利用原油色谱参数监测调控微生物单井吞吐的方法与流程

本发明属于三次采油，具体涉及一种利用原油色谱参数监测调控微生物单井吞吐的方法。

背景技术：

1、微生物单井吞吐技术是向单井油层中注入采油功能微生物和/或激活剂体系，利用油藏环境下采油功能微生物的繁殖代谢来提高单井产能的一项技术，它作为一项环境友好、低成本、可持续发展的采油技术，为油田开发提供了新的技术选择，具有广阔的应用前景。微生物吞吐开井生产到一段时间后，油井产量会慢慢减弱，为了进一步挖掘微生物单井吞吐增油的潜力，可以开展微生物二次吞吐甚至微生物多轮次吞吐，从而有效提高单井产能。

2、徐恩金、李牧等在文章“稠油微生物多轮次吞吐技术研究”中公开了吞吐菌种的筛选、评价及微生物单井吞吐现场应用，取得了一定的吞吐效果，但是存在以下缺点和不足：(1)油井利用的吞吐菌种均是经过筛选的外源微生物菌种，须进行地面生产发酵再注入油藏，增加了施工成本；(2)筛选的外源微生物在油藏生态系统中存在与内源微生物是否兼容的问题，缺少对外源微生物的油藏适应性评价；(3)向油藏中注入了营养体系，为外源微生物的繁殖代谢提供营养，但是缺少对营养体系的筛选评价研究；(4)文中以油藏环境下微生物的浓度变化作为二次吞吐的评价指标，当油井吞吐产出液中微生物浓度降到104个/ml后，再实施二轮次微生物吞吐。微生物二次吞吐的判断指标仅与激活微生物的数量相关，而与吞吐菌株激活作用后原油的性质变化结合不密切，缺少在油井生产过程中微生物与原油作用效果的动态监测。

3、专利申请号为201811119953.4，发明名称为“一种内源微生物单井吞吐采油的方法”的中国专利申请，其公开了一种提高内源微生物单井吞吐产量的方法，包括以下步骤：试验油井的筛选；激活剂的筛选；激活剂注入量的确定；关井时间的确定；现场试验及试验效果的评价。主要针对不同油层温度分别进行内源激活剂的筛选，因此筛选出的激活剂配方能够有效地激活试验油井不同油层内的内源微生物。该方法存在以下缺点：(1)不同油藏中内源微生物的丰富度不同，有的油藏中内源微生物匮乏，难以有效激活，从而限制了利用内源微生物进行单井吞吐采油的应用；(2)利用乳化指数和菌浓作为油藏内源微生物激活效果的主要评价指标，但是缺少激活后油藏内源微生物的物理模拟驱油研究，导致无法有效判断注入微生物在油藏环境中的驱油潜力，增加了现场吞吐实施的风险；(3)缺失目标油井的微生物二次吞吐评价指标及吞吐调整方案，因此无法进行后续现场吞吐试验。

4、此外，现场通常根据油井中增油量、含水率等指标变化来确定是否开展微生物二轮次吞吐。当微生物单井吞吐实施后油井无显著增油效果、含水率上升接近实施之前数值的时候，再决定开展微生物二轮次吞吐。该动态监测调控对于微生物吞吐转周具有严重滞后性，使得油井较长时间内处于低速采油期，难以有效发挥油井生产的最佳效益。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种利用原油色谱参数监测调控微生物单井吞吐的方法。本发明实施工艺简单，针对性强，可控性好，有效地提高了微生物采油技术在单井吞吐中的应用效果。

2、本发明充分利用微生物对原油的作用特性，通过原油全烃色谱数据分析，筛选反映原油成分变化规律的不同碳数的标志物，然后以标志物的色谱峰面积比值作为标志性参数来确定微生物单井吞吐的最佳焖井时间和最佳开井时间，并根标志性参数据监测结果调控微生物单井吞吐，是一种快速、有效、灵敏的表征微生物吞吐效果并预测二次吞吐调整的新方法。

3、本发明公开的一种利用原油色谱参数监测调控微生物单井吞吐的方法，包括以下步骤，但不限于以下步骤：

4、首先，筛选合适的油井；

5、然后，根据油井中采油功能微生物的激活情况，确定是否补加采油功能微生物，并通过室内物模驱油实验确定激活微生物的采油潜力；

6、然后，将激活微生物作用后的原油进行全烃气相色谱分析，通过对比选择出表征微生物特异性降解的标志性组分，将五个之内的碳数小于20的标志性组分色谱峰面积之和与c1至c30组分色谱峰总面积之和相互对比，得到反映采油微生物对油井原油有效作用的参数；

