（海洋化学专业论文）油藏微生物在多孔介质中的运移过程研究.pdf

油藏微生物在多孔介质中的运移过程研究 摘要 微生物提高采收率技术是一项低成本、不伤害地层、施工方便、环境友好的 三次采油方法，具有很大的发展潜力。无论利用外源微生物，还是利用油藏内源 微生物来提高采收率，微生物在油藏多孔介质中有效地运移与生长是整个微生物 提高采收率技术成功的关键。目前的微生物驱油研究更多的集中在微生物代谢产 物对油、水理化性质的影响方面，而对于菌体在油藏多孔介质环境中的运移、生 长与代谢作用研究较少。 全文通过不同多孔介质模型( 天然岩心、长7 m 的填装岩心管) 的驱替实验 考察了油藏微生物在模拟油藏高温、高压和厌氧条件下的运移与生长作用，确定 了微生物可有效运移的多孔介质渗透率与水力条件，并研究了在微生物可运移的 岩心条件下微生物生长和繁殖对采收率的影响。主要研究结果与结论总结如下： 1 在实验室模拟的油藏高温、厌氧条件下筛选出一株可培养的油藏微生物； 并通过菌种1 6 sr r n a 基因测序方法对其进行初步鉴定；考察了不同温度、盐度 和p h 值对油藏微生物生长的影响，确定了其最优的生长条件；分析了菌种以葡 萄糖为基质时的代谢产物。 沾3 区块水样中微生物群落的m p n 计数分析表明，烃类氧化菌、发酵菌、硫 酸盐还原菌、产甲烷菌和脱氮菌等是油藏中存在的主要微生物群落；利用亨盖特 厌氧操作技术从沾3 区块油藏环境中分离出一株高温发酵细菌a 3 ，属于严格厌 氧菌，呈杆形，长x 宽为3 5 4 0 p m x 0 缸1 0 p m ，革兰氏阴性。生长温度范围 为4 5 7 5 ，最优为5 0 6 5 ；生长盐度范围为5 8 0 9 l i v a c l ，最优1 0 7 0 9 l ) p h 值范围为4 5 9 8 ，最优6 8 。严格厌氧，能代谢葡萄糖产酸和表面活性物 质以及大量气体，能还原硝酸盐为氮气。其1 6 sr r n a 基因的序列对比结果表明 与l t a l o m o n a sb o l i v i e n s i s ( a y 2 4 5 4 4 9 ) 有9 1 相似性。 2 利用处于生长稳定期的菌液进行连续的岩心驱替，考察了不同渗透率岩心 在驱替过程中的岩心渗透率伤害情况。 菌液驱替岩心结果表明，渗透率小于4 0 0 r o d 的岩心中菌体滞留较多，岩心渗 透率伤害大于7 0 ；而大于4 0 0 曲的岩心中，多数菌体可以通过岩心孔隙和喉 道，岩心渗透率伤害小于2 0 ；对于天然岩心的这种驱替过程，驱替速率对于 岩心渗透率降低并没有显著影响。 3 通过向不同渗透率天然岩心注入营养，并在模拟油藏高温高压条件下培养 后，研究了油藏微生物在岩心中生长与繁殖对岩心渗透率的影响。 结果表明营养组分( 葡萄糖和硝酸盐) 可以运移通过岩心以支持岩心内微生 物的生长与繁殖。岩心中的微生物生长与繁殖后，能不同程度地引起岩心渗透率 下降。岩心原始渗透率越大，渗透率下降幅度越小。在较低渗透率( 1 5 m l m i n ) ，茵 体可以运移通过岩心，营养物质可以进入岩心深部。低速的营养注入容易引起入 口出细菌堵塞，菌体不易运移到深部，而提高注入速度不仅入口端不易引起菌体 的堵塞，而且营养物质可以运移至深部以维持微生物的有效生长与繁殖。 5 通过驱油实验评价了微生物生长与繁殖对采收率的影响，优化了驱油参数 ( 培养时间、营养浓度、注入段塞大小) 。 培养时间、营养浓度及注入营养段塞体积对最终的采收率提高有明显的影 响。在营养物质和微生物可以运移的岩心条件下的驱油实验表明，注入0 4 p v 段 塞，葡萄糖浓度l o g 几，培养1 5 2 0 d 是最优条件，可以在水驱基础上采收率提 高幅度约为4 6 ，产表面活性剂和气体是提高采收率的主要贡献因素。这些结 果可以为微生物驱油现场试验的营养体系与注入方案设计提供基础理论依据。 关键词：油藏微生物；多孔介质；微生物运移；渗透率；提高采收率 s t u d i e s0 nt r a n s p o r tp r o c e s so fo i lr e s e r v o i r p o r o u sm e d i u m a b s t r a c t m e o r ( m i c r o b i a l e n h a n c e d o i lr e c o v e r y ) t e c h n o l o g y w a s a c o s t - c f f c e t i v e , n o 如l m 砒l 咖d a i n a g c ，f a c i l i t a t e 协 t j c c l v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l yt m i m ym e 【l l o a , dh a v eag r c = tp o t e n t i a li nf i c l da p p l i c a t i o n e f f e e t i v c l r a m p o r t a n d o w t ho fb a c t e r i ac c l l si np o r o u sm 。