在中石化勝利油田河口采油廠邵家油田沾3區塊,矗立著一個綠色的儲罐,特別顯眼。這也是與其它區塊的明顯區別。河口采油廠工藝所油田化學主管師毛源介紹,那里在進行的是微生物驅油。儲罐里的營養液通過供液注入系統注入到地下1200多米的地層,目標是2000多萬噸的石油地質儲量。
通過微生物驅油,該斷塊水驅稠油油藏的含水量已經從實施微生物驅油前的93.7%下降到現在的89.2%,增油50多噸/天。
像這樣在勝利油田進行過微生物采油的已有六個區塊,其中有五個是外源微生物驅,兩個是內源微生物驅。據勝利油田采油工藝研究院(以下簡稱“勝利采油院”)微生物采油研究中心副主任曹功澤介紹,從1998年至今,這些區塊已累計增油19.8萬噸。其中,羅801區塊已提高采收率4%。
艱難起步
在勝利油田采油工藝研究院石油微生物研究中心的辦公室窗臺上,微生物采油研究領域第一個吃“螃蟹”的人——勝利油田高級專家汪衛東擺放著很多瓶瓶罐罐的油井產出水。里面是一些無害的細菌,也可以為采油提供幫助。
每天一到辦公室,汪衛東要做的第一件事情是觀察采油細菌的培養情況,為了解細菌的特性積累資料。
要說起勝利油田對于微生物采油技術的研究,還得從20世紀60年代說起。那時,勝利油田剛剛投入開發,便在全國率先開始了微生物采油技術的研究。但之后“文革”的來臨使得這一研究中斷了。
20世紀90年代,隨著勝利油田進入開發中后期,科研人員再次把關注的目光投向微生物采油技術。也正是在那時的1993年,汪衛東加入了勝利油田。
當時,勝利油田正準備開展微生物采油技術方面的研究,但是由于這是個交叉的邊緣學科,在國際也屬技術難題,國內也沒有基礎資料和參考,幾乎一片空白。在這種條件下,獲得哈爾濱師范大學遺傳學碩士學位的汪衛東選擇了挑戰。
在接下來的近兩年時間里,汪衛東白天與老師傅們一起做課題,跑現場,晚上自學,惡補石油知識。兩年下來,他翻譯了近七十萬字的外文資料,積累了十幾本筆記,為這項技術的可行性論證、立題做好了大量的前期準備。
在他的不懈努力下,1995年,微生物驅油技術立為油田科研課題,與美國技術公司合作,開展微生物單井處理現場試驗,建成了一個簡易的菌液生產中試車間,每批次生產菌液7噸左右。當年應用17口油井,短短3個月時間內就增油1700噸,實驗獲得巨大成功。
四年后,國家“九五”重點攻關課題《微生物驅油探索研究》通過國家級驗收。勝利采油院正式成立微生物采油技術研究中心,研究方向從單井處理向區塊驅油轉化。同年建成年產菌液1500噸的微生物采油菌液工業化生產車間,并開展了大量的微生物采油基礎研究。
目前,勝利采油院微生物采油技術研究中心已經發展成國內首家集科研、生產和技術服務為一體的石油微生物研究中心。其石油系統最大的石油微生物菌種庫擁有功能菌200多株,擁有完全自主的知識產權,所建的微生物采油菌液工業化生產車間年產菌液達1500噸,完全可以滿足勝利油田進一步擴大微生物驅采油的需要。
勝利油田前期的研究主要是微生物單井處理技術和外源微生物驅油技術。目前微生物單井處理技術在勝利油田已基本成熟,并進入工業化應用。
內源為主
微生物驅可分為外源微生物驅和內源微生物驅兩種方式。外源微生物驅是選擇合適的微生物菌種在地面發酵以后注入地層實現微生物驅油,是“趕著細菌去采油”。而內源微生物驅是篩選高效的功能性激活劑直接激活油藏中具有驅油功能的微生物來達到驅油的目的,是“發動細菌去采油”。
據了解,內源微生物驅是勝利油田微生物驅采油的重點方向。