7、在此基础之上，在微生物吞吐现场中根据焖井时间与原油标志性色谱参数之间的关系优化确定最佳焖井时间；

8、焖井结束，油井开井生产后，通过生产时间与原油标志性色谱参数之间的关联特征，确定接下来的单井措施调整，进一步提高微生物单井吞吐效果。

9、技术方案：利用原油色谱参数监测调控微生物单井吞吐的方法，包括以下步骤：

10、(1)、筛选油井；

11、(2)、筛选适合采油功能微生物生长的激活剂体系；

12、(3)、开展室内物模驱油试验，确定激活后的采油功能微生物的驱油效果；

13、(4)、取经过步骤(2)筛选的激活剂体系激活后的油井的原油进行全烃气相色谱分析，得到反映采油微生物对油井原油有效作用的参数；

14、(5)、确定焖井时间与反映采油微生物对油井原油有效作用的参数之间的关系；

15、(6)、确定生产时间与反映采油微生物对油井原油有效作用的参数之间的关系；

16、(7)、根据步骤(5)确定的焖井时间、步骤(6)确定的生产时间对油井进行调整，然后根据油井监测结果调整二次微生物吞吐。

17、进一步地，步骤(1)中油井筛选的标准为：油藏温度＜100℃，渗透率＞10×10-3μm2、地层水矿化度＜80000mg/l、原油粘度＜10000mpa.s，同时拥有至少两种采油功能微生物，且微生物浓度≥102copies/ml，所述采油功能微生物为反硝化菌、厌氧杆菌、噬油杆菌、芽孢杆菌、假单胞菌、产碱杆菌、红球菌、短杆菌、迪次氏菌、梭菌中的一种。

18、进一步地，步骤(2)包括以下步骤：

19、(21)通过单因素实验,以激活后微生物浓度为指标，确定能有效激活油井中微生物的碳源、氮源、磷源、生长因子的激活体系组分；

20、(22)通过l934正交实验，选用4因素3水平，以激活后微生物的浓度和采油功能微生物的占比为指标，优化确定有效激活油井中采油功能微生物的最佳激活剂体系，如下表1所示：

21、表1激活剂体系正交试验因素水平表

22、 水平 碳源(g/l) 氮源(g/l) 磷源(g/l) 生长因子(g/l) 1 5 10 1 0.1 2 10 30 3 0.5 3 20 50 5 1

23、其中，激活剂体系含有5～20g/l碳源，10～50g/l氮源，1～5g/l磷源，0.1～1g/l生长因子。

24、更进一步地，步骤(21)中碳源为蔗糖、葡萄糖、糖蜜中的一种。

25、更进一步地，步骤(21)中氮源为谷氨酸钠、硝酸铵、硝酸钠、氯化铵、豆粕水解液、玉米粉水解液、淀粉水解液中的一种。

26、更进一步地，步骤(21)中磷源为多聚磷酸钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸氢二钠中的一种。

27、更进一步地，步骤(21)中生长因子：甲硫氨酸、酵母粉、甘露糖醇、木糖醇、对羟基甲苯、小分子肽中的一种。

28、进一步地，步骤(3)包括以下步骤：

29、(31)、判断步骤(22)中最终确定的最佳激活剂体系的一组试验的微生物浓度，若其微生物的浓度≥108copies/ml，则进入步骤(32)，反之，则结束本次操作；

30、(32)判断步骤(22)中最终确定的最佳激活剂体系的一组试验的采油功能微生物占比，若其≥55％，进入步骤(34)，反之，进入步骤(33)；

31、(33)、向步骤(22)中最终确定的最佳激活剂体系中加入采油功能微生物发酵液，然后对步骤(31)的发酵体系进行再次激活，此时，若采油功能微生物占比≥55％，进入步骤(35)，反之则结束本次操作，

32、其中：该采油功能微生物发酵液中采油微生物浓度为108～109copies/ml；

33、采油功能微生物发酵液与步骤(22)中最终确定的最佳激活剂体系的体积比为(5～20)：100；

34、(34)进行物理模拟驱油实验：

35、(341)、装填岩芯，抽真空饱和地层水，测孔隙度和渗透率参数；

36、(342)、饱和油并计算原始含油饱和度；

37、(343)、一次水驱至岩芯产出液含水95％以上；

38、(344)、注入0.3pv步骤(2)筛选出的激活剂体系，油藏温度下静置培养10～15d；

39、(345)、最后，进行二次水驱至含水100％，计算驱油效果；若原油采收率提高≥15％，则进入步骤(4)，反之，则结束本次操作；

40、(35)进行物理模拟驱油实验：

41、(351)、装填岩芯，抽真空饱和地层水，测孔隙度和渗透率参数；

42、(352)、饱和油并计算原始含油饱和度；

43、(353)、一次水驱至岩芯产出液含水95％以上；

44、(354)、注入0.3pv步骤(2)筛选出的激活剂体系及采油功能微生物发酵液的混合体系，油藏温度下静置培养10～15d；

45、(345)、最后，进行二次水驱至含水100％，计算驱油效果；若原油采收率提高≥15％，则进入步骤(4)，反之，则结束本次操作。

46、近一步地，步骤(4)中的全烃气相色谱分析是指通过原油全烃气相色谱图，筛选确定可以反映采油功能微生物作用后原油成分变化规律的碳数小于20的峰值相对高的五个之内的标志性组分,其具备变化显著、易于鉴别的特征；最后确定能表征油井原油作用效果的参数。

