一种辅助微生物驱的调剖聚合物的筛选方法与流程

本发明属于微生物生物技术和石油微生物
技术领域：
，更具体地，涉及一种辅助微生物驱的调剖聚合物的筛选方法。
背景技术：
：近些年来，中国各主要油田都开展了不同规模的三次采油技术研究，各油田区块依据油藏特点实施了不同的三次采油技术的现场试验，有代表性的包括聚合物驱油、微生物驱油技术等，都取得了不错的现场应用效果。微生物驱油技术是利用微生物菌体或者微生物的代谢产物与原油或油藏相互作用，提高驱油效率的一种新型三次采油技术。而聚合物调剖驱油技术是使用略高于聚合物驱油浓度的聚合物，并加入少量的延缓型交联剂，使之在地层内驱替的过程中缓慢生成凝胶，然后在后续水驱的作用下由高渗透通道缓慢地向地层深部移动，从而扩大波及体积。然而现阶段，许多三次采油现场试验结果发现，微生物驱或聚合物驱后油藏中仍有一部分可开发的原油残留，究其原因发现，微生物驱或聚合物驱都存在着一些问题，微生物驱不能有效的扩大波及体积，而聚合物驱油也只能改变吸水剖面，稳产的持续性有限，为此，国外的evans和国内的赵福麟等都研究和探讨利用微生物-聚合物联合施工的可行性。通过微生物驱和聚合物驱的联合应用，使聚合物进入油藏的高渗透孔道，形成一定的阻挡屏障，迫使其后续注入的微生物菌液分流进入中、低渗透层段，与地层中的剩余油和以不连续油滴方式残留于地层孔隙间的原油作用，形成可以连续流动的油流，从而被后续注入水驱替出来，实现将扩大波及体积和提高洗油效率两种驱油机理的结合。然而这种设想是建立在微生物与聚合物具有较好配伍性的前提下，微生物的生长和代谢不能受到聚合物的影响，聚合物的流变性和成胶特性也不能受到微生物生长代谢的影响。中国专利申请201310036128.9中提到了微生物与聚合物联合施工的方法，但并不涉及微生物与聚合物配伍性的测试方法。因此，亟需开发一种聚合物与微生物配伍性分析测试的方法。技术实现要素：本发明的目的是提供一种辅助微生物驱的调剖聚合物的筛选方法，通过该方法可以对聚合物调剖辅助微生物驱现场施工中聚合物与微生物配伍性进行分析，从而进一步完善微生物驱与聚合物驱的联合现场施工的方法。为了实现上述目的，本发明提供一种辅助微生物驱的调剖聚合物的筛选方法，该方法包括以下步骤：(1)选择目标微生物菌种及微生物生长培养基，将微生物活化培养至对数初期；(2)将待筛选聚合物及交联剂按照交联比配制为聚合物凝胶；(3)分析聚合物对微生物生长繁殖的影响；筛选出聚合物成胶各时期对微生物稳定期菌量的降低率均低于30％的聚合物；(4)分析聚合物对微生物原油降粘作用的影响；筛选出对微生物降粘能力的降低率低于20％的聚合物；(5)分析聚合物对微生物降解原油速率的影响；筛选出对微生物降解原油速率的降低率低于30％的聚合物；(6)分析聚合物对微生物驱油代谢产物的影响；筛选出对微生物驱油代谢产物的降低率低于40％的聚合物；(7)分析微生物对聚合物成胶时间的影响；筛选出聚合物成胶时间被微生物延长率低于20％的聚合物；(8)分析微生物对聚合物流变性的影响；筛选出聚合物流变性被微生物改变率均低于20％的聚合物；(9)组合驱油性能评价：利用非均质岩心测定单独微生物驱替、单独聚合物驱替以及聚合物调剖后微生物驱替三种条件下的采收率，筛选出聚合物段塞调剖后微生物驱替的采收率比单独微生物驱替和单独聚合物驱替的采收率提高超过5％以上的聚合物。根据本发明，所述分析聚合物对微生物生长繁殖的影响的方法可采用本领域常规方法，优选地，该方法包括：在微生物发酵的初始阶段分别加入聚合物成胶前、成胶后和破胶后的聚合物体系，以及不同浓度的交联剂和聚合物，测定微生物加入聚合物和交联剂后的繁殖情况，制作微生物的生长曲线。制作微生物的生长曲线的方法可以为本领域技术人员公知的各种方法。聚合物成胶各时期对微生物稳定期菌量的降低率均低于30％的含义是指聚合物成胶各时期、各发酵时间点对微生物稳定期菌量的降低率均低于30％。