五”到“九五”期間的相關(guān)研究和試驗(yàn)取得一定進(jìn)展; 20世紀(jì)80年代末至90年代初, 中國(guó)科學(xué)院與吉林油田合作開(kāi)展單井吞吐技術(shù)研究和試驗(yàn), 一些高校和科研院所單獨(dú)或與油田合作開(kāi)

41、展室內(nèi)研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn); 20世紀(jì)90年代初, 國(guó)外(主要是美國(guó)) 公司為國(guó)內(nèi)微生物采油提供技術(shù)服務(wù), 主要進(jìn)行井筒處理或單井吞吐。微生物采油的大部分現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得成功, 引起了油田重視, 特別是一些進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期的老油田。,發(fā)展概況,微生物采油,微生物采油,微生物的共性,微生物是一切肉眼看不見(jiàn)或看不清楚的微小生物的總稱，它們是一些個(gè)體微小、構(gòu)造簡(jiǎn)單、雜居混生的低等生物。總體上，微生物可以分為屬于原核類(lèi)的細(xì)菌、放線菌等，屬于真核類(lèi)的真菌、原生

42、動(dòng)物等和屬于非細(xì)胞類(lèi)病毒、類(lèi)病毒等三大類(lèi)。由于其體形都非常微小，因而微生物具有以下五大共性。 (1)體積小，表面積大：微生物一般指體長(zhǎng)0.lmm以下的任何生物。一個(gè)典型的球菌的體積僅為1μm3，而其表面積與體積的比值卻非常大。這樣一個(gè)小體積大面積的系統(tǒng)，是微生物與其它大型生物相區(qū)別的關(guān)鍵所在，也是賦予微生物具有五大共性的本質(zhì)和基礎(chǔ)。,微生物采油,(2)吸收多、轉(zhuǎn)化快：微生物可以在很短的時(shí)間內(nèi)分解它自重許多倍的物質(zhì)，發(fā)酵乳糖菌能在

43、1h內(nèi)分解自重1000-10000倍的乳糖，產(chǎn)肌假絲酵母菌合成蛋白質(zhì)的能力比食用牛強(qiáng)10萬(wàn)倍，微生物的這個(gè)特性為其高速生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)，使微生物能夠發(fā)揮“活的化工廠”的作用。 (3)生長(zhǎng)旺、繁殖快：微生物的生長(zhǎng)繁殖速度極高，目前研究最透徹的大腸桿菌(Escherichia coli )的細(xì)胞在合適生長(zhǎng)條件下，每分裂1次的時(shí)間是12.5-20min，若按每20min分裂1次計(jì)算，每晝夜可分裂72次，后

44、代數(shù)為4722366500萬(wàn)億個(gè)。事實(shí)上，由于客觀條件的限制，細(xì)菌指數(shù)分裂速度一般只能維持?jǐn)?shù)小時(shí)，因而在液體培養(yǎng)基中細(xì)菌的濃度一般只能達(dá)到108-109cell/mL。,微生物的共性,微生物采油,(4)適應(yīng)性強(qiáng)，易變異：微生物有非常靈活的適應(yīng)性，即使在惡劣的“極端環(huán)境”條件下，它們亦能存活。大多數(shù)細(xì)菌能在0-96℃的低溫維持生命；海洋深處的一些硫細(xì)菌可在250℃高溫下正常生長(zhǎng)；有些嗜鹽菌能在飽和鹽水中正常生活;耐酸、堿菌可以生長(zhǎng)的酸、堿

