樂世豪，范振中，劉慶旺 （東北石油大學石油工程學院，黑龍江大慶 163318）

劉雪蓮 （中石油大慶油田有限責任公司第二采油廠，黑龍江 大慶 163414）

稠油降黏菌的性能評價及現場應用

樂世豪，范振中，劉慶旺 （東北石油大學石油工程學院，黑龍江大慶 163318）

劉雪蓮 （中石油大慶油田有限責任公司第二采油廠，黑龍江 大慶 163414）

篩選了2株稠油降黏菌分別為地衣芽孢桿菌 （TY1）和枯草芽孢桿菌 （TY2），分別對其作用稠油前后的降黏效果、蠟和膠質的質量分數、族組成、烴組分等參數進行了性能評價。檢測結果表明，經2種微生物作用后稠油運動黏度分別下降46.81%和60.13%；密度值下降，平均分子質量由作用前的752.3g／mol分別下降到617.5g／mol和641.5g／mol；凝固點下降了2℃；蠟的質量分數平均增加3.5%，膠質的質量分數平均增加4.3%；族組成中飽和烴質量分數分別增加4.4%和2.5%，瀝青質的質量分數分別降低了0.5%和1.3%；初餾點分別降低到140℃和160℃。通過現場3口井應用，平均單井增油達到117t，有效期為50～120d，投入產出比大于1∶3。

微生物降黏菌；稠油開采；性能評價；現場應用

世界石油工業(yè)的稠油采收率約在50%左右，仍有50%的石油留在地下未采出［1，2］。利用微生物開采稠油在世界各國還處于研究、試驗階段，仍有許多技術問題未解決［3，4］。從菌種內在因素來講，要求篩選出高效、廣譜的菌種難度大；長期使用后發(fā)生退變，重復應用性能變差［5～12］。從外界條件方面來講，油藏特有的地質條件，如高溫、高壓、高礦化度等因素對微生物生長不利，導致同一菌種在不同油田或油井使用時效果不穩(wěn)定，菌種的生長和功效受阻，造成菌種使用的盲目性，直接影響應用效果［13～16］。該文針對微生物開采稠油進行了室內研究和現場應用。

1 稠油降黏菌的性能評價

針對稠油區(qū)塊的稠油物性，主要篩選具有乳化降黏作用的菌種［16］，考察微生物菌種對稠油的降黏效果。試驗菌種來自地下油藏采出污水中分離出能以稠油烷烴為碳源的2株菌，分別為地衣芽孢桿菌（TY1）和枯草芽孢桿菌 （TY2）。稠油樣品取自J72井，物性參數分別是：密度 （20℃）為0.9497g／cm3，黏度 （50℃）為562.9mPa·s，凝固點為17℃，蠟的質量分數為12.3%，膠質質量分數為40.7%，平均分子質量為752.3g／mol。

1.1 降黏菌的降黏效果分析

采用HAAKE-VT550旋轉黏度計，測定降黏菌作用稠油后流動性變化［17］（見表1）。油樣經降黏菌TY1作用后，黏度值降低了46.81%，凝固點下降2℃；經降黏菌TY2作用后，黏度值降低了60.13%，凝固點下降2℃。表明篩選的這2菌株能較好地改善稠油的流動性。

表1 微生物作用前后稠油黏度和凝固點的變化

1.2 降黏菌對稠油蠟、膠質的質量分數變化的影響

對降黏菌作用前后稠油中蠟、膠質的質量分數變化進行了分析 （見表2）。稠油經微生物作用后，密度值由0.9497g／cm3降為0.9227～0.9293g／cm3，稠油密度明顯變 “輕”了。與此對應的稠油分子質量由作用前的752.3g／mol下降到617.5～641.5g／mol，稠油的平均分子質量由 “重”變 “輕”。蠟的質量分數平均增加3.5%，膠質的質量分數平均增加4.3%。

表2 微生物作用前后對稠油理化特征的影響

1.3 降黏菌對稠油族組成變化的影響

對降黏菌作用前后油樣的族組成進行了分析，得到飽和烴、芳烴、瀝青質及非烴組成的變化（見表3）。經降黏菌TY1和TY2作用后，稠油中飽和烴質量分數分別增加了4.4%和2.5%，瀝青質質量分數降低了0.5%和1.3%，非烴質量分數分別減少了2.6%和6.1%。由分析可以看出，細菌可以選擇性降解稠油中不同的組分。