根据本发明，所述分析聚合物对微生物原油降粘作用的影响的方法可采用本领域常规方法，优选地，该方法包括：(1)将微生物发酵液与原油混合，在油藏温度下，振荡培养，向降粘后的原油中加入微量破乳剂，密封加热至60-100℃，离心将油水分离，测定原油粘度，得到原油粘度1；(2)将加入聚合物的微生物发酵液与原油混合，在与步骤(1)相同条件下振荡培养，测定脱水之后的原油粘度，得到原油粘度2；(3)计算原油粘度1和原油粘度2的差值，所述差值与原油粘度1的比值为聚合物对微生物降粘能力的降低率。所述微量通常指质量分数为0.00005-0.005％。根据本发明一种具体实施方式，所述分析聚合物对微生物原油降粘作用的影响的方法包括：将微生物发酵液与原油按照1:1的比例混合，在油藏温度下，120r/min的条件下振荡培养7天，为防止轻质成分挥发，震荡培养过程中加盖密闭性好的硅胶塞，将降粘后的原油中加入质量分数为0.0001％的破乳剂，密封加热到80℃，以16000r/min离心10min将油水分离，用粘度计测定原油粘度3次，取平均值得到原油粘度1；同时将加入一定浓度聚合物的微生物发酵液也与原油1:1的比例混合，在油藏温度下，120r/min的条件下振荡培养7天，测定脱水之后的原油粘度2，计算原油粘度1和原油粘度2的差值，此差值即反映聚合物对微生物降粘作用的影响。根据本发明，所述分析聚合物对微生物降解原油速率的影响的方法可采用本领域常规方法，优选地，该方法包括：(1)将微生物发酵液接种于原油含量为1.5-2.5％的微生物培养基中，在油藏温度下，振荡培养，转移原油和培养基到预先称重的离心杯中，离心除去培养基和菌体，烘干至恒重后称重，计算得出原油降解量并进一步得到微生物每天的原油降解速率1；(2)将加入聚合物的微生物发酵液按照步骤(1)的方法进行测定，得到微生物每天的原油降解速率2；(3)计算原油降解速率1和原油降解速率2的差值，所述差值与原油降解速率1的比值为聚合物对微生物降解原油速率的降低率。根据本发明一种具体实施方式，所述分析聚合物对微生物降解原油速率的影响的方法包括：将微生物发酵液以5％的接种量接种于原油含量为2％的100ml微生物培养基中，在油藏温度下，120r/min的条件下振荡培养7天，转移摇瓶内的所有原油和培养基到预先称重的250ml离心杯中，以8000r/min离心10min，除去培养基和菌体，在40℃温箱烘干到恒重后称重，计算得出离心杯的重量变化1和微生物每天的原油降解速率1；同时也将加入一定浓度聚合物和5％的接种量的微生物接种于原油含量为2％的100ml微生物培养基中，在油藏温度下，120r/min的条件下振荡培养7天，测定培养后原油降解量2和降解速率2，计算重量变化1和重量变化2的差值和降解速率1和降解速率2的差值，此差值即反映聚合物对微生物降解原油的影响。根据本发明，所述分析聚合物对微生物驱油代谢产物的影响的方法可采用本领域常规方法，优选地，该方法包括：测定微生物代谢产生的有助于驱油的代谢产物的量，计算微生物与加入聚合物的微生物产生的有助于驱油的代谢产物的量的差值，所述差值与微生物的代谢产物量的比值为聚合物对微生物驱油代谢产物的降低率。根据本发明一种具体实施方式，所述分析聚合物对微生物驱油代谢产物的影响的方法包括：根据微生物代谢产生的有助于驱油的代谢产物(生物表面活性剂、溶剂、气体)的分析方法，分析微生物与微生物加入1000mg/l聚合物微生物产生的有助于驱油的代谢产物的差值，此差值即为聚合物对微生物驱油代谢产物的影响。根据本发明，所述分析微生物对聚合物成胶时间的影响的方法可采用本领域常规方法，优选地，该包括：(1)按照聚合物成胶的聚交比配制质量浓度为500-2000mg/l的聚合物，混合均匀后放入油藏温度下静置生成凝胶，测定聚合物成胶时间1；(2)测定同样浓度的加入微生物的聚合物的成胶时间2；(3)计算成胶时间1和成胶时间2的差值，所述差值与成胶时间1的比值为聚合物成胶时间被微生物的延长率。