中低渗透油藏微生物润湿调控方法及润湿体系注入工艺

技术领域

本发明属于微生物采油技术领域，具体涉及一种中低渗透油藏微生物润湿调控方法及润湿体系注入工艺。

背景技术

微生物采油技术是将地面分离培养的外源微生物菌液注入油层或注入营养液激活油层内源微生物，利用其生长代谢活动，产生有利于提高采收率的代谢产物来改变油层中的界面性质，进而达到提高驱油效率的目的。该技术具有施工成本低、工艺简单、效果持续时间长、使用范围广、对环境污染少等优势，已在矿场试验中显示出了良好的应用效果。

我国中低渗透油藏资源潜力巨大，占已探明储量的2/3。开发高效中低渗透油藏已成为今后稳定产能的重要途径。中低渗透油藏的开发受低渗透储层和润湿性等多个因素，导致开发过程存在着“注不进、采不出”的现象。由于中低渗透油藏孔隙吼道细小的特征决定了中低渗透储层的渗吸效果要比常规的储集层要更加明显，所以渗吸被认为是提高中低渗透油藏的重要机理，然而实现自发渗吸的最大影响因素为润湿性，润湿性决定了毛管力是渗吸的动力还是阻力。

现阶段针对中低渗透油藏，提高采收率方法主要为采用普通水驱注入化学表面活性剂，通过其在岩石表面的吸附来改变润湿性，提高采收率。然而现有工艺存在着化学表面活性剂用量大、成本高、润湿调控针对性弱、油藏深部润湿改性效果差等缺陷。

中国专利申请“一种用于高温高盐稠油油藏生物润湿反转剂及其制备方法”(申请号：201911011026.5)公开了一种用于高温高盐稠油油藏生物润湿反转剂及其制备方法，具体包括了生物润湿反转剂组成包括了鼠李糖脂发酵液、槐糖脂发酵液、烷基多苷、醇助剂和水。制备方法包括在反应釜中依次加入上述组分，并规定了加入的时间、方式及制备方法。但是其还存在以下几方面的不足：(1)该方法主要针对高温高盐稠油油藏，未涉及中低渗透油藏应用；(2)该方法并未针对不同润湿程度的油藏来制定调控体系，润湿反转剂的油藏适应性不明确；(3)该方法未针对油藏的岩石矿物组成来进行体系配方调整，针对性弱。

中国专利申请“一种润湿反转剂、润湿反转液及压驱注水方法”(申请号：202110157344.3)公开了一种润湿反转剂、润湿反转液及压驱注水方法，具体包括润湿反转剂为阴离子表面活性剂、纳米粒子和水，润湿反转液包括润湿反转剂、增效剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和水，压驱注水方法包括(1)向油藏地层泵注压裂液；(2)向裂缝网中注入润湿反转液；(3)向裂缝网中泵注注入水，驱替原油。但是还存在以下几方面的不足：(1)该方法主要以化学表面活性剂为主进行润湿调控，存在着化学剂用量大、成本高等问题；(2)该方法利用接触角法评价润湿性，与实际油藏情况存在较大差异；(3)该方法只描述了压驱方法及注入步骤，但并未针对不同矿物组成的油藏进行压驱参数优化。

发明内容

发明目的：本发明针对现有中低渗透油藏提高采收率技术存在的化学剂用量大、润湿体系针对性差等问题而提供一种中低渗透油藏微生物润湿调控方法及润湿体系注入工艺，针对不同矿物组成的油藏，构建以微生物菌体及生物表面活性剂复合为主的润湿体系。此外，根据油藏中黏土含量的不同，采用单轮及多轮压驱注水技术将优化后的润湿体系注入水井，使其作用于亲油性的岩石表面，以实现润湿反转，提升水驱开发效率。该方法具有针对性强、适应范围广、可操作性强、成本低以及增油效果明显的特点。

因此本发明以微生物菌体及生物表面活性剂为润湿调控主体，针对不同矿物组成的中低渗透油藏建立润湿体系，并辅以压驱的形式将优化后的润湿体系注入油藏中，最终实现自发渗吸，达到提高中低渗透油藏采油效果的目的。

