以烃为碳源的微生物驱油微观机理探索研究

在大庆油田油藏条件下，对所筛选的以石油烃为唯一碳源的兼性厌氧菌种(U1-6)，在微观模型上进行了驱油实验，并探索性地研究了微生物驱油机理。研究结果表明，微生物因迁移作用布及整个微观孔隙，在油水界面上生长、繁殖，降解重质原油，改善原油流动性质，同时产生具有界面活性的代谢产物；通过乳化、润湿性反转以及微生物在位繁殖效应等综合作用，使得孔隙中的未动油被启动、油膜被剥离，并在大孔隙中聚并，随着后续水驱被驱出，达到提高采收率的目的。     

1-丁基-3-甲基咪唑表面活性离子液体的界面膨胀流变行为研究

研究了1-丁基-3-甲基咪唑十二烷基硫酸盐([bmim][DS])和1-丁基-3-甲基咪唑二(2-乙基己基)磺基琥珀酸酯盐([bmin][AOT]两种表面活性离子液体在正庚烷/水界面的动态界面张力和膨胀特性。比较了[bmim][DS]或[bmin][AOT]和传统表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)或二(2-乙基己基)磺基琥珀酸酯钠(Na[AOT])之间的膨胀弹性,并且考察了1-丁基-3-甲基咪唑阳离子之间静电相互作用对界面膜特性的影响。另外,通过对比[bmim][DS]和[bmim][AOT]在不同浓度下的膨胀弹性,验证了烷基链数量的改变对界面膨胀流变行为的影响。     

大庆头台油田微生物驱油先导性矿场试验室内评价研究

选定进行微生物先导性矿场试验的大庆头台油田,有效孔隙度11.5%,平均渗透率0.125μm2,油层温度60～65℃,原油含蜡25%,凝固点31.5℃,地下粘度4.0mPap·s,地面密度0.8624t/m3,地层水矿化度627mg/L,pH值7～8。对筛选出的多株采油菌进行了室内评价,结果表明:6个菌种(P24,SHB,X2,RB,A白,AQ)在65℃下与头台原油共同发酵后,原油中轻组分增加,按参数∑C21/∑C22计算的增加率为41.0%～97.0%,以X2(97.0%)和SHB(94.0%)为最高;原油粘度(48.9mPa·s)下降17.7%～44.2%,以A白(44.2%)和SHB(41.5%)下降最多;发酵液pH值由7.0降至5.0～6.0,发酵液与原油间的界面张力(35.6mN/m)下降56.8%～66.3%;5个菌种(SHB,X2,P24,U1 6,A白)在45～65℃下都能生长,菌数达108～1010个/mL以上;7种菌(以上5种及AU1,5号)尺寸最大为1.2～2.4μm,与头台油藏的渗透率相适应;在渗透率0.559,0.581,0.590μm2的2个均质、1个非均质人造岩心上,水驱之后(水驱采收率33.1%,36.5%,53.6%)注入菌数为107～108个/mL的菌液0.3PV,继续水驱,流出液菌数为108～109个/mL,采收率提高6.08%,5.81%,4.60%,平均为5.81%。图2表6参5。     

产酸微生物作用大庆原油改善化学驱效果研究

从大庆油层水中筛选出短短芽孢杆菌HT和蜡状芽孢杆菌HP，在兼性厌氧条件下，利用原油烃为唯一碳源，降解原油中重质成分，尤其是高碳链（20碳以上）饱和烃，产生大量的胞外有机酸，可使原油酸值平均升高10倍以上．微生物作用原油后，产生的大量有机酸，在碱性条件下能与合成表面活性剂产生很好的协同作用，使微生物作用后原油与现有三元复合体系形成更低的界面张力，平均比未作用原油体系界面张力降低一个数量级，达到10^-4mN／m数量级．室内天然岩心驱油评价结果表明，微生物一三元复合驱结合可比单独三元复合驱驱油效率增加近10％（OOIP）．这一技术对大庆主力油田提高可采储量将会发挥巨大的作用．     

古龙1号乳液体系研制及性能评价

为了进一步提高松辽盆地古龙页岩油采收率,依据古龙页岩储层特征和原油性质,基于表面活性剂与原油形成微乳液的相态理论和稠化剂分子构效关系,设计出易于在油水界面分布的耐温表面活性剂分子、具有大体积基团、刚性基团的稠化剂分子,合成出具有优良界面性能的耐高温表面活性剂和用于压裂携砂的耐高温稠化剂,研发出适合于古龙页岩油开发的古龙1号乳液体系。性能评价结果表明：古龙1号乳液体系兼具携砂造缝和驱洗作用,与古龙页岩油可形成中相微乳液,其粒径为纳米级别,与页岩的孔喉具有较好的配伍性,提升了扩散混溶效果,显著增强了渗吸洗油能力,渗吸实验最终洗油效率为54.6%。同时,压驱实验也表明该体系还具有多轮次返排能力,5轮次返排后总采收率可达58.17%。研究成果为古龙页岩油的高质量开发提供重要的理论技术支撑。     

