提高产甲烷采油菌产甲烷气速率的方法、模拟装置

1.本发明涉及微生物驱油技术领域，具体的是促进产甲烷采油菌产甲烷气速率的方法。


背景技术：

2.产甲烷采油菌,是指一类形态上存在差异的能够产生甲烷的微生物。利用产甲烷采油菌群在严格厌氧环境下将储层中的石油转化为甲烷，该方法可以有效提高油藏的采出程度。
3.早在1968年,jaranyi等在匈牙利开展微生物驱油试验,采用淤泥菌、梭状芽抱杆菌脱硫弧菌和假单胞菌混合的厌氧嗜热培养物,以糖蜜、蔗糖、硝酸钾等为营养体系,采用段塞式注入方式,实施后关井4～6个月。此后,每隔2～4个月补充营养体系2～3次,保持关井到相应井见效。矿场结果显示,注入微生物数周至18个月内,原油增产12%～60%,产气量增加,产出液ph值降低,原油粘度和油水比降低。虽然产甲烷采油菌可以有效提高储层采收率，但存在作用周期长的实际生产问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种提高产甲烷采油菌产甲烷气速率的方法，解决现有利用产甲烷采油菌驱油因产甲烷气速率低以致作业周期长的问题。
5.本发明还提供一种提高产甲烷采油菌产甲烷气速率的方法模拟装置，以使提高产甲烷采油菌产甲烷气速率的方法能够在室内实施，达到室内模拟的目的。
6.第一方面，所述的提高产甲烷采油菌产甲烷气速率的方法，包括注入剂及激活体系，所述激活体系，包括：激活液及二氧化碳；将所述注入剂及所述激活体系注入到储层；所述激活液及所述二氧化碳，用于激活所述储层中的产甲烷采油菌以提高所述产甲烷采油菌的产甲烷气速率。
7.进一步地，在注入所述注入剂的过程中向所述注入剂中通入所述二氧化碳；所述二氧化碳与所述注入剂的注入流量一致。
8.进一步地，所述注入剂，包括：矿化水、水驱采出水、聚合物驱采出水或复合驱采出水。
9.进一步地，所述激活液，包括：葡萄糖、乙酸钠、硝酸钠及磷源。
10.进一步地，所述磷源是磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的1:1混合物。
11.进一步地，所述激活液中还包括微量元素。
12.进一步地，所述微量元素是二价铁离子：钴离子：镍离子=1:1:0.1。
13.第二方面，所述的提高产甲烷采油菌产甲烷气速率的方法模拟装置，其特征在于，
包括：反应器及接收器；二氧化碳、激活液、产甲烷采油菌及注入剂在所述反应器中发生反应以产生甲烷气；所述接收器，用于接收所述甲烷气以计量所述甲烷气的产生速率。
14.进一步地，所述装置，还包括：培养器；所述产甲烷采油菌在所述培养器中培养；所述培养器连接温控机构；所述温控机构，用于调节所述培养器的温度。
15.进一步地，所述反应器连接搅拌机构。
16.进一步地，所述反应器连接二氧化碳气瓶；所述二氧化碳气瓶，用于向所述反应器输入所述二氧化碳。
17.本发明具有如下有益效果：本公开方法通过在激活体系中加入二氧化碳，利用在储层中提高二氧化碳浓度的方式，提升产甲烷采油菌的产甲烷气速率；相同时间内产甲烷气速率高，则产甲烷气量大，油藏环境中，气体与原油混合形成气体混相驱，原油粘度下降，提升储层中原油的流动性，从而有利于原油运移到采油井井底以提升原油采收率。
附图说明
18.通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：图1是本发明实施例的提高产甲烷采油菌产甲烷气速率的辅助装置的结构示意图；图2-1是本发明实施例的模拟装置的plc控制系统的压力模块界面a；图2-2是本发明实施例的模拟装置的plc控制系统的压力模块界面b；图2-3是本发明实施例的模拟装置的plc控制系统的温度模块界面a；图2-4是本发明实施例的模拟装置的plc控制系统的温度模块界面b；图2-5是本发明实施例的模拟装置的plc控制系统的温度模块界面c。