根据本发明一种具体实施方式，所述分析微生物对聚合物成胶时间的影响的方法包括：按照聚合物成胶的聚交比配制质量浓度为1000mg/l的聚合物，混合均匀后放入油藏温度下静置生成凝胶，测定聚合物成胶时间1；同时测定1000mg/l的聚合物中加入5％微生物的成胶时间2，比较成胶时间1和成胶时间2的差异，此差异即反映微生物对聚合物成胶时间的影响。根据本发明，所述分析微生物对聚合物流变性的影响的方法可采用本领域常规方法，优选地，该方法包括：(1)按照聚合物成胶的聚交比配制质量浓度为500-2000mg/l的聚合物，混合均匀后放入油藏温度下静置生成凝胶，用流变仪测定凝胶在不同剪切速率下的粘度曲线1；(2)测定同样浓度的加入微生物的聚合物的凝胶在不同剪切速率下的粘度曲线2；(3)比较粘度曲线1和粘度曲线2在各剪切速率条件下粘度的差值，所述差值与粘度曲线1在同一剪切速率下的值的比值为微生物对聚合物流变性的改变率。粘度曲线的差值可理解为同一剪切速率下，粘度曲线1相对应的粘度值与粘度曲线2相对应的粘度值的差值。根据本发明一种具体实施方式，所述分析微生物对聚合物流变性的影响的方法包括：按照聚合物成胶的聚交比配制质量浓度为1000mg/l的聚合物，混合均匀后放入油藏温度下静置生成凝胶，用流变仪测定凝胶在不同剪切速率下的粘度曲线1；同时测定1000mg/l的聚合物中加入5％微生物后的凝胶在不同剪切速率下的粘度曲线2，比较粘度曲线1和粘度曲线2的差异即反映微生物对聚合物流变性的影响。根据本发明，组合驱油性能评价中，聚合物段塞调剖后微生物驱替的采收率比单独微生物驱替和单独聚合物驱替的采收率提高超过5％以上是指聚合物段塞调剖后微生物驱替的采收率比单独微生物驱替和单独聚合物驱替中的最大值还高5％以上。根据本发明，所述微生物菌种为具有微生物采油潜力的微生物菌种或实施微生物采油区块的内源微生物群落；所述微生物生长培养基为具有微生物采油潜力的微生物菌种所适用的培养基或微生物采油实施区块所用的内源微生物群落采油激活剂。根据本发明，所述聚合物为油田聚合物调剖过程中所用的生物聚合物和/或化学聚合物；例如部分水解聚丙烯酰胺。所述交联剂例如为alcl3。根据本发明，优选地，将微生物活化培养至od600＝0.8。本发明所具有的优点和有益效果是提供了一种全面分析聚合物与微生物配伍性的测试方法，该方法进一步规范和完善了聚合物调剖辅助微生物驱油的施工方案，有助于全面分析聚合物与微生物在驱油过程中的兼容性，为微生物驱油选择适合的聚合物调剖提供全面可靠的方法。因此，该方法在油田开发及微生物采油方向具有良好的应用前景。本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。附图说明通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。图1示出了芽孢杆菌(bacillussp.)qb26与聚丙烯酰胺配伍微生物生长曲线。图2示出了芽孢杆菌(bacillussp.)qb26与聚丙烯酰胺配伍聚合物流变性曲线。具体实施方式下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例1本实施例中，微生物选用一株能够乳化和降解原油的芽孢杆菌(bacillussp.)qb26，其保藏号为cgmccno.5250，最适宜生长温度为55℃，16srdna(genbank序列号为jn000303)，与地衣芽孢杆菌baclicuslincheniformismml2501的同源性为99％。芽孢杆菌(bacillussp.)qb26的发酵时间为48h，培养温度为55℃，以120r/min振荡培养，接种量为5％。