“益生菌”提高难采稠油采收率机理与技术实践

胜利油区大部分稠油油藏已进入中高含水开发阶段,急需转变开发方式。微生物采油技术利用微生物菌体及其生长代谢活动在油藏原位作用原油及储层,针对性解决多轮次热采、低效水驱、深层稠油及敏感稠油等难采稠油油藏开发难题。近5 a在胜利油区针对难采稠油油藏微生物提高采收率技术开展攻关研究,揭示了微生物乳化嗜烃降黏、生物多糖增黏调驱、生物产气助驱、界面改性减阻及改性矿物防膨等5大微生物采油机理,并在此基础上建立了稠油油藏微生物群落基因定量解析、原位嗜烃类驱油功能菌高效激活、生物特征预测生产动态变化及生物场动态调控4项关键技术。研究成果在胜利油区15个低效稠油油藏区块开展现场应用,均取得明显降水增油效果,已提高采收率3%以上。该技术在难采稠油油藏的成功推广证实微生物采油技术在稠油转换开发方式上的巨大应用潜力,是老油田转换开发方式、提质增效的革命性技术,推广前景广阔。     

油藏微生物润湿改性机理研究进展

微生物采油机理包括嗜烃降黏、乳化、润湿、产气等,其中微生物润湿机理为微生物及代谢产物通过对储层界面改性实现提高洗油效率和改善原油渗流能力的目的。总结了现阶段中外对微生物及代谢产物在润湿改性中的作用及微观机理研究进展,提出了微生物采油技术在润湿改性方面需要深化研究的问题及发展方向。目前研究证实微生物菌体、代谢产物都具备不同程度的改变岩石表面润湿性的能力,而引起该现象的原因可能是：①微生物代谢产生的生物类表面活性剂通过清洗机理或覆盖机理吸附在岩石表面,从而改变岩石表面的润湿性;②微生物菌体通过生长繁殖在油水或油固界面上形成一层黏弹性的生物膜,进而完成润湿性改变。由于微生物采油机理具有多机理协同作用的复杂性,微生物润湿改性机理在提高采收率中的贡献及油藏适应性等问题尚未明确。因此需要进一步深化微生物及代谢产物润湿改性机理研究,明确其作用范围、稳定性及油藏适应性,为提高微生物采油现场应用效果提供理论支撑。     

嗜烃乳化菌SL-1与内源菌协同驱油的菌群作用关系研究

为了探究稠油开采过程内-外源菌的协同驱油机理,以嗜烃乳化菌Geobacillus stearothermophilus SL-1作为外源菌,考察了该菌与内源菌群的协同降黏、降烃性能。通过16S rDNA扩增子测序,探讨了内-外源菌的协同作用关系。研究结果表明,添加菌株SL-1后,稠油中的长链烷烃被显著降解,原油黏度降低约79.5%。菌群结构分析表明,菌株SL-1的加入有效激活了烃降解菌、产氢菌等采油功能菌,产气量及甲烷含量升高,同时增强了菌群结构的稳定性,进而有利于采油功能菌代谢性能的发挥。物种相关性分析表明,菌株SL-1与Pseudothermotoga、Coprothermobacter、Gelria等产氢菌呈正相关性,这些物种间的相互协同可推动烃降解及产甲烷等进程,进而有利于提高稠油的采收率。本研究为菌株SL-1在稠油开采中的现场应用提供了理论支撑。     

柴油脱硫菌Rhodococcus sp.的分离及其性质考察

石油产品中的硫经过燃烧以SOx形式排放到大气中,对环境造成了严重的污染。生物脱硫被认为可以有效补充甚至取代传统的加氢脱硫(HDS)。从土壤中分离纯化得到47株菌又经进一步复筛得到7株有明显脱硫效果的菌,最终选出一株降解二苯并噻吩(DBT)的高效菌,经鉴定为红球菌Rhodococcussp.定名为ZY-75。通过正交实验确定该菌株的最佳发酵条件为:温度为30℃,硫源DBT的质量浓度为94.0mg/L,氮源NH4NO3的质量浓度为2.0g/L,碳源甘油的质量浓度为5g/L,培养时间为4d,pH值为7.0。并且初步考察了该菌株对柴油的脱出率,优化其发酵条件后DBT降解率达68%,该菌株对抚顺石油二厂重油催化裂化柴油和南油催化裂化柴油中硫的脱出率分别达到24.50%和31.19%。     

储层残余油生物气化技术现状与展望

油田开发到一定阶段,现有的方法难以进一步提高采收率。为了延长油田的开发寿命,可通过微生物的作用将油层中的残余油转化为甲烷气进一步开采,从而大幅度提高油藏的利用价值。该思路中,残余油转化为甲烷气的转化速度和转化程度是技术的关键。通过分析国内外研究成果,提出了通过调控油藏中微生物活动将残余油转化为甲烷气采出的技术路线。     