d j mh a sb e e nal 哟，t om e o rt e c l m o l o g i e a ls a e e e 女, w h e t h e ru s e d m i c r o o r g a n i s m c x o g c a * l o u so ri n d i g e n o u s i nn , e l l ty 3c o n s i d e r a b l ec f f o r t sh a v eb c a ip u ti n t om ee f f e c to f m i c r o b i a lm e t a b o l i cp r o a u a s0 1 1p h y s i c a la n dc h e m i c i l lp l q 瞄鹤o fo i la n dw 鼬l i t t l ei n f o l m a f i o ne x i s t e d c o n c e r n i n gt h eg r o w t h , n n s p o r ta n dm e t a b o l i s mo fb l l c t 硝ac e l l si n o i lr e s e r v o i re l l v i r o m l l e l f l ：s s o m eo f p h e l l o l l l c n tw c r l s t i l l a o tw e l lt m d e r s l a n d i nt l l i ss t u d i e s , d i s p l a c e m e n te x p e r i m e n t so f d i s t i n c te o r l ：m o d e l si n c l u d i n gn a t u r a ls a n dc o i c s ds m a d p a e k s e o n s m l c t e do u to f u n c o n s o l i d a t e c ls i l i c as a n dp a r t i e l c sw c i ec o n d u c t e dt oe x a m i n et r a n s p o r t ；m dg r o w t hp r o c e s so f o i lr e s e r v o i rm i c r o o r g i s mi np o r o u sm e d i u mu n d e rs i m u l a t e do i lr e s e r v o i rc o n d i t i o n s 蚴t c m p c n 骗h i g h p r e s s u r ea n d o x y g e n ) a n dt od e t e m u n eo d r cp e a m c a b i l i t ya n dh y , t - o d y n a m i cc o n d i t i o nt h a tb a c t e r i ac e l l sc o u l d t r a n s p o r tt h r o u g hp o r o u sm c d i m l lt h ee l f e e l so fm i c r o o r g i s mg r o w t ha n dm u l t i p l i c a t i o no nt h eo i lr e c o v e r e t t i e i c n e yf r o mw a t e r - f l o o d e ds a n d p a e k sw i n v e s t i g a t e du n d e l rat r a n s g o l 恤l cc o c o n d i t i o n t h em a i nr e s u l t s 柚d e o n e l o s i o n s w c i ts u m m l i i z e d a s f o l l o w s ： laf e r m e n tb a c t e r i aw a si s o l a t e du n d e rl a b o r a t o l ys i m u l a t e do i lr e s e r v o i rc o n d i 在o n 咖g b 钯加珥翱n l m l dd o o x y g ) t h es t r a i nw i d e n t i f i c x l 时s e q u e n c i n go f t h e1 6 sr r n a g o n e e f f e