生物调堵剂、制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生物调堵剂，同时还涉及该生物调堵剂的制备方法和应用，属于 油田化学技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着油田开发进入后期阶段，由于油层存在非均质性，会出现水在油层中突进或 窜流现象，致使油井产水量急剧上升，而产油量迅速下降，尤其是裂缝性油藏凸显此类问 题。裂缝性油藏的构造复杂，储层空间发育分布非均质性，渗透率均值性差，裂缝发育带渗 透率极高，在注水开发期间，生产井与注水井之间或近井地带存在的裂缝极易造成注入水 或地下水沿裂缝突进，使生产井的含水量在短时间内急剧攀升，造成油井水淹，产量快速递 减，严重影响油井的经济效益。目前对于裂缝性油藏，采用高效控水与堵水技术，控制油井 产量递减速度，改善油藏稳产状况及开发效果，是油田开发研究的重点。
[0003] 常规油藏控水技术包括物理方法和化学方法，物理方法是以下封隔器封堵产水层 为主要方式，而化学方法是以凝胶类堵剂进入储层深部调驱，封堵裂缝或大孔道。化学封 堵的效果主要取决于油藏特点、凝胶堵剂性能和地层水性质，但普遍封堵效率低，见效时间 短，尤其当遇到地下水高矿化度、高钙镁离子情况化学堵剂或调剖剂很难见效。
[0004] 生物聚合物具有良好的耐盐、耐剪切特性，但易降解，因此较难应用于调剖堵 水。然而通过外源注入微生物，可将产生生物聚合物的细菌注入地层，使其在高渗透条 带大量繁殖，利用菌体细胞及产出的生物聚合物对高渗透条带起到良好的选择性封堵作 用，从而增加中、低渗透部位吸水量，改变层间油水运动状况，扩大波及体积。例如公开号 CN101131075A的发明专利公开了一种油井微生物调剖堵水方法，包括：在油层产出水中筛 选一株具有调剖能力的、代谢产出生物聚合物的菌种，采用该菌种的发酵液与糖蜜（营养 液）以段塞式、混合式两种注入工艺环套空间注入，其中段塞式注入为：在注入l〇〇m35%糖 蜜过程中穿插注入3个lm3菌液，混合式注入为：在注入100m35%糖蜜过程中均匀注入2% 菌液发酵液，再顶替15m3清水，关井10d。该方法调剖堵水效果好，不影响后续水驱及油水 分离操作，有助于提高原油采收率。又如公告号CN101153267B的发明专利公开了一种采油 微生物粉剂及其使用方法，包括以下质量百分数的组分：微生物菌粉1~4%，酵母粉1~ 10%，蛋白胨〇~6%，糖类物质或蛋白类物质80~98%;所述微生物具有以下一种或多种 活性：降解原油，代谢产生气体（如二氧化碳、甲烷等），代谢产生酸性物质，代谢产生表面 活性剂，代谢产生生物多糖或聚合物，代谢产生其他有助于提高原油采收率的物质；采油井 微生物解堵处理方法详见专利文献。与菌种发酵液相比，该粉剂中含菌浓度高，可减少注入 质量，降低注入成本。但是上述两种方法均要求注入菌种发酵液或稀释液，鉴于地层均质性 较差，注入过程中菌液易沿着大孔道直接突进或窜流到非有效区域，实际应用效果欠佳。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种具有良好耐盐、耐剪切特性且不易降解的生物调堵剂。
[0006] 同时，本发明还提供一种生物调堵剂的制备方法。
[0007] 最后，本发明再提供一种生物调堵剂在原油开采中的应用。
[0008] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
[0009] 生物调堵剂，由以下质量百分数的组分组成：胶囊化菌种干粉5~20%，营养基 0.4~16%，菌量调节剂0. 1~2%，余量为水。
[0010] 所述胶囊化菌种干粉中的菌种具有以下特性：代谢产生生物聚合物和/或生物 表面活性剂，还可兼具以下一种或多种特性：降解原油，代谢产生气体（如二氧化碳、甲烷 等），代谢产生酸性物质，代谢产生其他有助于提高原油采收率的物质，可为好氧或兼性 厌氧菌。本发明中优选野油菜黄单胞菌（购自中国典型培养物保藏中心，菌株保藏编号： CCTCCAB96030,属名：Xanthomonas，种名：campestris，其他保藏单位编号：ATCC9924,保 藏日期：1996年8月10日），该菌株可发酵生产黄原胶，又称黄胶、汉生胶的微生物多糖，是 由D-葡萄糖、D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸按2:2:1组成的多糖类高分子化合物，相对分子 质量在100万以上。