qb26的发酵培养基为(g/l)：na2hpo40.6，kh2po40.2，nano32，mgso40.3，feso40.02，cacl20.01，ph7.2，121℃灭菌20min。聚合物为北京恒聚公司生产的部分水解聚丙烯酰胺，交联剂为alcl3·6h2o。配制水为矿化度为5000mg/l的nacl溶液。聚合物凝胶的配制按照以下流程配置：质量浓度为1000mg/l的聚丙烯酰胺聚合物中按30:1的聚交比加入交联剂alcl3·6h2o，调节溶液的ph至8，混合均匀后放入55℃恒温箱静止生成弱凝胶。测试步骤1微生物芽孢杆菌qb26分别与成胶过程中的聚合物聚丙烯酰胺复配的生长曲线。在微生物qb26发酵的初始阶段分别加入成胶前、成胶后、破胶后的聚合物体系，测定微生物qb26的繁殖情况。qb26在各体系中的生长情况如图1所示。聚合物成胶前和破胶后对qb26的生长繁殖有轻微影响，成胶前的聚合物降低稳定期菌量约14.8％，破胶后的聚合物降低稳定期菌量约11.4％，成胶的聚合物对菌体的生长基本没有影响，由此可知，该聚合物聚丙烯酰胺成胶各时期对微生物qb26稳定期菌量的降低菌量均少于30％。测试步骤2微生物芽孢杆菌qb26与聚合物聚丙烯酰胺复配原油降粘实验。实验原油采用江苏油田a井油样，脱水脱气后粘度为105.3mpa·s(55℃)。将30ml芽孢杆菌qb26发酵液与30g原油混合，55℃，120r/min的条件下振荡培养7天，将振荡培养后的原油中加入质量分数为0.0001％的破乳剂，密封加热到80℃，以16000r/min离心10min将油水分离，用粘度计测定原油粘度3次，取平均值得到原油粘度1。将加入浓度1000mg/l聚丙烯酰胺的30ml芽孢杆菌q26发酵液与30g原油混合，55℃，120r/min的条件下振荡培养7天，测定脱水之后的原油粘度2。比较原油粘度1和原油粘度2，结果如表1所示，qb26对原油的降粘率达到了68.3％，加入聚丙烯酰胺之后的降粘率也达到了62.7％，由此可知，该聚合物聚丙烯酰胺对qb26降粘能力的降低为8.2％，少于20％。表1芽孢杆菌(bacillussp.)qb26与聚丙烯酰胺配伍降粘效果项目粘度/(mpa·s)降粘率/％原油对照105.3/qb26降粘33.468.3qb26+聚丙烯酰胺降粘39.362.7测试步骤3微生物芽孢杆菌qb26与聚合物聚丙烯酰胺复配原油降解实验。实验原油采用江苏油田a井油样，脱水脱气后粘度为105.3mpa·s(55℃)。将芽孢杆菌qb26发酵液以5％的接种量接种于原油含量为2％的100mlqb26培养基中，55℃，120r/min的条件下振荡培养7天，培养后转移摇瓶内的所有原油和培养基到预先称重的250ml离心杯中，8000r/min离心10min以除去培养基和菌体，在40℃温箱烘干到恒重后称重，计算得出离心杯的重量变化和qb26的降解速率1。将加入浓度1000mg/l聚合物和5％的接种量的微生物接种于原油含量为2％的100mlqb26培养基中，55℃，120r/min的条件下振荡培养7天，按同样方法测定培养后原油降解量和降解速率2。比较降解速率1与降解速率2，结果如表2所示，qb26对原油的降解速率达到了126mg/d，加入聚丙烯酰胺之后的降解速率也达到了115mg/d，由此可知，该聚合物聚丙烯酰胺对qb26降解能力的降低为8.7％，少于30％。表2芽孢杆菌(bacillussp.)qb26与聚丙烯酰胺配伍降解效果项目重量变化，g降解速率，mg/d原油对照0.052/qb26降解0.882126qb26+聚丙烯酰胺降解0.805115测试步骤4微生物芽孢杆菌qb26与聚合物聚丙烯酰胺复配驱油代谢产物实验。芽孢杆菌qb26作用2％的原油能够使原油在整个培养基中呈均匀分散状态，发酵液的表面张力为34.56mn/m，对芽孢杆菌qb26所产表面活性剂的种类进行了定性和定量分析。