技术方案：中低渗透油藏微生物润湿调控方法，包括以下步骤：

(1)试验油藏的筛选；

(2)对试验油藏的天然岩心的矿物组成分析，然后对步骤(1)筛选后的试验油藏进行二次筛选；

(3)微生物润湿体系评价。

进一步地，步骤(1)所述的试验油藏的筛选标准为：油藏温度<90℃、地层原油粘度<3000mPa·s、地层水矿化度<30000mg/L、渗透率<100×10

进一步地，步骤(2)中所述的天然岩心的矿物组成包括黏土、石英、斜长石、钾长石、方解石、白云石、黄铁矿其中的一种或多种。

更进一步地，步骤(2)中对步骤(1)筛选后的试验油藏进行二次筛选标准为：

黏土含量为1～20％，石英含量为30～50％，钾长石含量为5～20％，斜长石含量为5～20％，方解石含量为1～10％，白云石含量为1～10％，黄铁矿含量为0～0.5％。

进一步地，步骤(3)中所述的微生物润湿体系评价包括：

(31)将疏水性大于40％且小于70％的微生物菌体发酵液与质量浓度为1～30％生物表面活性剂水溶液按照质量比1：1～10复合后得到润湿体系，然后进行润湿调控；

(32)润湿体系作用前后天然岩心的润湿性及表面粗糙程度表征；

(33)微生物润湿体系选用标准：润湿范围为[-0.2,0.5],表面粗糙程度范围为100nm～1μm。

更进一步地，步骤(31)中在油藏条件下疏水性大于40％且小于70％的微生物菌体为枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞菌、假丝酵母菌、嗜酸乳杆菌、微球杆菌、不动杆菌、红球菌、地芽孢杆菌、油杆菌、肠杆菌中的一种或者多种。

更进一步地，步骤(31)中生物表面活性剂为脂肽、鼠李糖脂、槐糖脂中的至少一种。

中低渗透油藏微生物润湿体系注入工艺，包括以下步骤：

S1、判断试验油藏的天然岩中的黏土含量是否小于10％，若小于，通过单轮次压驱的方式注入筛选出的润湿体系；反之，则通过多轮次压驱的方式注入筛选出的润湿体系；

S2、现场试验以及现场试验效果的评价。

进一步地，单轮次压驱注入筛选出的润湿体系包括以下步骤：

首先利用试验油藏的注入水配置筛选后的润湿体系；

然后将配置好的润湿体系从试验油藏的注水井中以单轮次压驱的方式注入，注入压力为40～50MPa，注入速度为0.5～2.0m

进一步地，多轮次压驱注入筛选出的润湿体系包括以下步骤：

首先利用试验油藏的注入水配置筛选后的润湿体系；

然后将配置好的润湿体系从试验油藏的注水井中以单轮次压驱的方式注入，注入压力为40～50MPa，注入速度为0.5～2.0m

此后继续进行第二轮次的压驱，注入压力为40～50MPa，注入速度为0.5～2.0m

进一步地，步骤S2所述的现场试验效果的评价指标包括注水压力、注水量、单井平均日增油量、有效期和投入产出比。对于中低渗油藏来说，普遍存在着“注水难、采出低”的特点。渗透率低导致注水压力大，注水量过低，从而导致水驱效果差。注入润湿体系后，可降低水井注水压力，提高注水量。

本发明中分别利用微生物菌体通过吸附在岩石表面形成生物膜降低表面粗糙程度来改变岩石润湿性，以及生物表面活性剂通过静电力吸附在岩石表面，借由竞争吸附将原油从岩石表面脱附掉来改变岩石润湿性的特点，根据不同矿物组成的中低渗透油藏构建针对性的润湿体系。

由于中低渗透油藏渗透率小，较普通储层毛管力更大，且含有较多的黏土矿物和杂质，黏土矿物水敏性强，膨润度大，水相容易在近井地带形成束缚水，导致油水井无法建立有效驱替，采油效率不理想。因此为了提高润湿体系的作用体积，通过压驱技术有效改变油藏深部的残余油富集区域的岩石润湿性，提高采收率。

