【正文】 (3)油層溫度：油層溫度是最為重要的一個因素。m2 地層固有微生物 殘余油飽和度。 L1) 砷、汞、鎳、錫含量 10~15 原油密度／ (g過高的壓力對微生物的繁殖和代謝都有顯著影響。 (2)地層壓力：與其它因素相比，壓力對細(xì)菌的活動影響較小。一般認(rèn)為孔隙尺寸應(yīng)在 ，滲透率應(yīng)在 5103181。孔隙度和滲透率對細(xì)菌活動的影響反映在兩個方面。 (1)孔隙度和滲透率：細(xì)菌形態(tài)各異，一般其長度在 ～ ，寬度在 ～。為此美國國家石油和能探研究所 (NIPER)提出了微生物采油的油藏篩選標(biāo)準(zhǔn) (見表 2)及油藏篩選程序 (見表 3)。 (5)微生物配方中各種物質(zhì)必須來源廣泛，價格較低， 以便獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。這三者范圍越寬，微生物配方越能適應(yīng)注入地層中的復(fù)雜情況。菌種的配伍性需要進(jìn)行試驗來確定。好氧代謝比厭氧代謝快，先進(jìn)行好氧培養(yǎng)，后進(jìn)行厭氧培養(yǎng)，可以加快篩選速度。油藏處于缺氧狀態(tài)，而在油藏處理過程中不能保持絕對無氧狀態(tài)，故所用菌種最好為兼性厭氧菌。因為兼性菌在有氧和無氧情況下均可生存。往往單一的細(xì)菌做不到這一點，只有復(fù)配才有上述功能。這是根本的一條。根據(jù)提高原油采收率的需要，要求微生物的配方具備下列性能。首先，所選菌種能在油藏條件下生存、運移并能產(chǎn)生大量對驅(qū)油有利 的代謝產(chǎn)物；其次，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，所選菌種能以原油為營養(yǎng)源。 表 41 微生物代謝產(chǎn)物對油層的作用 微生物代謝產(chǎn)物 對油層的作用 有機酸（甲酸、乙酸、丙酸等低分子量酸 ) 無機酸 H2SO4 提高孔隙度和滲透率；與碳酸巖石反應(yīng)產(chǎn)生CO2提高孔隙度和滲透率 氣體 (H CH CO N H2S) 提高地層壓力；溶解在原油中使原 油粘度下降；溶解礦物中的硫，提高滲透率；使原油膨脹 生物表面活性劑和乳化劑 降低巖石一油一水系統(tǒng)中的表面張力；形成石油一水乳狀液 生物聚合物 封堵高滲透層，增大水驅(qū)掃油效率并降低水油比 醇類溶劑 (甲、乙、丙、異丁醇 ) 醛類溶劑 (甲醛 ) 酮類溶劑 (丙酮 ) 溶解巖石孔隙中的原油 降低原油粘度 2. 微生物篩選 菌種篩選是微生物采油技術(shù)的關(guān)鍵。表面活性劑除了能降低油水界面張力和乳化原油以外，還能通過改變油層巖石界面的潤濕性來改變巖石對原油的相對滲透性，有些表面活性本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 劑還能降低重油的粘度．所有這些作用都有利于提高石油采收率。從而降低石油的粘度和凝點，增加原油的流動性。 (3)微生物在地下發(fā)酵過程中能產(chǎn)生生物聚合物，這些生物聚合物能調(diào)整注水油層的吸水剖面，控制高滲地帶的流度比，改善地層滲透率。由于菌體通常粘附在巖石表面，改變巖石表面的潤濕性，從而將巖石上附著的油膜排代下來。③微生物進(jìn)人地層也不可避免地發(fā)生稀釋、吸附和變性，從而產(chǎn)生一系列問題 。 微生物采油的局限性在于：①微生物不僅應(yīng)能在地層條件下生存，而且必須能產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，增加微生物個體數(shù)量；②微生物應(yīng)能有效地作用于地層中的殘余油。生物多糖的產(chǎn)生及細(xì)菌細(xì)胞本身的增殖，造成局部微環(huán)境中代謝產(chǎn)物的高濃度，對地層起調(diào)剖作用，從而提高石油采 收率。 微生物采油技術(shù)是應(yīng)用微生物及其代謝產(chǎn)物來改善殘余油流動性、增加低滲透帶的滲透率。