具体实施方式
19.以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。
20.同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。
21.本公开方法发明构思基于以下机理产生，产甲烷采油菌是一种能将无机或有机化合物厌氧发酵转化成甲烷的细菌，产甲烷采油菌在储层中以原油为食物，将原油的大碳链
降解为小碳链，从而将原油的粘度降低以提高其流动性，然后储层原油通过驱替手段可以将原来滞留在储层的剩余油或者残余油驱替到采出井的井底，油气采收率得到提升。
22.产甲烷采油菌的活性受到环境条件以及碳元素、氮元素、磷元素的比重及无机元素影响。产甲烷菌采油是一种厌氧型菌种，在产甲烷气过程中，受环境影响很容易出现产气率下降的现象，研究表明产气过程如果提高微量元素与中间产物乙酸的利用率可以提升菌株厌氧消化过程效率与稳定性，进而大幅度提高产甲烷气速率。厌氧消化过程分为三个阶段，第一阶段为水解和发酵的液化过程，第二阶段是产氢、产乙酸的酸化过程，第三阶段产甲烷的气化过程。而产甲烷采油菌产甲烷过程主要是乙酸、氢气和二氧化碳三者参与反应，所以，本公开的方法通过在激活体系中加入二氧化碳，利用提高二氧化碳浓度的方式，提升产甲烷采油菌的产气速率；而相同时间内产甲烷气速率高，则产甲烷气量大，油藏环境中，气体与原油混合形成气体混相驱，原油粘度下降，提升储层中原油的流动性，从而有利于原油运移到采油井井底以提升原油采收率。
23.本公开方法的发明构思及发明效果通过以下实施例进行具体呈现。
实施例
24.一、本公开实施例使用的激活体系的组成是：葡萄糖0.6份、乙酸钠0.9份；二氧化碳0.3份；硝酸钠0.6份；磷源（磷酸氢二钾:磷酸二氢钾1:1）0.15份；微量元素（二价铁离子：钴离子：镍离子=1:1:0.1）0.1份；其中铁离子来自feso4
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7h2o，钴离子来自coso4
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7h2o，镍离子来自nicl2
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6h2o。
25.二、本公开实施例使用的产甲烷采油菌，具体制备过程如下：培养基：氯化钠15份；氯化铵0.5份；氯化镁1份，硫酸镁3份；氯化钙0.15份；生物素2份；硫辛酸5份；对氨基苯甲酸5份；盐酸吡多醇10份，b1/b2/b6/b12=5:5:2:0.1一份；半胱氨酸盐酸盐0.5份；酵母提取液1份；蛋白胨1份；水1份。
26.其中：维生素b1为硫胺素；维生素b2为核黄素；维生素b6为吡哆素；维生素b12为钴胺素 ；生物素为维生素b7。
27.培养基环境：培养基灭菌120℃，30min；刃天青厌氧指示剂浓度1.0mg/l；ph值7.0；培养温度45℃；培养时间30d,60d,90d；4500mg/l矿化水/水驱采出水/聚合物驱采出水/复合驱采出水。
28.平板培养基：琼脂 18g/l、牛肉膏 3g/l、蛋白胨 10g/l、氯化钠（nacl） 5g/l、ph 7.2。
29.将样本稀释后在牛肉膏培养基上进行涂布，涂布均匀后置于生化培养箱培养 24小时，培养温度为 45℃；挑取单菌落在葡萄糖培养基上进行划线培养，培养后在显微镜下用结晶紫镜检，观察菌体形态，若果有杂菌，则重新划线培养，分离纯化出纯菌株为止。