沾3區塊采用的就是內源微生物驅采油的方式。沾3塊是斷塊水驅稠油油藏,2011年11月之前,其綜合含水高達93.7%,驅油效果越來越差,穩產難度極大。高含水油藏最突出的兩個問題是水驅洗油效率低、波及效率低。而微生物技術可以很好地解決這兩個矛盾,一方面利用代謝產生的生物表面活性劑提高洗油效率,同時利用菌體的局部富集作用,在微觀上封堵高滲孔道,擴大波及范圍,實現提高采收率。
開始實施微生物驅油6個月后開始見到明顯效果,對應油井日產油量從26.3噸升至77.2噸,日增油50.9噸,綜合含水由93.7%降低至89.1%,下降4.6個百分點。截至目前,已累計增油2萬余噸。其設計穩產期十幾年,最終預計可提高采收率5.28%,增產原油10.67萬噸。
正在沾3區塊現場試驗的是微生物驅油技術“863”項目。沾3區塊正擴大試驗規模,進入第三試驗階段,開始對5口井進行注入激活劑試驗,不久將擴大到9口井。科研人員通過對地層水化學分析、內源微生物分析及激活劑篩選,確定適合該塊有效微生物群落的最優激活體系。
該項技術為油田斷塊油藏提高采收率探索出了一條新的途徑。2013年5月,勝利油田采油工藝研究院主持的“高含水油藏微生物驅油技術研究”項目,通過了中國石化集團組織的鑒定。專家認為,該項目整體達到國際領先水平。
逐步推廣
微生物驅油技術是繼化學驅、熱采和氣驅之后的第四類提高采收率技術,也是勝利油田的一種儲備技術。
該項技術具成本低、實施工藝簡單、不傷害油藏、不污染環境等優點,產出液不需特殊處理,具有很好的油藏適應性和推廣應用價值。
“在沾3區塊,現在3口注入井,未來會擴大到9口。而且,我們已經優選出了其它4個區塊,約8000萬噸地質儲量的區塊,要進行微生物采油試驗。”在沾3區塊現場,毛源興奮地告訴記者。
早在2008年,勝利采油院就開展了適用微生物驅采油的資源潛力評價。結果表明,勝利油區78個油田中有10.17億噸水驅儲量適合實施微生物驅油技術,約占勝利油田水驅儲量的50%以上。由此說明此技術具有廣闊的應用前景。
除了將微生物采油技術應用到像沾3區塊這種斷塊油藏外,勝利采油院還成功地將它應用于原油物性差、含蠟高的稠油降黏處理中。室內實驗表明,降粘微生物對原油的降粘率最高可達95%以上。此外,也在低滲油田中應用,如在純梁采油廠進行了現場小試后展示出巨大的應用前景。微生物采油技術還可以在改善油藏非均質性方面進行應用。
汪衛東有一個明確的工作目標,那就是在退休前,要讓油田應用微生物采油技術的區塊達到20個,讓這項技術不僅成為勝利油田,而且成為中國石油工業“十二五”期間提高采收率的重要手段。
但不可否認的是,微生物采油技術目前在勝利油田只是初步應用階段,要達到規模化應用,成為油田開發生產中重要的開采技術,還需要做大量的基礎配套研究工作。
可以說,勝利油田就是一座“地質大觀園”,有人形象地解釋勝利油田地下的復雜:就像一個摔碎的盤子又被踢了一腳。也就是說全國所有的油藏類型,勝利油田都有。
不僅僅是在勝利油田,目前中國主要油田進入高含水開發后期,以大慶油田為例,其主力區塊平均含水已經超過90%,而這些區塊的產油量均占其油田總產量的50%~60%。因此,在那里應用的微生物采油技術同樣可以應用到其它油田的同等油藏類型中去。
總而言之,微生物科學是21世紀的前沿學科,在國內外的許多行業具有廣闊的發展前景。以至于有美國科學家曾稱這一技術為采油技術的“最后一招”