45、范圍要比一般生物寬得多;厭氧或兼勝厭氧菌在無(wú)氧或缺氧條件下能夠正常生長(zhǎng)繁殖。由于微生物的個(gè)體一般都是單細(xì)胞、簡(jiǎn)單多細(xì)胞或非細(xì)胞的，通常都是單倍體，加之其繁殖快、數(shù)量多和與外界環(huán)境直接接觸，所以會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量變異的后代。變異的形式最常見(jiàn)的是基因突變，涉及形狀、形態(tài)構(gòu)造、代謝途徑、代謝產(chǎn)物的質(zhì)和量的變異等。,微生物的共性,微生物采油,(5)分布廣、種類(lèi)多：自然界中廣泛地存在和活動(dòng)著種類(lèi)繁多的微生物。就分布而言，微生物的傳播幾乎到了無(wú)

46、孔不入的地步。微生物只怕明火，地球上除了火山的中心區(qū)域外，從土壤圈、水圈、大氣圈直至巖石圈，到處都有微生物的蹤跡;土壤、河流、深海、鹽湖、沙漠、油井、地層中等有大量與其相適應(yīng)的微生物活動(dòng)著。就種類(lèi)而言，微生物種類(lèi)繁多首先反映在它們的種數(shù)多，到目前為止，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)的微生物大約只有10萬(wàn)種，至多不超過(guò)生活在自然界中微生物總數(shù)的10%;其次，微生物的生理代謝類(lèi)型多，分解地球上儲(chǔ)量最豐富天然氣、石油、纖維素等初級(jí)有機(jī)物為微生物所專有;再者，代

47、謝產(chǎn)物種類(lèi)多，微生物究竟能產(chǎn)生多少種類(lèi)的代謝產(chǎn)物，至今仍難統(tǒng)計(jì).,微生物的共性,微生物采油,采油微生物的特點(diǎn),采油微生物是油田開(kāi)采中所使用的、以提高采收率為目的的微生物。因此，采油微生物仍然具有普通微生物的五大共性。此外，要達(dá)到提高采收率的要求，采油微生物至少還應(yīng)該具有以下三個(gè)特點(diǎn): 1)能夠在油藏條件下旺盛地生長(zhǎng)繁殖。微生物在油藏條件下存活、生長(zhǎng)與繁殖是微生物提高采收率的前提條件。因此，所應(yīng)用的微生物必須適應(yīng)油藏的礦物巖性，油

48、藏溫度，地層壓力，·地層流體的性質(zhì)，包括原油性質(zhì)和地層水的性質(zhì)，如礦化度、pH值等。,2)代謝產(chǎn)物能夠有利于提高原油采收率。代謝產(chǎn)物的類(lèi)型和產(chǎn)量始終是微生物提高采收率最為重要的涅茹出。雖然微生物的代說(shuō)擠物十分復(fù)雜，但從提高采收率的角度，代謝產(chǎn)物的類(lèi)型為:氣體、酸、有機(jī)溶劑、生物表面活性劑、生物聚合物等。微生物的活動(dòng)及各產(chǎn)物的作用見(jiàn)表1.1。 3)能夠與地層的原生菌配伍。除了上述三個(gè)特點(diǎn)外，要充分發(fā)揮微生物采油的潛力，還

49、要求微生物能以石油烴作為其唯一碳源，最理想的是它能夠選擇勝地利用原油中對(duì)粘度影響大的組分作為營(yíng)養(yǎng)源;在油藏中生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中不容易變異、或變異以后的代謝產(chǎn)物仍然是有利于提高原油采收率的組分;另外，所選微生物應(yīng)無(wú)環(huán)境污染問(wèn)題。,微生物采油,采油微生物的特點(diǎn),,微生物采油,采油微生物的特點(diǎn),采油微生物的來(lái)源,微生物采油,在微生物采油中，細(xì)菌是所用的一類(lèi)主要微生物。盡管細(xì)菌種類(lèi)繁多，但其形態(tài)卻比較簡(jiǎn)單，基本上只有球狀、桿狀和螺旋狀三類(lèi)。球狀菌