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 第 四 章 微生物采油 微生物提高石油采收率 (ME0R)技術(shù)是將經(jīng)過選擇的微生物注入油層，通過它們在油藏內(nèi)增殖產(chǎn)物的激勵和運移作用，進(jìn)一步增加二次采油后油井的產(chǎn)油量，減少地層中的殘余油。電磁加熱法是指通過井下電磁加熱器發(fā)出的電磁波對近井有限范圍內(nèi)的油層實施電磁加熱，達(dá)到對于原油加熱降粘、解除井底堵塞目的的采油工藝方法。因此，火燒油層法用于稠油油藏時可取的明顯的效果，期采收率可達(dá) 50%左右，而且采油速度高，可加速稠油油藏的開發(fā)。 圖 36 正向燃燒和濕式燃燒溫度分布對比 （ a） 正向燃燒 （ b） 濕式燃燒 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 火燒油層過程中，燃燒帶向前移動時，火線波及的地區(qū)由于熱力降粘和膨脹作用，輕油稀釋作用以及水汽的驅(qū)替作用，除了部分重?zé)N焦化作為燃料外，洗油效率幾乎達(dá)到 100%。注入水與燃燒前緣后面的高溫巖層接觸則蒸發(fā)，巖石則冷卻，同時，燃燒前緣前面的蒸汽凝結(jié)成熱水，擴(kuò)大了高溫帶和蒸汽帶的范圍，使更多的原油驅(qū)向生產(chǎn)井。 0 Δ T 燃燒前緣 蒸汽前緣 蒸汽帶 富油帶 燃燒 帶 SO 圖 34 火燒油層過程示意圖 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 圖 35 逆向燃燒過程示意圖 （ 3）濕式燃燒 濕式燃燒是正向燃燒的改良。燃燒從生產(chǎn)井向注入井方向發(fā)展，燃燒帶與供氣逆向而行。 （ 2）逆向燃燒 逆向燃燒是向生產(chǎn)井注入空氣，并點火燃燒。 （ 1）正向燃燒 正向燃燒是向注入井注入空氣，并點燃注入井附近油層。圖 44是火燒油層過程示意圖。在前緣推進(jìn)過程中，廢氣、水蒸氣、氣相烴類和凝析油間發(fā)生局部混相，產(chǎn)生混相驅(qū)油作用。 火燒油層是在一定井網(wǎng)下，從注入井注入空氣，向油層提供足夠的氧氣，然后進(jìn)行井下點火，在此后的連續(xù)注入氣過程中，油層內(nèi)形成一個狹窄的高溫燃燒帶。這些機理的作用程度主要取決于原油及油層的特性。蒸汽帶和凝結(jié)帶的不斷推進(jìn)，推動可動原油前進(jìn)，因而形成了前面原油飽和度高于原始值的油帶及冷水帶，此處的額驅(qū)油方式和水驅(qū)相同，在油層原始區(qū)，溫度和含油飽和度仍在最初狀態(tài)。熱油帶前為熱油帶，熱油帶向前推進(jìn)，溫度進(jìn)一步降低，最后溫度和原始油層溫度相同，形成原始油層。它是加熱油層后，由于釋放熱量溫度降低的蒸汽凝結(jié)而成，熱水凝結(jié)帶在推進(jìn)過程中，溫度逐漸降低。 （ 2）熱水帶。 （ 1） 蒸汽及部分冷凝水帶。 蒸汽驅(qū)采油機理 蒸汽驅(qū)開采過程中，從注入井注入的熱蒸汽加熱原油并把它 趨向生產(chǎn)井。因此，目前蒸汽驅(qū)的產(chǎn)量要比蒸汽吞吐的產(chǎn)量少。因此蒸汽驅(qū)是接替蒸汽吞吐的一種稠油開采方法。 2. 蒸汽驅(qū) 在蒸汽吞吐開采稠油方法中，吞吐只能采出油井井筒附近的地層中的原油，而井間仍有大量的稠油未能猜出，其采收率僅為 10%20%。此外高溫引起的油水相對滲透率和毛管壓力變化，以及巖石潤濕性改變都有助于地層原油的流動。 0 8 1 6 2 4 3 2 20 15 5 0 最高日產(chǎn)油量 第一循環(huán) 第二循環(huán) 第三循環(huán) 處理前日產(chǎn)油量 日產(chǎn)油量/（m3燜井過程是將注入蒸汽的熱量充分釋放給油層，合理額燜井 時間應(yīng)該滿足蒸汽釋放完潛熱為止，燜井時間過長或過短都將影響注入蒸汽的熱效應(yīng)，燜井時間一般為 35 天生產(chǎn)階段是將蒸汽凝結(jié)的流體和被加熱的油藏流體一起開采到了地面上來，與常規(guī)生產(chǎn)井的過程基本相同，生產(chǎn)時間可達(dá)上百天甚至一年多。 蒸汽吞吐注氣參數(shù)主要是指周期注氣量、注氣速度、蒸汽干度和燜井時間。 進(jìn)行蒸汽吞吐的油層最好滿足以下條件：淺、厚油層，原油粘度大（大于 200mPa這些井以較高的產(chǎn)量可生產(chǎn)幾個月甚至達(dá)到一年的時間。