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聚合物驱后油藏高效驱油菌种的构建

郝春雷  
【摘要】: 采用聚合物驱油的油田,当采收率无法进一步提高时,其油藏中不仅有近一半的剩余油,而且还有部分聚合物被吸附和滞留在岩石孔隙中。这不但降低了油藏渗透率,而且限制了后续驱油剂的作用效果,使剩余油很难开采。学术界和油田生产部门普遍认为,解决聚驱后油藏的开采问题具有很高的学术价值和现实意义。本文正是针对这个问题,开发出一种微生物驱油方法,为延长聚驱后油田的生产周期提供一个新的选择方案。 本文筛选到4株聚合物降解菌种:JHW-1、JHW-3、JJF、JJH,它们分别属于芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属、假单胞杆菌属、芽孢杆菌属。在45℃,pH6.0~8.0条件下,在以聚合物为唯一营养源时,4株降解菌可将聚合物粘度减小37%~52%(JHW-3降粘能力最强),由4株降解菌组成的复合菌降粘率为61%左右。聚合物培养基中加入蔗糖后(最终浓度为2g/L),4株聚合物降解菌的降粘率增至56%~92%,复合菌种的降粘率达到97%左右。 4株降解菌都能产生水解酶水解聚合物,JHW-1、JHW-3和JJF能产生一种或几种降解辅助蛋白组分,它们同水解酶共同作用于聚合物时可将聚合物降解。如果以聚合物和葡萄糖或蔗糖物质为营养源,JHW-1和JHW-3还能产生新的辅助蛋白组分进一步提高降解性能。JHW-1、JHW-3和JJH产生的非蛋白产物具有还原性,它们能促发自由基氧化还原反应,进而导致聚合物碳链断裂,但它们不能水解聚合物。聚合物被微生物降解后,酰胺基团被大量水解,产生羧酸以及羧酸根基团,该过程可能是导致聚合物主链断裂的一个因素。葡萄糖或蔗糖存在时,菌种水解性能会显著地提高。 本文对能以原油为营养源,并代谢表面活性剂的驱油菌种—T11进行了功能测定。在最适条件下,如果在原油培养剂中添加蔗糖和硝酸铵,则T11可使原油粘度可由64mPa·s降至34mPa·s左右。岩心中注入T11菌液45℃培养7d后,采收率可比单纯水驱提高10%~11%。T11代谢产生的生物表面活性剂为鼠李糖脂类物质,最大产量为1080 mg/L,表面活性剂样品的临界胶束浓度为39.3mg/L。 T11可与JHW-3通过原生质体融合技术进行融合,获得的融合子本文命名为CZ-7,其生长条件同其亲本没有明显差别。45℃,pH7.0条件下,在聚合物原油培养基中添加1.0mg/mL蔗糖时,接种CZ-7培养7d,可使聚合物分子量从18×106降至0.6×106。溶液表面张力由57.7mN/m降至28.6mN/m;原油粘度由55.2mPa·s降至30.3mPa·s。重组菌的活性整体上要超过两亲本菌株组成的复合体系。 重组菌CZ-7同JHW-1、JJF、JJH、T11复配,组成复合菌后,其降解聚合物、产表活剂、降低原油粘度的能力都较不含CZ-7时有明显提高,本文将该复合菌命名为ZH-3。CZ-7在外来营养成分不足时能进一步降低聚合物的分子量,并产生表活剂,促进复合菌中其他菌株的生长,进而提高了ZH-3的性能。 本文研究表明:岩芯长时间注入聚合物后,注入ZH-3菌液培养,可使渗透率得到部分恢复。注入0.4PV、蔗糖浓度为1.0g/L的ZH-3培养液段塞,45℃培养7d,可使采收率较聚驱后继续提高6.5%,使原油粘度由64.7 mPa·s降至42.6 mPa·s。研究结果还表明,CZ-7的存在可使ZH-3岩心实验结果更加稳定。在非均质岩层中,ZH-3菌能更多地采出低渗透地层中的残余油;当渗透率级差增大时,采收率提高幅度相对较小。 文中还针对大庆萨北过渡带重质原油,研究了微生物驱油的可行性,结果表明该区块重质原油油藏适宜应用微生物采油。地层水中所含的营养物质少,须选用无机盐含量和种类较多的污水配制注入菌液,现场接种的活菌量应大于106个/mL。


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