50、也稱其為球菌，根據(jù)其相互連接的形式可分為單球菌、雙球菌、四鏈球菌、鏈球菌和葡萄糖球菌等;桿狀細(xì)菌也稱其為桿菌，其形態(tài)較球菌復(fù)雜，常有短桿狀、棒桿狀、梭桿狀、分枝狀等;螺旋狀細(xì)菌也稱其為螺旋菌。自然界存在的細(xì)菌中，桿菌最為常見(jiàn)，球菌次之，螺旋菌最少。到目前為止，國(guó)內(nèi)外所應(yīng)用的采油微生物都是自然界中自然生長(zhǎng)的細(xì)菌；而且，絕大多數(shù)是從油井產(chǎn)出液、油田污水或其周?chē)奈勰嘀蟹蛛x篩選出來(lái)的。,微生物采油,采油微生物的來(lái)源,事實(shí)上，就采油微生物的來(lái)源

51、而言，一方面，可以從自然界中廣泛存在的自然生長(zhǎng)的細(xì)菌中分離篩選、扶壯培養(yǎng)來(lái)獲得高效菌，滿足采油的要求；另一方面，可以通過(guò)生物工程、遺傳工程和基因工程的手段，針對(duì)油藏條件來(lái)構(gòu)建采油用工程菌，例如有選擇勝降解作用的稠油降解工程菌、高產(chǎn)大分子量聚合物的調(diào)剖工程菌或菌體自身體積較大的調(diào)剖菌、高產(chǎn)表活劑和酸以及有機(jī)溶劑的驅(qū)油工程菌等。從自然界中分離和培養(yǎng)采油用的高效菌，目前還有大量的工作要做;采油用微生物工程菌目前在國(guó)內(nèi)外都還沒(méi)有得到應(yīng)用。顯然，

52、構(gòu)建工程菌對(duì)微生物采油技術(shù)的意義更為重大，應(yīng)用前景更好。可以認(rèn)為，隨著生物技術(shù)的發(fā)展和采油用微生物工程菌的研究和開(kāi)發(fā)，微生物采油技術(shù)將會(huì)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)期，并在枯竭油藏開(kāi)采中發(fā)揮十分重要的作用。,微生物采油,微生物采油,可以看出，目前用于微生物采油的細(xì)菌種數(shù)并不多。而對(duì)于一個(gè)具體油藏，無(wú)論是篩選自然菌，還是構(gòu)建工程菌，都必須針對(duì)特定油藏條件進(jìn)行。,微生物采油,微生物采油機(jī)理,微生物采油技術(shù)不但包括微生物在油層中的生長(zhǎng)、繁殖和代謝等生物化

53、學(xué)過(guò)程, 而且包括微生物菌體、微生物營(yíng)養(yǎng)液、微生物代謝產(chǎn)物在油層中的運(yùn)移, 以及與巖石、油、氣、水的相互作用引起的巖石、油、氣、水物性的改變。（1）微生物改變?cè)徒M成, 使其變成低粘度原油 微生物以石油中正構(gòu)烷烴作為碳源而生長(zhǎng)繁殖,從而改變?cè)偷奶兼溄M成。微生物不斷老化, 改變石蠟基原油的物理性質(zhì), 影響原油液或固相的平衡, 降低石蠟基原油的臨界溫度和壓力。微生物的增加能大大減少儲(chǔ)層、井眼和設(shè)備表面的原油結(jié)蠟的溫度和壓力。微生

54、物生長(zhǎng)時(shí)釋放出的生物酶, 可降解原油, 使原油碳鏈斷裂, 高碳鏈原油變?yōu)榈吞兼溤? 使重組分減少, 輕質(zhì)組分增加, 凝固點(diǎn)和粘度均可降低,不僅改善原油在油層中的流動(dòng)性, 而且會(huì)使原油品質(zhì)得到改善。,微生物采油,微生物采油機(jī)理,（2）微生物改變驅(qū)油環(huán)境 ①生物表面活性劑 微生物活性劑組分主要為十六烷酸、十七烷酸和十八烷酸, 它能降低油水界面壓力,減小水驅(qū)油毛細(xì)管力, 提高驅(qū)替毛細(xì)管數(shù)。同時(shí)改變油藏巖石潤(rùn)濕性,從親油變成親