首先是向生產(chǎn)井注入大量高溫高壓的蒸汽，然后關(guān)井?dāng)?shù)天，使熱量充分向油層擴(kuò)散，從而顯著提高稠油流本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 動能力。 1. 蒸汽吞吐 蒸汽吞吐是指在同一口井中完成注蒸汽、燜井和開井生產(chǎn)三個過程的稠油開采方法，是目前熱采中廣泛應(yīng)用的一種采油方法。 火燒油層的過程是指將空氣注入油層，然后在井底點火，使部分原油產(chǎn)生就地燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量加熱油層，產(chǎn)生的燃燒氣體驅(qū)動原油。 蒸汽驅(qū)是指蒸汽從注入井進(jìn)入油層，加熱原油及油層，蒸汽穿過整個油層，把原油推向生產(chǎn)井而產(chǎn)出地面。 蒸汽吞吐是指將蒸汽注入到生產(chǎn)井中，然后關(guān)井一段時間，重新開井生產(chǎn)的稠油熱采法。 40和 50 年代，美國在不同地層進(jìn)行了一系列的實驗，結(jié)果表明，火燒油層的熱損失較大，燃燒控制難度較高。 1933 年前蘇聯(lián)進(jìn)行了第一批大規(guī)模的火燒油層試驗。 20 世紀(jì)初 Lewis 報道了注空氣采油的項目 ，認(rèn)為空氣可以氧化原油而放熱。熱力采油包括蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)和火燒油層三種常規(guī)的方法。在油層中注入一定體系的泡沫液，就可以在隨后注入的驅(qū)動劑（如水或氣）的前面形成一個較高粘度的段 塞，降低流度比，削弱粘滯指進(jìn)，從而提高波及系數(shù)和采收率。由于地層油和空隙壁的消泡作用，泡沫液前緣積累，形成富油帶并被推向井底。進(jìn)入地層的泡沫液首先進(jìn)入大空道。 5. 泡沫驅(qū) 在驅(qū)替 過程中，泡沫可以代替高分子聚合物控制驅(qū)油劑的流度，從而提高波及系數(shù)，這種 方法稱為泡沫驅(qū)油。 聚合物的作用是 :○1改善表面活性劑和（或）堿溶液對油的流度比； ○2對驅(qū)油介質(zhì)的籌劃，可減小表面活性劑和堿的擴(kuò)散速度，從而減小他們的藥耗 。 三元復(fù)合驅(qū)中堿的作用是： ○1同原油中有機酸反應(yīng)形成表面活性劑，并同加入的本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 表面活性劑產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，所以在協(xié)同效應(yīng)，增加活性，減小表面活性劑的用量； ○2拓寬活性劑的活性范圍； ○3改善巖石顆粒表面電性，降低表面活性劑和聚合物的吸附量。大慶油田室內(nèi)研究及礦場先導(dǎo)實驗表明，三元復(fù)合驅(qū)可比水驅(qū)提高 20%以上的原油采收率。 4. 三元復(fù)合驅(qū)（ ASP驅(qū)） 三元復(fù)合驅(qū) 是指再注入水中加入低濃度的表面活性劑、堿和聚合物的復(fù)合體系的驅(qū)油方法。該技術(shù)綜合了堿驅(qū)驅(qū)油效率高、成本低和聚合物驅(qū)波及系數(shù)高的優(yōu)點。堿 聚合物復(fù)合驅(qū)油發(fā)就是為了解決流度控制問題而提出的驅(qū)油法?？駨S商注堿水一般分為三步：第一部注入 ~，以清除地層中含高價鈣、鎂離子的地層水，因為這些高價的金屬陽離子與堿相遇后會消耗大量的堿而影響堿水驅(qū)的效果；第二部注入 ~，堿液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般大于 5%；第三部注入清水驅(qū)替堿液。隨著礦化度的增加，形成的乳狀液由水包油型向油包水型轉(zhuǎn)化，而且乳狀液穩(wěn)定性好。溫度太高，堿耗大，而形成的乳狀液不穩(wěn)定；溫度太低不利于堿與原油中的酸性成分反應(yīng)，界面張力達(dá)不到所希望的數(shù)值。