c t so f t e i 叩m e ，s a l i n i t ym a dp ho n g r o w t hw c i i i oe x a m i n e da n d 吐| bo p l j l l l t f f l lg r o w l t lc o n d i t i o n sw d e t e r m i n e d m i c r o b i a lm e t a b o l i cp r o d a sw e l t e a n a l y z e d r e s u l t s f r o m t l a c m i n c o u n 拄a l y d s o f m i c r o b i a l e o m m l m i t i e s i n f o r m l l l l o l l w 砒玎o f t l a e b l o c k z h a n - 3s h o w e d t l a n tm a i nm i c r o b i a lp o p u l a t i o n sr e s i d i n gi no nr e s e r v o i ri n c l u d e dt o t a lg r o w t hb a c t e r i a , 坶出曲m m i d i 五鸩 b a e t e 咄f e r m e m h 蚓嘧i a 捌衄疵劬出g b a c t e r i a , 丑i 出出h 嘶c 缸g b a c t e r i a a n d m 矗蛔小川羽，d u c 皿g b a e t l 池t h e s t r a i na 3 删i s o i n t e df r o mp r o d , 蹦lw i i t 盯i nl h cb l o c kz l a a n - 3b yl t l m g a t ca 岫c r o b i co p l _ s i j o n 怔曲n i q i j t g o a - s h 印c ac e l lo f0 6 - 1 o t a m 蛔击越n 眈订柚d3 5 - 4 o 岬i ni c g t h 掣孤叶础蟛吐 v t l l l e 怔m 弘相m mr n n g cf o r g r o w f l a w 4 5 - 7 5 ( 2 ，o p t i m u m g r o w t l l o c c l m e d 5 0 - 6 5 1 3 ；l h e 鞠l 缸i i y 舶啦啪s 5 - $ o g t l n a c l w i t t a f i l l 卵倘m 如a t l o - 7 0 9 ln a c l ；t h eo p t i m u mp hf o r 斟跏t hw 勰6 墨h o w e v c l p , 掣o w 血o c c u r r e db e 柳c p l4 5 - 9 8 a 3w s t r i c t l ym a a c r o b i 岛柚dc o u l du t i l i 跫9 1 c o s c 协p l - o a u c ca , e c l a t e 柚db i 小圈囱d 峨r e d u c cn i t r a t et on 2 o nt h e b a s i so f l 6 sr r n a g e n es e q u e n c e n l y s i s o f t h e m a i n a 3 i t w a s m o s tc l o s e l y i a 地d t o i t a l o r n o n a s b o l i v i e n s t s ( a y 2 4 5 4 4 9 ) w i t has i m i l a r i t yi n d e xo f 9 1 2l 阳, m e l a t a t i o nl i q u i ai ns t a t i o n a l yp h a w c r ce o t i n 邶l yi j e e t e di n t os a n d s t o n e 瞄f o r 缸v c s d 掣曲培曲o p c r m e a b i l i t yr e d u c t i o n o f c o r e d u r i n g f c m l e m a f i o n l i q i a i n j c e t i o n r e s u l t s f a , o m d i s p t a c c l 姗t a 中盯面c ms h o w e d p e r m e a b i l i t y f c d l l c 吐w e 砧m o 僻f l l n n 7 0 i n l c 嚣血m 4 0 0 血d 慨l t o w e v c r , t oi o w c r - 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2 