47、更近一步地，表征油井原油作用效果的参数是指五个之内的碳数小于20的峰值相对高的五个之内的标志性组分色谱峰ca、cb、cc、cd、ce面积之和与c1至c30组分峰总面积之和相互对比，得到反映采油微生物对油井原油有效作用的参数：ca+cb+cc+cd+ce/∑c30。

48、进一步地，步骤(5)中所述的焖井时间与反映采油微生物对油井原油有效作用的参数之间关系是指：

49、在微生物吞吐现场的油井中注入步骤(2)筛选的激活剂体系、且焖井使其充分繁殖不同时间，持续监测焖井时间、微生物数量与反映采油微生物对油井原油有效作用的参数ca+cb+cc+cd+ce/∑c30之间的关联特征，根据监测结果优化确定最佳焖井时间，其中焖井时间指标必须同时满足：

50、激活后微生物的浓度≥107copies/ml；

51、ca+cb+cc+cd+ce/∑c30≥20％。

52、更进一步地，在微生物吞吐现场的油井中注入步骤(2)筛选的激活剂体系\激活剂体系+采油功能微生物发酵液的注入量v是按照下述公式计算的：

53、v＝3.14r2hфβ

54、式中：v—激活剂体系的注入量，m3；

55、r—处理半径，m，取值范围为8～10；

56、h—高渗透油层有效厚度，m；

57、ф—油层孔隙度，无量纲；

58、β—用量系数，无量纲，取值范围为0.6～0.8。

59、当ca+cb+cc+cd+ce/∑c30≤5％，表明注入的微生物体系在该油井的实施效果不佳，激活后的微生物与原油的接触效率低，应再进一步研究提高注入体系与原油的接触面积。

60、进一步地，步骤(6)所述的生产时间与反映采油微生物对油井原油有效作用的参数之间的关系是指：

61、在满足上述步骤(5)微生物单井吞吐应用的焖井时间要求后，开井进行生产，

62、然后现场取样持续监测油井生产时间、日增油与色谱参数ca+cb+cc+cd+ce/∑c30之间的关联特征；

63、根据监测结果优化确定最佳生产时间。

64、更进一步地，步骤(6)中，当油井监测标同时满足：单井峰值日增油量≥3t、ca+cb+cc+cd+ce/∑c30＞5％时，维持油井正常生产。

65、进一步地，步骤(7)所述油井动态监测变化结果有三种：

66、(a)吞吐井开井生产时间≤20d、ca+cb+cc+cd+ce/∑c30≤5％时，表明该微生物注入体系不适合现场应用要求，应在进一步研究后获取更适的微生物注入体系；

67、(b)当30d≤吞吐井开井生产时间≤180d、ca+cb+cc+cd+ce/∑c30≤5％时，表明该微生物注入体系适合现场应用要求，具有一定的微生物单井吞吐效果，但是吞吐有效期有待于进步延长，接下来可以通过优化增加焖井时间或者微生物体系注入量等来进一步提高微生物的单井吞吐增油效果；

68、(c)当吞吐井开井生产时间＞180d、ca+cb+cc+cd+ce/∑c30≤5％时，表明该微生物注入体系适合现场应用要求，微生物单井吞吐效果显著，可继续采取原体系注入工艺继续进行微生物二次吞吐的现场应用。

69、本技术文件中：ca+cb+cc+cd+ce/∑c30表示五个之内的碳数小于20的峰值相对高的五个之内的标志性组分色谱峰ca、cb、cc、cd、ce面积之和与c1至c30组分峰总面积之和相互对比。ca+cb+cc+cd+ce表示的可以是1个标志性组分色谱峰或者2个标志性组分色谱峰或者3个标志性组分色谱峰或者4个标志性组分色谱峰或者5个标志性组分色谱峰。

70、与现有技术相比，本发明公开的利用原油色谱参数监测调控微生物单井吞吐的方法，具有如下优点和有益效果：

71、(1)本发明是基于原油全烃气相色谱分析的方法，适用于所有微生物单井吞吐的现场动态监测，具有操作简单，灵敏性高和可靠性强等特点。

72、(2)本发明充分利用微生物的特殊油指纹，不仅可以预测调控了微生物单井吞吐的最佳焖井时间和最佳生产时间，而且根据现场监测效果还可以对接下来的微生物二次吞吐措施做出方向性调整。

73、(3)本发明解决了以往微生物单井吞吐现场监测数据过于偏重间接的生物指标，引起最佳焖井时间和最佳生产时间调控难、二次吞吐调整滞后等问题，本发明采取了直接的生物对原油作用指标，大大提高了现场动态调整的可控性、有效性。