分析结果芽孢杆菌qb26能够产生脂肽类的表面活性剂，芽孢杆菌qb26脂肽产量达到698mg/l，在qb26的产脂肽培养基中加入质量浓度1000mg/l聚合物聚丙烯酰胺，脂肽的产量为647mg/l，产量降低7.3％，表面张力没有明显的变化(36.56mn/m)，驱油代谢产物产量降低低于40％，这说明聚合物聚丙烯酰胺与芽孢杆菌qb26复配，对合成驱油代谢产物影响很小。测试步骤5微生物芽孢杆菌qb26与聚合物聚丙烯酰胺复配聚合物成胶实验。按照聚丙烯酰胺成胶的聚交比配制质量浓度为1000mg/l的聚丙烯酰胺凝胶，混合均匀后放入油藏温度下静置生成凝胶，测定凝胶成胶时间为2h，同时测定1000mg/l的聚丙烯酰胺中加入5％微生物的成胶时间，也为2h，说明芽孢杆菌qb26对聚丙烯酰胺的成胶时间没有影响。测试步骤6微生物芽孢杆菌qb26与聚合物聚丙烯酰胺复配聚合物流变性实验。按照聚合物聚丙烯酰胺的聚交比配制质量浓度为1000mg/l的聚合物，混合均匀后放入油藏温度下静置生成凝胶，用流变仪测定凝胶在不同剪切速率下的粘度曲线，同时测定1000mg/l的聚合物中加入5％微生物成胶后凝胶在不同剪切速率下的粘度曲线，其结果如图2所示。从图2可以看出，芽孢杆菌qb26对聚合物聚丙烯酰胺的流变性能没有影响。测试步骤7微生物芽孢杆菌qb26与聚合物聚丙烯酰胺复配物理模拟驱油实验。利用胶结岩心研究芽孢杆菌qb26与聚丙烯酰胺复配物理模拟驱油实验，岩心为三层非均质岩心，岩心参数如表3所示，温度为40℃，压力为5mpa，驱替速度为1.0ml/min。表3非均质岩心参数实验步骤：①装填岩心，抽真空2h后饱和地层水；②测定岩心孔隙度、渗透率；③用粘度为105.3mpa·s的原油饱和岩心，出口设背压阀，加压至5mpa并全程保持，计算含油饱和度，老化岩心3d；④一次水驱，注地层水至待产出液含水率达到现场含水率98％，⑤注入0.4pv菌株qb26发酵液或0.4pv聚丙烯酰胺凝胶或先注入0.1pv聚丙烯酰胺凝胶，再注入0.3pv菌株qb26发酵液，空白岩心注入0.4pv地层水，55℃恒温下放置7d；⑥二次水驱，注地层水至待产出液含水率达98％，计算采收率。实验结果如表4所示。表4微生物物理模拟驱油实验结果项目一次水驱采收率(％)最终采收率(％)提高采收率(％)空白均质岩心33.67//qb26发酵液35.0544.319.26聚丙烯酰胺32.4546.0113.56聚丙烯酰胺+qb2634.1754.6220.45从表4可知，0.4pvqb26发酵液能够提高原油采收率9.26％，0.4pv聚丙烯酰胺能够提高原油采收率13.56％，先注入0.1pv聚丙烯酰胺，再注入0.3pvqb26发酵液，采收率进一步提高至20.45％。采收率提高6.89％，大于5％。说明菌株qb26与该聚丙烯酰胺具有良好的配伍性，对驱油具有协同增效的作用。通过以上测试可以发现，微生物芽孢杆菌qb26与聚合物聚丙烯酰胺复配之后，聚丙烯酰胺成胶各时期对芽孢杆菌qb26稳定期菌量的降低均少于30％，聚丙烯酰胺对芽孢杆菌qb26降粘能力的降低均少于20％，聚丙烯酰胺对芽孢杆菌qb26降解能力的降低少于30％，聚丙烯酰胺对芽孢杆菌qb26驱油代谢产物的降低少于40％，芽孢杆菌qb26对聚丙烯酰胺成胶时间的延长均低于20％，芽孢杆菌qb26对聚丙烯酰胺流变性影响均低于20％，聚丙烯酰胺段塞调剖后芽孢杆菌qb26驱替比单独qb26驱替的物理模拟驱油采收率5％以上，说明微生物芽孢杆菌qb26与聚合物聚丙烯酰胺复配具有良好的配伍性。这与实际二者的配伍情况吻合，说明本发明的方法具有合理性和可靠性，能够用于辅助微生物驱的调剖聚合物的筛选。以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。当前第1页12