[0011] 所述胶囊化菌种干粉即将菌种干粉包裹于胶囊或微胶囊中，可采用界面聚合法、 油相分离法、溶液分散冷凝法、空气悬浮分散法、溶剂挥发法等胶囊化工艺制备。本发明中 优选溶剂挥发法，可参照如下步骤制备：将水溶性天然或合成高分子材料溶于水中，得到 浓度0. 1~5wt%的水相；将菌种干粉均匀分散在有机溶剂中，得到油相；按照油水体积比 10~20:1将水相加入到油相中，升温（至30~40°C)并搅拌（5~10h)，得到（白色） 乳状液，离心（如在转速1000~3000r/min下离心20min)或过滤（如沉降过滤），取（白 色颗粒）沉淀干燥（冷冻干燥，或用酒精浸泡3~5次后常温烘干），即得。所述水溶性 天然或合成高分子材料为医药领域常见的胶囊或微胶囊用包裹材料，水溶性天然高分子材 料如聚氯乙烯（PVC)、聚乙烯醇（PVA)、聚丙烯酰胺（PAM)等，水溶性合成高分子材料如明 胶、石蜡、水溶性壳聚糖等；优选聚乙烯醇、明胶、水溶性壳聚糖中的任意一种。所述有机溶 剂为二氯甲烷、一氯甲烷、四氯甲烷、石油醚等中的任意一种。所述冷冻干燥的条件为：温 度-80~-60°C，压强0. 005~0.OlPa，冷冻时间5~10h。胶囊化菌种干粉的颗粒粒径可 为0· 1~100μm，优选1~50μm。
[0012] 所述菌种干粉即从菌种发酵液中分离出菌体，与甘油混匀后经冷冻干燥制备，干 粉态是本领域菌种冻存的主要形态。菌种干粉可参照如下步骤制备：将活化的菌种接种至 发酵培养基中发酵培养，发酵培养完毕离心（如在转速3000~10000r/min下离心）或过 滤（如沉降过滤）去清液，取沉积物与甘油按照体积比1:1混合均匀，混合物先于温度4°C 下静置（如60min)，再分别于温度-30°C、_80°C下静置60~120min，干燥（冷冻干燥，或用 酒精浸泡3~5次后常温烘干），即得。所述冷冻干燥的条件为：温度-30°C，压强0. 005~ 0. 01Pa，冷冻时间10~24h。
[0013] 所述营养基包含无机磷酸盐（如磷酸二氢钾、磷酸氢二钠）0.5~1.5%、无机 氮盐（如氯化铵、硝酸铵）〇. 1~0.7%、有机碳源（如糖蜜、葡萄糖）0.5~10%、有机氮 源（如蛋白胨）1~6%等（以上均以质量百分数计），余量为水。优选的，由以下质量百 分数的组分组成：葡萄糖10%，牛肉膏3%，酵母膏1%，磷酸氢二钾（K2HP04)1%，硝酸铵 (ΝΗ4Ν03)0· 5%，余量为水。
[0014] 所述菌量调节剂为双氧水（Η202)。
[0015] 生物调堵剂的制备方法，步骤如下：按照质量百分数准确取各组分，将胶囊化菌种 干粉、营养基、菌量调节剂加入水中，混匀即得。
[0016] 生物调堵剂在原油开采中的应用，具体为在生物调剖解堵方面的应用，可参照如 下步骤操作：依次注入生物调堵剂、隔离液，过顶替清水后关井，即可。
[0017] 所述生物调堵剂、隔离液、清水的注入量分别占注入总量的75~85%、10~20%、 3~5% (体积百分数）。
[0018] 所述生物调堵剂可分两段注入，如第一段注入量占调堵剂注入总量的10~15% (体积百分数），第二段注入量占85~90%。第一段注入的调堵剂由以下质量百分数的组 分组成：胶囊化菌种干粉10~15%，营养基5~10%，菌量调节剂1~1. 5%，余量为水； 优选的，胶囊化菌种干粉12%，营养基8%，菌量调节剂1. 2%，余量为水。第二段注入的调 堵剂由以下质量百分数的组分组成：胶囊化菌种干粉8~12%，营养基6~15%，菌量调节 剂1~1. 5%，余量为水；优选的，胶囊化菌种干粉10%，营养基12%，菌量调节剂1. 5%，余 量为水。当地层水矿化度低于20000mg/L时，可直接注入第二段调堵剂。采用中、低注入速 度，如2~7m3/h，优选4~6m3/h。注入压力不超过地层劈裂压力的80%。其他如隔离液、 清水的注入速度可采用10~15m3/h，压力无要求。
[0019] 所述隔离液由部分水解聚丙烯酰胺与无机金属元素（如锆、铝、铬），或者部分水 解聚丙烯酰胺与有机交联剂（如苯酚与甲醛，或者苯酚与乌洛托品）组成，隔离液可控制菌 种在一定范围内生长。可采用分子量600~1000万、水解度10~15%的部分水解聚丙烯 酰胺。以质量百分数计：（隔离液配方一）部分水解聚丙烯酰胺〇. 5~1. 5%，甲醛0. 5%， 余量为水；（隔离液配方二）部分水解聚丙烯酰胺〇. 5~1. 5 %，苯酚0. 1 %，甲醛0. 2~