5 m r a n g e a th i g 腑o f m o r c t h a n i s m l m i n c e l l s a d m e t a b o l i cp r o d l l m 酬d 锄n s p o f t t h r o u g h t h e w h o l ec o l i t c o u l d b ac o n c l u d e d t h a t n u t r i e n t s i n j c e t i o o f l o wr a t ee a l l s c de 啦i m l c t e r i a p i n g s i n t h el l c a l w e l lb o z o d 自, a n dl v e r s c l yh i g h 鄙_ c e di n j e e t i o na v o i d e dt l a ck i l k io fb 础e r i ap l u g sw i t hn u t r i e n t s l m l s p o r t t os u p p o r t m i c a o b i a l g r o w t ha n d m t l l t i p l i e a t i o n i n d e p t h 5c o r e - f l o o dc x p c l j l n c n l su n d e rs i m u l a t e do i lr e s e r v o i rc o n d i t i o n sw e mc o n d u c t e dt o 帅帕yt l a cc f f c e to f i n d i g c l b o t l sm i c r o o r g m m v i l o nm co i ir e c o v e r yc f f i c i c m y , dt o0 p t i m i p s t a m c t e r sf o rm l l x j l l l u m o i lr e e o v c l ye f l i e i a a e y i n e u b 越i o n 缸m n z i c n tc o n c c a l t a f i o na m li n j e e t e ds l u gs i z ei l a v cr m a r k a b l cj 1 3 t u e l l c c t h eo i lr e c o v e a t y c f f i c i e n c yf r o mw 疵 r o f l o o d c ds m a d p a e k s f o r 衅f l o o da 币咖慨i tw a sf o t m dl l l a tt b cj 脚c e t i o no f a0 4p v n u t r i a l ts l u go fi o g l9 1 c o s cc o n c o r a l r a f i o ni n t oc o r l s 锄ds u b s e q u e n ti n c u b a t i o nf o r1 5 - 2 0d a y si oa l l o wf o r i n - s l t u m i c r o b i a l g r o w t h w 1 h c o p t i m m a t w h i c h m i e r o o r 倒s m h a v e b o m g 咖m n x i m u m g r o w l l l d r e s u l t e d 缸r e c o v e r ye f f i c i e n c yi m p r o v c m t so f 4 - 6 o f o o i po rt h eb a s i so f w a k r - f l o o d i n g b i o g e n i es u r f t l e t l i n ta n dg a s p r o d u c 6 0 l lw mi m p o r m tm e e h l m i m sc o n t r i b u t i n gt oi n c r e a s e do i lr c o m l e r yl l h o u g hr e d u c i n gt l a ci n t e r f a c i a l t e l l s i o nb d m o i la n dw a t c a , n l t e a i n gt l a cw e t t a b i l i t o f r o e k dr e - p r c s s u mt oj l l l p l o v l ：t l a cm o b i l i t yo f c r u d eo i l i n p o r o u s m