而堿水溶液的 pH值不同，堿水驅(qū)的機理也不同。其中包括巖石組成、原油酸值、堿水溶液的 pH值、油藏溫度以及礦化度等。這種膜的存在，使油珠通過孔吼結(jié)構(gòu)時不易變形通過，水不能有效地排驅(qū)剩余油的流動能力。如果剪切速度高時，乳狀液滴受到剪切后，其尺寸將減小，有利于攜帶。在流動 過程中，若遇到比乳狀液還要小的孔隙吼道，乳狀液將被捕集，從而產(chǎn)生阻塞作用，抑制了水驅(qū)油時的粘性指進(jìn)，提高了吸油效率，擴(kuò)大了波及系數(shù)。高壓力梯度的存在，能克服已經(jīng)被界面張力降低的毛管阻力，油從乳化水珠與砂礫之間的連續(xù)油相這條通道排除去，從而進(jìn)一步降低油層內(nèi)的殘余油飽和度。 當(dāng)巖石表面 的潤濕性由親水變?yōu)橛H油時，有層內(nèi)不連續(xù)的非潤濕殘余油變成連續(xù)的潤濕相，為原油流動提供通道。 （ 2）潤濕反轉(zhuǎn) 堿水驅(qū)生成的表面活性劑一部分吸附在巖石表面，改變巖石表面，改變巖石表面的潤濕性。這些表面活性劑吸附在油水界面上，降低油水界面張力。堿水驅(qū)中常用的堿有氫氧化鈉的原硅酸鈉。 ○ 5 注入驅(qū)替水。 ○ 3 聚合物溶液段塞。膠束 聚合物驅(qū)注入順序如下： ○ 1 預(yù)沖洗段塞。 （ 4）膠束 聚合物復(fù)合驅(qū)油 盡管膠束 微乳液能夠提高吸油效率，但它在注入地層后，容易發(fā)生竄流。 微乳液與油、水之間的基恩面張力可以達(dá)到很低（小于 103mN/m），從而可將 NC值增加到 102以上，在這種條件下，基本上可全部采出殘余油。微乳液驅(qū)油具有與活性水驅(qū)油相似的機理， 但也有自己的特點。 （ 3）微乳液采油 當(dāng)活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 2%時，就可形成微乳液。在一定條件下（在表面活性劑中加入一定的鹽和醇），教書溶液與油之間可產(chǎn)生 103mN/m的超低界面張力，從而使毛管數(shù)增大到30 20 10 0 殘余油飽和度/% 107 106 105 104 103 102 lgNc 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 102數(shù)量級。 （ 2） 膠束溶液驅(qū)油 當(dāng)表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于臨界膠束質(zhì)量分?jǐn)?shù)時，可形成膠束溶液。 隨著界面張力的降低，原油可以分散在活性水中，形成 O/W型乳狀液，表面活性劑起穩(wěn)定劑作用。這樣吸附在巖石表面的油膜將脫離巖石表面而被活性水驅(qū)替出來。 再親油性巖石中，水驅(qū)油后剩余殘余油以吸附在巖石表面的薄膜狀態(tài)存在。當(dāng) NC達(dá)到 102時，殘余油飽和度接近于零。 NC越大，殘余油飽和度越小，驅(qū)油效率越高。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 毛管數(shù) NC是描述粘滯力與毛管力相對大小的參數(shù)。 大量試驗表明，當(dāng)油水界面張力降低時，油滴容易變形，油滴通過吼道時，阻力減小?；钚运?qū)過程中，表面活性劑將吸附在油水界面和巖石表面上，從而改變油水界面張力和巖石的潤濕性。 目前，表面活性劑驅(qū)油大體有兩種方法：一種是以質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 2%的表面活性劑水 溶液作為驅(qū)動介質(zhì)的驅(qū)油方法，稱為表面活性劑稀溶液驅(qū)，包括活性水驅(qū)、膠束溶液驅(qū)；另一種是質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 2%，在形成微乳液的范圍內(nèi)，稱為微乳液驅(qū)。 以表面活性劑體系作為驅(qū)油劑的驅(qū)油方法稱為表面活性劑驅(qū)。 s，主體段塞量 。注入濃度為 1090mg/L，注入地層空隙體積 %，注入粘度為 93mPa進(jìn)入主