55、水, 使吸附在巖石表面上的油膜脫落,油藏殘余油飽和度降低, 從而提高采收率。 ②生物氣 大多數(shù)微生物在代謝過(guò)程中都產(chǎn)生氣體, 如二氧化碳、氫氣、甲烷等, 這些氣體能夠使油層部分增壓并降低原油粘度, 提高原油流動(dòng)能力。溶解巖石中的碳酸鹽, 增加滲透率; 使原油膨脹, 體積增大, 有利于驅(qū)出原油, 增加產(chǎn)量。同時(shí)氣泡的賈敏效應(yīng)還會(huì)增加水流阻力, 提高注入水波及體積。,微生物采油,微生物采油機(jī)理,③酸和有機(jī)溶劑 生物產(chǎn)生的

56、酸主要是相對(duì)低分子質(zhì)量的有機(jī)酸(甲酸, 丙酸) , 也有部分無(wú)機(jī)酸(即硫酸) 。它們能溶解碳酸鹽, 一方面增加孔隙度, 提高滲透率; 另一方面, 釋放二氧化碳, 提高油層壓力, 降低原油粘度, 提高原油流動(dòng)能力。產(chǎn)生的醇、有機(jī)酯等有機(jī)溶劑, 可以改變巖石表面性質(zhì)和原油物理性質(zhì), 使吸附在孔隙巖石表面的原油被釋放出來(lái), 并易于采出地面。④生物聚合物 微生物在油藏高滲透區(qū)的生長(zhǎng)、繁殖及產(chǎn)生聚合物, 使其能夠有選擇地堵塞大孔道,增大

57、掃油系數(shù)和降低水油比。在水驅(qū)中增加水的粘度, 降低水相的流動(dòng)性, 減少指進(jìn)和過(guò)早的水淹,,微生物采油,微生物采油機(jī)理,提高波及系數(shù), 增大掃油效率。在地層中產(chǎn)生的生物聚合物, 能在高滲透地帶控制流度比, 調(diào)整注水油層的吸水剖面, 增大掃油面積, 提高采收率。微生物注入水驅(qū)油層后, 生長(zhǎng)繁殖的菌體和代謝產(chǎn)物與重金屬形成沉淀物, 具有高效堵水作用, 封堵率可達(dá)到99%。 （3）微生物的直接作用通過(guò)在巖石表面上的生長(zhǎng)占據(jù)孔隙空間, 用物理

58、的方法驅(qū)出石油, 改變碳?xì)浠衔锏酿s分。微生物能粘附到巖石表面, 在油膜下生長(zhǎng), 最后把油膜推開(kāi),使油釋放出來(lái)。,微生物采油,油藏是由固、液、氣三相組成的，每種組成都有可能對(duì)微生物的存活和生長(zhǎng)產(chǎn)生有利或不利的影響。對(duì)微生物在油藏中運(yùn)移、生長(zhǎng)、代謝作用及產(chǎn)物而言，其主要的影響因素有礦物的組成及性質(zhì)，孔隙度和滲透率，地層壓力，流體的溫度、pH、礦化度，原油性質(zhì)，殘余油飽和度等，這些因素都會(huì)進(jìn)一步影響到微生物提高采收率的最終效果。,油藏條件,

59、1)地層礦物 油藏的固相主要由各種巖石和礦物組成，石油主要存儲(chǔ)于由砂巖和碳酸巖組成沉積巖的孔隙或裂隙中。雖然硅酸鹽和碳酸巖對(duì)微生物的活動(dòng)沒(méi)有太大的影響，但這些巖石孔隙中的粘土和其它礦物對(duì)微生物和營(yíng)養(yǎng)物的吸附會(huì)影響微生物在油藏中的運(yùn)移和生長(zhǎng)。粘土礦物、尤其是蒙脫石粘土有很高的陽(yáng)離子交換容量，遇水容易水化膨脹和分散，分散后顆粒的表平面顯負(fù)電，端面顯正電，對(duì)微生物活動(dòng)的影響更大。另外，油藏也是一個(gè)具有很大比表面積的多孔介質(zhì)體系，大的比