e d i u m t h e s e l a b o r a t o r y d 劬w o u l d b e a v a i l a b l c t o d e s i g n n u l a j c n t s y s t c l m a n d 蝎e e f i o ns t r a t e g i e s 缸 t h e f o l l o w i n g f i e l d t e s t o f e o r e m p l o y i n g i n d i g e n e u s m i c r o o r g a n i s m s k e y w o r d s ：o i lr e s e r v o i rm i c r o o r g a n i s m ；p o r o u sm e d i u m , m i c r o b i a lt r a n s p o r t ； 独创声明 ， 一 口 ， + 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含未获得l 洼! 垫丛查基丝霞墨挂鄹岂骂 鳆：奎拦卫窒2 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 。 产位论文作者签名：穆吗鹰 签字日期：知年f 月己日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：红岛序翩签字：牡 签字日期：弘年z , e j 二e t 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 签字日期：翮年f 月多日 一 电话： 邮编 油藏微生物在多孔介质中的运移过程研究 刖置 我国目前面临着能源短缺与大量石油资源未能有效开发的突出问题。由于技 术水平的制约，平均采收率不到3 5 。石油在世界各种能源消费中占首要位置， 但在我国现行的能源结构中，石油是仅次于煤的第二大能源。石油是重要的战略 物资，对一个国家的经济和国防有重大影响。随着我国国民经济的稳定增长，对 石油的需求也不断提高，石油供需矛盾加剧。根据2 0 0 4 年中国工程院对我国石 油供需预测，预计到2 0 1 0 2 0 2 0 年国内对石油的年需求量将达到3 4 4 5 亿吨， 而采用目前的开采技术，全国年产量为1 8 1 9 亿吨，缺口1 6 2 7 亿吨，4 7 6 0 的原油需求将依靠进口，将面临重大的经济和国家安全问题。因此，开发和 应用经济有效、可持续发展的提高采收率新技术，对我国石油工业和国民经济有 重大战略意义。 我国是发展中的石油大国，同时又是油气资源相对贫乏的国家，人均占有的 石油资源量仅为世界平均水平的i 6 。截止到2 0 0 3 年底，我国已累计探明石油 地质储量2 3 4 2 亿吨，预测可采储量6 5 1 亿吨，已开发油田4 7 0 个，共计动用 石油地质储量1 7 9 4 亿吨，可采储量5 7 5 亿吨，采收率3 2 0 9 6 。此外还有5 4 8 亿吨的探明储量未能开发动用，多为低渗透、稠油、复杂断块、特殊类型油藏等 难动用储量。 从我国油田开发的现状来看，东部地区原油产量己出现总递减，西部地区产 量有所上升，保持了我国石油产量的相对稳定；但我国已开发油田大多数已处于 高含水和高采出程度的双高阶段，注水开采效果越来越差，除聚合物驱在优质储 量区获得工业化应用外，其它主体提高采收率接替技术仍在研究试验中；对于低 渗透油田，注水开采采收率低( 平均约2 2 ) ，注气等提高采收率技术尚未成熟； 对于稠油油田，目前主要靠蒸汽吞吐开采，已处于吞吐后期，蒸汽驱等接替技术 仍在试验中。总之，现有的开采技术已难以满足油田开发的需要，剩余可采储量 不足，稳产难度越来越大，已开发主力油田将面临产量总递减的严峻形势。现有 驱油技术采收率不高，致使大量剩余储量遗留在地下。另外，已探明未动用储量 的油气藏类型复杂( 多为特低渗或超稠油储量) ，利用现有技术开发难度大 当前开发技术条件下，我国油田预测平均采收率不到3 5 ，这给提高采收率 新技术、新方法的研究和应用提供了巨大的潜力空间。如果全国已开发油田平均 中国海洋大学博士学位论文 提高采收率1 ，就可增加石油可采储量1 8 亿吨，相当于新探明一个5 6 亿吨 的大油田。 微生物提高采收率技术是最具前景、绿色可控的提高采收率技术。随着生物 技术的进步和学科交叉的集成，对微生物及其生态系统进行优化调控，进一步改 善油藏原油流动性和油藏物化性质，可提高多种类型油藏的采收率。与现行的其 它采收率技术相比，微生物采油具有多方面突出的优势。第一，适用范围广，据 美国能源部预测，全球4 0 4 5 的油藏适合于微生物采油。随着微生物技术 的发展，微生物驱适应范围还会进一步扩大。第二，成本低，旌工简便。第三， 不伤害储层，没有产出液后处理问题，环境友好，符合油田开发可持续发展的趋 势。