由于黏土矿物产生具有很大的比表面积、且晶体边缘带电，所以具有很强的吸附能力。为了保证润湿体系的作用范围及作用效率，本发明还根据油藏中黏土含量的不同，针对性的采取单轮次和多轮次压驱注水技术，进一步提高采收率。

与现有技术相比，本发明公开的中低渗透油藏微生物润湿调控方法及润湿体系注入工艺具有如下有益效果：

(1)本发明针对不同矿物组成的中低渗透油藏构建的润湿体系能够有效较低岩石表面粗糙程度，表面粗糙程度由2μm下降至500nm，有效改变岩石表面润湿性，润湿指数由-0.16上升至0.24；

(2)本发明针对不同黏土含量采用单轮次及多轮次压驱注入工艺，有效保证润湿体系的作用范围及作用效率；

(3)本发明具有具有油藏适用范围广、针对性强、现场试验效果好的优点，有效期大于12个月，单井日增油大于6.8吨，投入产出比大于1:8。

附图说明：

图1为本发明公开的一种中低渗透油藏微生物润湿调控方法的流程图。

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式详细说明。

实施例1

胜利油田某中低渗透油藏A，含水>90％，原油粘度2080mPa·s，油层温度60℃，渗透率60×10

实施本发明的步骤如下：

(1)试验油藏的筛选

试验油井温度60℃、地层原油粘度2080mPa·s、地层水矿化度2556mg/L、渗透率60×10

(2)对天然岩心的矿物组成进行分析，然后对步骤(1)筛选后的试验油藏进行二次筛选

使用X射线衍射仪分析该区块油藏的天然岩心组成，结果如表1所示。

表1天然岩心矿物组成分析

从表1可以知道，胜利油田某中低渗透油藏A符合本发明的二次筛选标准。

(3)微生物润湿体系评价

利用BATH法评价该油藏条件下不同微生物细胞的疏水性，选取疏水性大于40％且小于70％的微生物细胞并通过原子力显微镜表征其作用前后天然岩心表面粗糙程度。结果如表2所示。

表2油藏条件下微生物细胞疏水性

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选取假丝酵母菌、不动杆菌和地芽孢杆菌分别与5％的脂肽、10％鼠李糖脂、15％槐糖脂进行复配，利用Amott法测量其润湿程度，构建该区块的润湿体系。结果如表3所示。

表3微生物润湿体系

上述步骤中发现5％脂肽与不动杆菌复合以及15％槐糖脂与假丝酵母菌复合后均能达到润湿改性要求，需进一步复合体系的进行粗糙程度表征。结果如表4所示。

表4微生物润湿体系粗糙程度表征

最终通过润湿体系的粗糙程度表征及润湿指数测量后，优选出假丝酵母菌复合15％槐糖脂为该区块的润湿体系。

(1)多轮次压驱注入优选出的微生物润湿体系

由于该区块的油藏中黏土含量为18.5％，大于10％，所以直接采取多轮次压驱注入工艺。

首先利用试验油藏的注入水配置优化后的润湿体系，假丝酵母菌复合15％槐糖脂；

其次将其从试验区块的注水井中以多轮次压驱的方法注入，注入压力44MPa，注入速度为0.75m

此后继续进行第二轮次的压驱，注入压力为44MPa，注入速度为0.75m

(5)现场试验以及现场试验效果的评价

现场试验结果：将优化后的润湿体系用多轮次压驱方式注入地层后开井生产，注水压力为23MPa，注水量为21m

实施例2

胜利油田某中低渗透油藏B，含水>90％，原油粘度756mPa·s，油层温度70℃，渗透率40×10

实施本发明的步骤如下：

(1)试验油藏的筛选

试验油井温度70℃、地层原油粘度756mPa·s、地层水矿化度420mg/L、渗透率40×10

(2)对天然岩心的矿物组成进行分析，然后对步骤(1)筛选后的试验油藏进行二次筛选

使用X射线衍射仪分析该区块油藏的天然岩心组成，结果如表5所示。

表5天然岩心矿物组成分析

从表5可知，胜利油田某中低渗透油藏B符合本发明的油藏二次筛选标准。

(3)微生物润湿体系评价

利用BATH法评价该油藏条件下不同微生物细胞的疏水性，选取疏水性大于40％且小于70％的微生物细胞并通过原子力显微镜表征其作用前后天然岩心表面粗糙程度。结果如表6所示。