大庆油田三元复合驱液与储层岩心反应性研究

三元复合驱技术能够显著提高石油的采收率,但在生产过程中,三元复合注入液易与储层岩心反应并结垢,造成井下堵塞,采收率降低。因此,研究了三元复合驱液在储层中的溶、运、堵规律。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、偏光显微镜(PM)、环境扫描电镜(ESEM)及X射线能谱仪(EDS)测试手段,分析了大庆油田储层岩心与三元复合驱液作用的反应过程,并通过反应动力学计算得到了相应的Si、Al溶出动力学方程。结果显示,南五区、杏树岗、喇嘛甸岩心碱溶50天后,分别生成钠长石、黝方石、铵长石,Si溶出量约为Al的3~4倍,Al的动力学方程为幂函数形式。建议将强碱物质NaOH改为钾或钙性碱物质。     

短短芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌采油机理及其在大庆特低渗透油藏的应用

针对大庆外围朝阳沟油田储集层和油水特性，筛选出短短芽孢杆菌（Brevibacillus brevis）和蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）作为采油菌种。实验结果表明，实验菌株作用原油烃时只降解高碳链（C20以上）饱和烷烃，降解途径以氧化降解为主，代谢产物以饱和烷基酸为主，没有低碳饱和烷烃的生成。实验菌种性能评价结果表明：微生物作用后界面张力下降50％左右，产生多种有机酸；微生物可选择性降解原油中某些中—高碳数烷烃，使原油中的长链烷烃含量相对减少，短链烃含量相对增加，原油黏度下降40％左右，含蜡量、含胶量下降，流变性得到改善。物理模拟驱油实验表明微生物提高采收率幅度可达到6．7％。应用短短芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌等菌种在大庆朝阳沟特低渗透油田开展的微生物单井吞吐试验和微生物驱油矿场试验取得了理想效果。图7表4参22     

特低渗油藏微生物矿场试验效果评价

大庆外围朝阳沟油田 2 0 0 2年 8～ 9月在 13口油井进行了微生物吞吐采油现场试验。所用菌种为兼性厌氧混合菌。 13口井的油层按渗透率分为 3类 ,Ⅰ类 6口 ,18.2× 10 -3 μm2 ,Ⅱ类 4口 ,8.2× 10 -3 μm2 ,Ⅲ类 3口 ,4 .5×10 -3 μm2 。单井菌液注入量为 0 .9～ 3.0t,注菌后关井 5～ 7d(一口井关井 2 0d)。原油与菌种作用后正构烷烃分布移向低碳数方向 ,粘度 剪切速率曲线大幅度下移。跟踪检测的 3口试验井 ,注菌后产出的原油含蜡、含胶、油水界面张力分别由 2 7%～ 4 0 %、18%～ 2 2 %、32～ 36mN/m降至 17%～ 15 %、11%～ 16 %、14～ 17mN/m ,产出水中有机酸含量由 5 0～ 6 5mg/L增至 10 9～ 138mg/L ,其中一口井注菌 2 0和 15 0d天后采出水中菌数为 10 7和 10 5个 /mL ,室内实验表明在注入营养物后地层的微生物可继续生长繁殖。现场试验结果表明 ,5口Ⅰ类地层井微生物吞吐采油效果 (增油减水 )良好 ,3口Ⅱ类地层井和 2口Ⅲ类地层井效果差但仍有效。对 3口井无效的原因作了分析。图 2表 5参 2     

短短芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌降解原油烃机制研究

研究了短短芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌两株微生物采油菌作用于石油烃的机理,原油经两株菌种作用以后,高碳链饱和烃的相对含量降低,低碳链饱和烃的相对含量则相应增加,∑nC₂₁^-/∑nC₂₂⁺值由原来的1.35分别升高到1.73和1.87;Pr/nC₂₇与Ph/nC₂₈值分别增加19.0%、17.9%和9.5%、23.1%,而Pr/nC₁₇与Ph/nC₁₈值在微生物作用前后几乎没有变化.表明短短芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌作用原油烃时只降解高碳链饱和烷烃,同时无低碳饱和烷烃的生成.微生物作用前后原油中非烃的红外光谱分析也同样表明,有一定量的羧酸生成.采用气相色谱-质谱方法,对油样提取物中微生物产生的酸、醇、酮等物质进行了分析研究,两株菌产酸以饱和烷基酸为主,尤其以直链饱和烷基酸居多,同时也生成一定量的环烷、烯基酸和少量的芳基酸.可以推断,短短芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌对大庆原油的降解以氧化降解为主要途径,存在一种非常规的次末端氧化,同时兼有末端氧化和双末端氧化,生成单脂肪酸、羟基脂肪酸和二羧酸.     

新型表面活性离子液体聚集行为的研究进展

基于离子液体的可设计性与功能化,综述了近年来出现的新型表面活性离子液体的结构、性能、聚集行为及其应用的效果,主要包括两性表面活性离子液体、响应型表面活性离子液体、手性表面活性离子液体等。