更为重要的是，对聚合物驱后油藏，微生物采油是一项具有前景的接替技术， 已经受到世界各国的普遍重视。据统计，八十年代以来，由美国政府支持立项的 微生物采油研究项目达4 7 项。俄罗斯微生物采油已增产5 5 万吨原油。在我国， 胜利油田已开展了微生物采油的矿场试验，累计增油1 8 5 万吨。但是，整体上 看来，微生物采油的潜力远没有发挥出来。主要原因是对油藏环境中的微生物的 生态结构与功能和微生物驱油机制等缺乏系统认识。突破这些关键科学问题，是 微生物采油技术发展的前提。 论文针对微生物在岩心多孔介质中的运移过程，应用模拟多孔介质的物模方 法，即岩芯驱替实验方法，重点研究了模拟油藏条件下油藏微生物以及注入的营 养体系在多孔介质( 岩芯) 中的运移与滞留规律以及这些微生物作用过程对于多 孔介质渗透率的影响，并首次利用长7 m 的填砂管模型研究了营养连续注入条件 下的微生物的生长与运移规律，确定了油藏微生物在多孔介质中可运移的岩心渗 透率和驱替速率条件，最后通过驱油实验优化了驱油参数。全文研究结果为微生 物驱油的油藏筛选与营养注入方案设计提供了基础理论依据。 论文共分七章，第一章是文献综述；第二章是油藏微生物的分离、鉴定及生 长条件研究；第三章是注入菌液时微生物在多孔介质中的运移；第四章是油藏微 生物生长与繁殖对多孔介质渗透率的影响；第五章是连续注入条件下的微生物的 生长与运移；第六章是微生物生长与繁殖对采收率的影响；第七章是结论。 本论文的研究工作得到了“十五”国家科技攻关项目：中国大中型油田勘 探开发关键技术研究“极端微生物石油开采技术研究”课题( 课题编号 2 0 0 3 b a 6 1 3 a - 0 8 ) 的资助，作者为此表示衷心的感谢1 2 油藏微生物在多孔介质中的运移过程研究 第一章文献综述 微生物提高采收率( m i c r o b i a le n h a n c e do i lr e c o v e r y ，m e o r ) 技术是利用 微生物自身在石油储层中的生长、繁殖和代谢等活动与油藏固相和液相发生复杂 的物理、化学、生物的反应来改善原油在多孔介质中的流动性，提高油田开采水 平，延长油田经济寿命的一项三次采油方法。m e o r 是石油微生物学的重要研 究内容，是微生物技术在石油开采领域的开拓性应用，涉及到微生物学、石油地 质学、油藏工程、油田化学、微生物生态学、采油工程等众多学科，属于多学科 的交叉研究内容 1 。1 提高采收率( e o r ) 技术 现代石油工业从1 8 5 9 年美国在宾西法尼亚州发现并开始生产石油算起，已 有1 4 0 多年历史。采收率通常用来评价一个油藏的开发或原油的采出程度，指采 出的石油量占油藏总储量的百分比。一个油田的开发历史，根据开发阶段的不同， 被划分为一次采油、二次采油和三次采油三个阶段。油田开发的历史，也是油田 开发方式不断变化、不断发展和革命的历史。 1 1 1 油田开发的不同阶段与提高采收率技术分类 在2 0 世纪四十年代以前，油田开发主要是利用油藏自身的天然能量进行衰 竭式开采。这一过程是由于一口钻井而破坏了整个原始油藏的压力平衡，这种压 力平衡的破坏引起原油中溶解气的释放而将石油举升到地面在这个阶段，主要 是利用石油中的溶解气驱动石油的流动。随着开采的进行，油藏压力快速下降和 溶解气的耗尽，油藏中的油便很快失去流动能力或动力。这就是我们长说的“一 次采油”，一般采收率仅为5 1 0 。一次采油这种开发方式显然是比较原始和落 后的，但在我国这种采用开发方式进行开采的依然存在，例如陕北的延长油矿。 随着渗流力学的发展，达西定律被应用于油田开发，人们认识到一次采油采 收率低的原因是因为油层能量的缺乏到了2 0 世纪四十年代以后，通过注水或 其它方式来维持油层压力的方法成为石油工业开发的主导方式。在一次采油结束 后，在油藏边缘或内部钴若干注水井，从地面通过注水井向油层注水，等于是向 中国海洋大学博士学位论文 油层输入能量，补充了油层的驱油动力，水作为驱油剂将石油挤走而占据原来石 油所占据的空间，这种方法称为。二次采油”。注水开发使石油生产方式发生了 革命性的变化，而且至今也是主要的开发方式，目前全球石油产量的一半来自于 注水开发。当注水开发使产出液含水达到一定极限后，再继续注水就不经济，此 时采收率被提高到3 0 - 3 5 ，但是仍然约有2 3 的残余油滞留在油层不能通过常 规方法开采。 注水开发后，如何采出地下大量的残余油，这便是应用e o r ( e n h a n c e ao i l r e c o v e r y ) 技术的目的，也就是所谓的“三次采油”。二次采油( 注水开发) 后， 残余油的存在区域有两种，分别是在注水波及区和未波及区。由于油藏渗透率非 均质性，在注水波及区，也就是高渗透区，当油水前缘突破( 到达生产井) 后， 再注入的水绝大部分将进入这个通道来驱油，直到经济极限含水后，注水开发结 束。这时，在注水波及区还有大约5 0 以上的原油由油珠或由地层岩石和或注 入水包围的附着在孔壁的薄膜而存在与孔隙空间，毛管力、重力和粘滞阻力的相 互作用而束缚着这些残余油，使得它们不能被水所驱动。