表6油藏条件下微生物细胞疏水性

选取假丝酵母菌、不动杆菌和地芽孢杆菌分别与10％的脂肽、20％鼠李糖脂、5％槐糖脂进行复配，利用Amott法测量其润湿程度，构建该区块的润湿体系。结果如表7所示。

表7微生物润湿体系

上述步骤中发现铜绿假单胞菌与20％鼠李糖脂复合后能达到润湿改性要求，后进行该体系的粗糙程度表征。结果如表8所示。

表8微生物润湿体系粗糙程度表征

最终通过润湿体系的粗糙程度表征及润湿指数测量后，确定铜绿假单胞菌复合20％鼠李糖脂为该区块的润湿体系。

(4)单轮次压驱注入优选出的微生物润湿体系

由于该区块的油藏中黏土含量为7.9％，小于10％，所以采取单轮次压驱注入工艺。

首先利用试验区块的注入水配置优化后的润湿体系，铜绿假单胞菌复合20％鼠李糖脂；

其次将其从试验油藏的注水井中以单轮次压驱的方法注入，注入压力47MPa，注入速度为1.5m

(5)现场试验以及现场试验效果的评价

现场试验结果：将优化后的润湿体系用单轮次压驱方式注入地层后关井10天，开井生产后注水压力为25MPa，注水量为16m

实施例3

胜利油田某中低渗透油藏C，含水>90％，原油粘度1423mPa·s，油层温度55℃，渗透率90×10

实施本发明的步骤如下：

(1)试验油藏的筛选

试验油井温度55℃、地层原油粘度1423mPa·s、地层水矿化度1850mg/L、渗透率90×10

(2)对天然岩心的矿物组成进行分析，然后对步骤(1)筛选后的试验油藏进行二次筛选

使用X射线衍射仪分析该区块油藏的天然岩心组成，结果如表9所示。

表9天然岩心矿物组成分析

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从表9可知，胜利油田某中低渗透油藏C符合本发明的油藏二次筛选标准。

(3)微生物润湿体系评价

利用BATH法评价该油藏条件下不同微生物细胞的疏水性，选取疏水性大于40％且小于70％微生物细胞并通过原子力显微镜表征其作用前后天然岩心表面粗糙程度。结果如表10所示。

表10油藏条件下微生物细胞疏水性

选取假丝酵母菌、不动杆菌和地芽孢杆菌与30％的脂肽、5％鼠李糖脂、10％槐糖脂进行复配，利用Amott法测量其润湿程度，构建该区块的润湿体系。结果如表11所示。

表11微生物润湿体系

上述步骤中发现假丝酵母菌与20％脂肽复合后以及不动杆菌与20％脂肽复合后均能达到润湿改性要求，需进行两个体系的粗糙程度表征。结果如表12所示。

表12微生物润湿体系粗糙程度表征

最终通过润湿体系的粗糙程度表征及润湿指数测量后，确定不动杆菌复合20％脂肽为该区块的润湿体系。

(4)多轮次压驱注入优选出的微生物润湿体系

由于该区块的油藏中黏土含量为12.9％，大于10％，所以采取多轮次压驱注入工艺。

首先利用试验油藏的注入水配置优化后的润湿体系，不动杆菌复合20％脂肽；

其次将其从试验油藏的注水井中以多轮次压驱的方法注入，注入压力40MPa，注入速度为0.5m

此后继续进行第二轮次的压驱，注入压力为40MPa，注入速度为0.5m

(5)现场试验以及现场试验效果的评价

现场试验结果：将优化后的润湿体系用多轮次压驱方式注入地层，开井生产后注水压力为16MPa，注水量为25m

上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。