表3 微生物菌種作用稠油前后族組成的變化

1.4 降黏菌對稠油餾分變化的影響

對降黏菌作用前后油樣進行恩氏蒸餾分析，發(fā)現空白稠油樣從室溫到300℃的餾程內沒有餾分油。而空白稠油樣經過TY1和TY2菌種作用后，初餾點分別為140℃和160℃；當從初餾點到300℃時，經TY1菌作用后的油樣收獲29.6%餾分油，經TY2菌作用后的油樣收獲16.3%餾分油。這說明降黏菌作用后稠油中的餾分發(fā)生變化，稠油中輕組分餾分油增加，證明降黏菌對稠油中的重質組分產生的降解作用，改善了稠油的物性。

1.5 降黏菌對稠油全烴組分變化的影響

用GC-112A氣相色譜儀 （PEG-20M毛細管色譜柱，30m×0.25mm×0.33μm）分析降黏菌對稠油全烴組分作用前后的變化。對比分析結果 （見表4），TY1和TY2菌對稠油的重質成分具有一定的降解能力，將長碳鏈的組分降解成短碳鏈的組分，使高長碳鏈烴 （C35～C45）的相對質量分數降低，中長碳鏈烷烴組分 （C19～C34）的質量分數增加明顯，全烴組分的碳鏈分布發(fā)生偏移，由此導致稠油的黏度下降，流動性增強。

表4 降黏菌對稠油中正構烷烴降解的地化參數測定

2 現場應用

為了驗證降黏菌在B304區(qū)塊生產中改善稠油流動性的應用效果，分別對ZA4005井、ZA4007井和ZA-B336井這3口油井實施了微生物降黏增油措施。其中ZA4005、ZA4007油井實施微生物降黏措施前后的監(jiān)測結果如圖1、2所示。ZA4005井措施前平均日產液10.9t，日產油6.8t，含水率36.6%，泵效28.4%；措施后日產液15.0t，日產油10.3t，含水率下降5.5%，泵效提高10.8%。ZA4007井措施前平均日產液4.5t，日產油2.0t，含水率54.4%，泵效14.4%；措施后日產液7.6t，日產油3.9t，含水率下降10.9%，泵效提高30.7%。ZA-B336井措施前日產液3.3t，日產油1.9t，含水率40.5%，泵效18.2%，措施后也見到明顯的增液增油效果。通過現場3口井應用，措施井油壓得到一定升高，生產效果變好，平均單井增油量達到117t，有效期為50～120d，投入產出比大于1∶3。

圖1 ZA4005井作用前后生產動態(tài)變化

圖2 ZA4007井作用前后生產動態(tài)變化

3 結論

1）微生物降黏菌通過活體微生物降解稠油中的復雜大分子有機化合物組分、使稠油物性發(fā)生改變，降低黏度，提升品質，改善流動性，從作用機理上有別于現有的化學降黏劑。

2）通過現場3口稠油井的降黏試驗，微生物降黏菌對稠油具有明顯的降黏效果。不僅可延長稠油井的生產時間，而且可以提高周期產油量，使低效稠油井的經濟效益進一步提高。

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［編輯］ 帥群

Performance Evaluation and Field Application of Heavy Oil Viscosity-reducing Bacteria

LE Shihao，FAN Zhenzhong，LIU Qingwang，LIU Xuelian (First Author's Address:School of Petroleum Engineering，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，Heilongjiang，China)

Two heavy oil viscosity-reducing bacterial strains such bacillus licheniformis TY1 and bacillus subtilis TY2 were screened.Performance of its viscosity reduction effect，wax and gum content，group composition，total hydrocarbon composition was evaluated respectively before and after bacterial treatment.The results showed that after bacterial treatment，the kinematic viscosity of heavy oil decreased 46.81%and 60.13%respectively for the2 bacterial strainsand densitywas reduced also，molecularweightwas reduced from 752.3g/mol to 617.5～641.5g/mol，freezing point decreased by 2℃，asphaltene content in group composition decreased by 0.5%and 1.3%respectively，saturated hydrocarbon increased by 4.4%and 2.5%respectively，wax and gum increased by 3.5%and 4.3%respectively，the initial fraction pointwas reduced to 140℃ and 160℃.Field application in 3 wells indicate that average oil increment of single well is 117t.The period of validity is 50～120d and the input-output ratio ismore than 1∶3.

viscosity-reducing bacteria;viscous oil recovery;performance evaluation;field app lication

TE358

A

1000-9752（2014）05-0128-04

2013-10-15

黑龍江省教育廳科學技術研究項目 （12531064）。

樂世豪 （1992-），男，2012年大學畢業(yè)，碩士生，現主要從事陸地和海上石油開采技術的研究和學習。

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