30.从油井采出液中共分离纯化得到 46 株内源菌株。通过微生物菌株代谢产物粘度、表面张力检测，初步从分离纯化得到一定数量（30-50株）内源菌株中筛选出可用的产甲烷气采油菌。
31.三、本公开实施例使用的模拟装置，如图1所示：该模拟装置包括反应器2，该反应器2与二氧化碳钢瓶1关系连接，产甲烷气采油菌在培养器6中培养，反应器2与接收器5管线连接，并在管线上设置控制阀门4。
32.该反应器2下面设置磁力搅拌器3，培养器6连接有温控机构，温控机构可以包含加热器和送风机两个核心配件，从而实现温度快速调控，温度控制范围为室温到150℃。
33.本公开实施例的模拟装置设有plc控制系统，该系统包含温度控制模块、压力报警模块，以及根据设定注入时间启动/关闭二氧化碳注入、注入二氧化碳的同时开启搅拌器模块。
34.其中：图2-1的压力模块界面a：内置压力反馈程序，当程序启动时，通过子程序读取压力4-20ma电流并转换成相应压力。图2-2的压力模块界面b：内置压力报警程序，作用为高压保护，当压力值高于设定压力时，此程序停止主程序运行。图2-3的温度模块界面a:内置温度控制程序，启动温度监测i0.2，停止温度监测i0.3，温度指示灯q0.4。其中i0.2为启动温度检测的触点指令，i0.3为停止温度检测的触点指令，q0.4为温度指示灯的线圈指令。图2-4的温度模块界面b:内置温度转换程序，当温度监测程序启动时，子程序读取温变模块4-20ma电流并转换成符合量程的温度20.0-150.0℃。图2-5的温度模块界面c:内置温度报警程序，当温度超过设定值45℃时，此程序终止主程序运行。通过上述模块，plc信号智能监控压力和温度的输入动态，给出报警输出提示，可以实时把控实验环境变化，利于实验的顺利进行。
35.四、本公开实施例利用实施例三所述的装置进行产甲烷采油菌产甲烷气的模拟实验，实验根据不同配置水(4500mg/l矿化水/水驱采出水/聚合物驱采出水/复合驱采出水)及培养天数，计量产甲烷气体积，对比相同培养时间下产甲烷气的量。实验过程如下： 1)实验模拟储层温度45℃，设定压力上限，通过plc控制系统调节控制阀门4，并根据设定时间调控二氧化碳气瓶输出二氧化碳的注入量，进而调节二氧化碳的注入比例与注入速度，启动二氧化碳注入的同时，自动开启搅拌器3。
36.2)将激活液、注入剂及产甲烷采油菌加入到反应器2内，激活液、注入剂及产甲烷采油菌在反应器2内，本源微生物（产甲烷采油菌）开始激活、生长繁殖，在激活过程中注入二氧化碳，注入二氧化碳的同时开启搅拌器3；3)反应一段时间后，开启控制阀门4，同时记录接收器5内的甲烷气量，具体实验结果见表1及表2。
37.表1未注二氧化碳的激活体系的产气量实验数据表 表2注二氧化碳的激活体系的产气量实验数据表
实验实验用水30d产气量/ml40d产气量/ml50d产气量/ml60产气量/ml70产气量/ml80产气量/ml90产气量/ml
14500mg/l矿化水91422394550502水驱采出水71224374148473聚合物驱采出水61025344046444复合驱采出水692533394543
从表1与表2的数据对比可以看出，相同时间内注二氧化碳的激活体系明显比未注二氧化碳激活体系的产甲烷气量高，也就是注二氧化碳激活体系明显比未注二氧化碳激活体系的产甲烷气速率高。
38.综上，通过本实施例的模拟过程及结果，说明在激活过程中注入一定体积的二氧化碳，产甲烷采油菌降解原油大量生成甲烷气，注二氧化碳激活前后时间范围大幅度缩短，原油甲烷气化速率提高，注二氧化碳的激活体系可以大幅度提高产甲烷采油菌的降解产气速率。
39.以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。