60、表面積對(duì)微生物的活動(dòng)亦有直接的影響。,微生物采油,油藏條件,2)孔隙度和滲透率 孔隙度和滲透率對(duì)細(xì)菌活動(dòng)的影響反映在兩個(gè)方面。一是對(duì)細(xì)菌運(yùn)移的影響，總體來(lái)說(shuō)，細(xì)菌菌體的大小一般為長(zhǎng)0.5-10.0μm，寬0.5-2.Oμm，這意味著孔喉尺寸小于0.5μm、滲透率小于75×10-3μm2時(shí)會(huì)阻礙細(xì)菌在孔隙中的運(yùn)移;二是對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)速率和菌體大小的影響，以毛細(xì)管模擬巖石孔隙的實(shí)驗(yàn)表明，毛細(xì)管尺寸減小時(shí)，細(xì)菌生長(zhǎng)速率和菌體大小

61、也減小。一般認(rèn)為，孔隙尺寸應(yīng)在1.0μm以上，滲透率應(yīng)在1OO×10-3μm2以上。,微生物采油,油藏條件,微生物采油,油藏條件,3)地層壓力 與其它因素相比，壓力對(duì)細(xì)菌的活動(dòng)影響較小。對(duì)大多數(shù)自然界中存在的細(xì)菌，10-20MPa一般不影響微生物生長(zhǎng)。高壓不是主要問(wèn)題，在30MPa微生物生存很好，當(dāng)壓力達(dá)到50Mpa以上時(shí)對(duì)微生物生存有害。但是單厭氧菌在140MPa下能培養(yǎng)成活，在180MPa時(shí)能催活(becataly

62、stically active)。,4)溫度 對(duì)采油微生物而言，在所有的影響因素中，溫度是最為重要的一個(gè)因素。高溫會(huì)引起微生物生長(zhǎng)緩慢，甚至導(dǎo)致其死亡。雖然某些微生物在可以低到-24℃或高達(dá)104℃溫度下存活，但它們不一定能滿足采油微生物的要求，即在油藏條件下能與地層原生菌配伍、正常生長(zhǎng)繁殖并代謝有利于提高采收率的產(chǎn)物。對(duì)高溫油藏，應(yīng)用兼性厭氧嗜熱菌是解決這個(gè)問(wèn)題的一條途徑。,微生物采油,油藏條件,,微生物采油,就目前的應(yīng)用情況

63、來(lái)看，對(duì)油層溫度高于75℃的油藏，應(yīng)用的微生物應(yīng)該是經(jīng)過(guò)專門(mén)篩選和研究的嗜熱菌。不同微生物的耐溫能力不同，其生長(zhǎng)、繁殖需要有一定的溫度范圍。表1.4為微生物生長(zhǎng)的溫度范圍。,油藏條件,微生物采油,5)原油性質(zhì) 原油的性質(zhì)是又一個(gè)對(duì)采油微生物有重要影響的因素。原油性質(zhì)對(duì)微生物的影響來(lái)源于兩個(gè)方面。一方面是原油中易揮發(fā)的輕質(zhì)組分對(duì)微生物的毒性，一般認(rèn)為，原油中碳數(shù)少于10個(gè)的烷烴都可能會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒性，毒性的大小因微生物種類(lèi)的不同