埕东油田聚合物配注污水处理技术

聚合物的质量、注氮气中残余氧、泡沫剂、水处理剂、腐蚀产物以及水质都可能是影响泡沫复合驱污水配注聚合物溶液黏度下降的因素。分析表明,埕东油田西区污水中的硫化氢是聚合物溶液黏度快速降低的主要影响因素。室内研究得出结论,利用筛选的菌株可以有效处理该区污水。经生化工艺处理后污水中硫化氢能够完全被清除,而且与进水相比悬浮物和含油都有所降低,出水溶解氧为0.2 mg/L,腐蚀率只有0.010 mm/a。曝气生物氧化配套处理工艺技术,可有效地去除污水中的硫酸盐还原菌及还原性物质,处理后的污水配注聚合物溶液(1 700 mg/L)黏度≥24 mPa.s。     

利用埕东油田西区采油污水配制聚合物溶液研究

为了提高埕东油田西区采油污水配制聚合物溶液的粘度,根据该区污水配制聚合物溶液粘度降低的影响因素和污水的特点,提出了首先采用生物接触氧化工艺去除污水中还原态硫化物,然后采用超滤反渗透工艺降低金属离子的质量浓度,形成了一套采油污水生物接触氧化与超滤反渗透处理集成工艺.通过工艺处理,可以有效降低污水中显著影响聚合物溶液粘度的因素——物质的质量浓度,将污水中还原性硫化物的质量浓度由6mg/L降低为0 mg/L,钠离子的质量浓度由3 541 mg/L降低为248mg/L,镁离子的质量浓度由120 mg/L降低为0 mg/L,用处理后的污水配制的聚合物溶液的粘度达到35 mPa.B,粘度保持率达70％以上,达到现场聚合物驱的生产要求.     

乳化-内部凝胶化工艺制备固定化酵母微胶囊

乳化-内部凝胶化技术可制备粒径可控且分布较均匀的海藻酸钙凝胶微球,其工艺易于放大以实现工业规模生产,因而已被用于蛋白、多肽类药物的缓控释载体和酶的固定化研究。本文提出将乳化-内部凝胶化工艺用于微生物固定化培养的研究,以啤酒酵母S.cerevisiae BY4741为模型,重点考察了乳化-内部凝胶化工艺过程相关参数对微生物活性的影响规律,发现酸是影响其活性的主要因素。因此,从内部凝胶化的原理入手,确定了适合微生物包埋的工艺条件,制备过程中微生物活性可保持77.0%,凝胶微球体积产率93.5%。进而制备载细胞海藻酸钠-壳聚糖微胶囊(AC微胶囊),考察AC微胶囊固定化培养过程中啤酒酵母的生长动力学,结果表明：在细胞增殖过程中,微胶囊形态保持良好,酵母菌的生长动力学明显优于游离培养组。因此,乳化-内部凝胶化工艺有望成为规模化微生物固定化培养和生产的新技术。     

纤维蛋白原在微胶囊表面的吸附行为

Alginate-chitosan-alginate (ACA) microcapsules have been widely studied as devices for the immuno-isolation and transplantation of living cells.However, long-term survival of the micro-encapsulated cell grafts and thus their potential clinical applications are hampered by the pericapsular fibrotic overgrowth induced by adsorbed protein.In this study, the adsorption behavior of plasma fibrinogen (Fgn) onto ACA microcapsules was studied by using the batch technique.The results showed that the equilibrium time for the adsorption was 24 h.The adsorption of Fgn onto ACA microcapsules fitted very well with Freundlich isotherm, which was indicative of multilayer adsorption.The kinetic experimental data correlated well with the second-order kinetic model,indicating that chemical sorption was the rate-limiting step.The effects of pH and ionic strength on the adsorption were also studied to interpret the mechanism of adsorption.It was found that the amount of adsorbed Fgn decreased with increasing pH in the range of 4.9—7.4.At pH 7.4, the amount of adsorbed Fgn increased with increasing NaCl concentration, and then decreased with further increase in NaCl concentration.At pH 6.0, the amount of adsorbed Fgn decreased with increasing NaCl concentration, indicating that electrostatic interaction was one of the main interactions between Fgn and ACA microcapsules and the positively charged chitosans which was not sufficiently neutralized on the surface of microcapsules induced the adsorption.     

多糖生物聚合物在油田中的应用现状

总结了石油开采领域普遍应用的生物聚合物如瓜尔胶、黄原胶、纤维素和硬葡聚糖等及其衍生物的结构和流变性能,展示了其作为添加剂应用于钻井液、压裂液、驱替液和封堵剂的相关效果,阐述了它们的物化性质和性能之间的相关性,并且浅析了几种具备良好应用前景的新型多糖生物聚合物。指出了未来油田专用型生物聚合物的发展方向,包括针对生物聚合物的结构进行修饰改性和开发新型多糖生物聚合物,旨在为后期开发经济实用的生物聚合物提供一定的参考。