而在未波及区，即低渗 透率区域，残余油依然以原始状态存在。提高采收率技术的目标就是油藏中这两 个区域中存在的残余油。另外，针对于稠油这一类不能用常规注水开发的特殊油 藏的热采技术也属于e o r 范畴。 表格1 1 不同e o r 方法的比较 t a b l e l c o m p a r i s o no fd i f f e r e n te o rm e t h o d s 热采化学驱气驱微生物驱 降黏和改善流动性；降低驱替相流度；提油气互溶混相捧驱降低油水界面张力； 热膨胀降低残余油高油流度；调整吸水改变岩石表面润湿 机理 饱和度；蒸汽蒸馏； 剖面；降低油水界面 性；乳化原油；选择 气驱效应；溶剂萃取张力；改变岩石表面性封堵 效应润湿性；乳化原油 美国、委内瑞拉、中 中国，俄罗斯美国和加拿大 中国，美国，俄罗斯， 应用国家 国、俄罗斯、罗马尼 罗马尼亚等( 试验阶 亚段) 稠油油藏低温、低盐度，非均深层轻油油藏 中，低温油藏 适用油藏 质油藏 稠油的专门开采技提高采收率明显是深层轻油油藏开低成本，环境安全， 术，采收率高采的理想方法潜力大；工序简单， 优点 操作方便；不伤害油 层 采出水处理成本高， 成本高，化学剂在油 受c 0 2 气源限制#高温、高盐度油层不 热损失大，油层火烧层残留多，存在二次适应油藏范围窄；使用；微生物在油层 缺点 易引起设备损坏等污染，之后继续提高波及系数低，粘性条件下的活动难以监 采收率困难指进和舌进严重测 4 油藏微生物在多孔介质中的运移过程研究 经过近半个多世纪的发展，提高采收率技术归纳起来主要有四大类，即热采、 化学驱、气驱和微生物驱油( 见表1 1 ) 。 根据油田开发阶段的不同，可以将分为三个时期，即一次、二次和三次采油。 一次采油的能量来自油层本身，关键的驱动力是“自然”的，这是它的本质特点； 二次采油则是通过注水或者其他保持油层压力的方法，诸如注气来继续采油。水 作为油的驱替剂来推动油流向生产井，是一个“物理”作用；而三次采油则是通 过注如化学采油剂( 蒸汽、聚合物、碱液、表活剂、c 0 2 、微生物等) 在油、水、 岩石界面上发生物理、化学的变化，利用油和水性质( 物理和化学方面) 的改变 来提高宏观波及系数和微观驱油效率，最终提高采收率( 陈鑫，1 9 9 7 ) 。在历史 上，对于e o r 的定义一直有统一的理解，也就是三次采油，它的开采目标是注 水开发后的残余油和利用常规手段无法开采的稠油。另外一个定义形式是i o r ( i m p r o v e d o i l r e c o v e r y ) ，经常在许多文献中一直被等同与e o r 。从定义上，i o r 指油田开发自然能量消耗完之后，通过人工手段向油层输入能量来提高采收率的 一切技术，包括二次采油和三次次采油。其它的技术，诸如小井眼、水平井、并 网加密、压裂、井下油水分离、单井处理等对于采油的三个阶段都是很必要的， 但都不属于i o r 或e o r 的定义范畴( a l t u n i n a ，2 0 0 0 ；r o d i c a ，2 0 0 1 ) 。图1 1 是经过对g e o r g ej s m s u r ( 2 0 0 3 ) 的油田开发三个阶段划分修正后的分类。 在许多文献中，单井处理技术，尤其是微生物单井处理作为微生物提高采收 率( m e o r ) 的技术来报道。目前，微生物技术在采油中研究和现场试验最多的 是微生物的单井处理，他的目的是增加单井的生产速度，对于整个油层采收率的 提高并没有重要意义。而真正有意义的m e o r 技术是微生物水驱和微生物选择 性封堵( m i c r o b i a ls e l e c t i v ep l u g g i n g ，m s p ) ，它们的目标都是油层中用二次采 油技术难以经济开采的残余油，但关于这方面的文献报道比单井处理要少得多。 这种对m e o r 技术的不确定的理解在石油工业已经带来了很多混乱，使得许多 人力和物力都集中在单井处理上，m e o r 技术的研究与应用进展缓慢。只有 m e o r 概念的明确和真正的理解，才可以更好地技术交流、准确的评价m e o r 的工程和促进m e o r 技术本质的发展。在本文中的m e o r 不同于以前报道的以 单井处理技术为主的m e o r 。 5 中国海洋大学博士学位论文 图1 1 油田开发的不同阶段及开采技术 f i g u r e | 1s t a g ea n dr e o o v e r yt e c h n o i o g yo fo ii - f i e l dd e v e l o p m e n t 1 1 2 提高采收率技术应用现状 从2 0 世纪六十年代开始，热采、化学驱和气驱这三个的e o r 方法得到很大 发展，而微生物提高采收率技术从2 0 世纪8 0 年代才开始得到系统地研究。1 9 9 8 年初