64、而異;另一方面，原油中的瀝青等重質(zhì)組分亦對(duì)微生物的活動(dòng)不利。通常以原油的。重度(相對(duì)密度)來(lái)反映原油性質(zhì)，它反映了原油中重質(zhì)組分的多少，小于18的原油被認(rèn)為是重質(zhì)油或稠油。對(duì)于這類(lèi)稠油，應(yīng)該有針對(duì)性地篩選能利用大分子烴或非烴化合物的菌種。,油藏條件,微生物采油,6)礦化度 水是采油微生物生長(zhǎng)繁殖的介質(zhì)環(huán)境，與其它生物一樣，一定量的礦物質(zhì)在微生物生長(zhǎng)體系中充當(dāng)無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物，礦物質(zhì)的類(lèi)型和含量在很大程度上控制著微生物的生長(zhǎng)形態(tài)和代謝產(chǎn)

65、物的類(lèi)型以及產(chǎn)量。地層水的礦化度一般都比較高，包括許多種鹽類(lèi)，其中90%以上為NaCl。除了油藏溫度和原油性質(zhì)外，礦化度是影響采油微生物活動(dòng)的一個(gè)十分重要因素。礦化度對(duì)微生物的影響不僅反映在其高低上，礦化度過(guò)高對(duì)微生物生長(zhǎng)不利。同時(shí)也反映在礦物質(zhì)離子的類(lèi)型和組成上，組成的改變可能會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖、代謝機(jī)制和代謝產(chǎn)物的類(lèi)型，如地層中缺氮、磷也不利于微生物生長(zhǎng)。因此，采油微生物菌種篩選出來(lái)后，應(yīng)該在所應(yīng)用油藏區(qū)塊的地層水條件下再進(jìn)行培

66、養(yǎng)試驗(yàn)，進(jìn)一步考察其生長(zhǎng)繁殖速率、與提高采收率有關(guān)的代謝產(chǎn)物類(lèi)型和產(chǎn)量以及菌種傳代和變異等。,油藏條件,微生物采油,7)可溶性物質(zhì) 作為營(yíng)養(yǎng)物，普遍來(lái)說(shuō)，微生物生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)C, N, P. S, Fe, Mg,K, Ca的需求量較大，而對(duì)Zn、Co、Ni、Na、W、Mo、Se、Co等需求量較小(一般低于10-4M)。地層水中除了大量的NaCl外，還溶解有許多種其它可溶性鹽類(lèi)物質(zhì)，它們可以作為微生物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。但其濃度太

67、大時(shí)會(huì)對(duì)微生物的生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生不利的影響、甚至?xí)?duì)微生物造成毒性。所以，即使是同一種細(xì)菌，在不同的地層水中也可能會(huì)有不同的生長(zhǎng)形態(tài)。,油藏條件,微生物采油,8)重金屬 油藏流體中一般都有重金屬存在，如Cu2+,Fe3+,Zn2+等。大部分油藏中重金屬的濃度不高(ppm級(jí))，還不至于對(duì)微生物造成毒性，但重金屬的存在會(huì)對(duì)微生物生長(zhǎng)速率和代謝機(jī)制產(chǎn)生影響，這種影響大小與菌種，其它環(huán)境條件如溫度、pH、礦化度等有關(guān)。同樣地，采油微生物菌種

68、篩選出來(lái)后，應(yīng)該做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)分析。9)水的活度 水是微生物存活及生長(zhǎng)及的介質(zhì)，水中的溶質(zhì)直接影響微生物的生長(zhǎng)過(guò)程。隨著水中溶質(zhì)濃度增加，水的活度降低。,油藏條件,微生物采油,10)pH pH是影響微生物生長(zhǎng)和代謝的一個(gè)生物化學(xué)因素。一般地，微生物能夠在pH為4.0-9.0的范圍內(nèi)正常生長(zhǎng)，大多數(shù)油藏pH在6.0-8.0范圍內(nèi)，自然界的微生物一般能夠滿足這個(gè)要求。對(duì)特殊油藏，應(yīng)該專門(mén)篩選開(kāi)發(fā)嗜酸或嗜堿菌。11)殘余油