微生物清防蠟技術(shù)在新疆油田采油二廠的礦場應(yīng)用

易紹金 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 （長江大學(xué)） 長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023

錢愛萍 （中石油新疆油田分公司采油二廠，新疆 克拉瑪依834008）

周 慧 （長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

微生物清防蠟技術(shù)在新疆油田采油二廠的礦場應(yīng)用

易紹金 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 （長江大學(xué)） 長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023

錢愛萍 （中石油新疆油田分公司采油二廠，新疆 克拉瑪依834008）

周 慧 （長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

為解決油井結(jié)蠟問題，從新疆油田采油二廠高含蠟油井的采出液中篩選出了清防蠟菌種，對該菌種進(jìn)行室內(nèi)定向馴化，將得到的優(yōu)良菌種投入現(xiàn)場試驗和應(yīng)用。室內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，該菌種作用于高含蠟原油后，原油的凝固點、黏度和含蠟量均有所降低；該菌種在油井現(xiàn)場應(yīng)用中，取得了良好的效果：連續(xù)生產(chǎn)時間長、熱洗次數(shù)少，部分油井產(chǎn)液量增加，含水率下降，油井抽油機載荷、電流普遍下降等，明顯減少了經(jīng)濟(jì)成本，且無環(huán)境污染。

微生物；清防蠟；礦場試驗；新疆油田

石油主要是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物，各種組分的碳?xì)浠衔锏南鄳B(tài)隨著開采條件 （尤其是溫度和壓力）的變化而改變，其中的固態(tài)物質(zhì)主要是含碳原子數(shù)為16～64的烷烴 （C16H34～C64H130），即石蠟。石蠟相對密度介于0.88～0.905之間，熔點在49～60℃之間。在一般油層條件下，石油中所含的石蠟都處于溶解狀態(tài)。石蠟在石油中的溶解度隨溫度和／或壓力的降低而降低。對于溶有一定量石蠟的原油，在開采過程中，隨著溫度、壓力的降低和氣體的析出，溶解的石蠟便以結(jié)晶析出。隨著溫度的進(jìn)一步降低，石蠟不斷析出，其結(jié)晶便長大聚集和沉積在管壁上，出現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象。一般油井中的蠟為石蠟、膠質(zhì)、瀝青和油質(zhì)的褐黑色固態(tài)或半固態(tài)混合物，有些還含有泥砂等雜質(zhì)。油井結(jié)蠟是嚴(yán)重影響油井生產(chǎn)的突出問題，防蠟和清蠟則是油井生產(chǎn)管理中的重要工作。

1 微生物清防蠟技術(shù)發(fā)展概況

目前國內(nèi)外清防蠟技術(shù)有多種。在油井防蠟方面，包括油管內(nèi)襯和涂層防蠟技術(shù)，投加化學(xué)防蠟劑技術(shù)等。在油井清蠟方面，主要采用機械清蠟、熱力清蠟和化學(xué)清蠟技術(shù)。自20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)外微生物清防蠟技術(shù)迅速發(fā)展。目前國外技術(shù)已趨成熟，國內(nèi)許多油田正在推廣應(yīng)用，并取得了較好的清防蠟效果。

1.1 技術(shù)原理與特點

微生物清防蠟技術(shù)采用投加高效菌劑的方法進(jìn)行，油井微生物清防蠟菌劑是由多種好氧及兼性厭氧菌組成的石油烴類降解菌混合菌。這些混合菌分離自高含蠟油井采出液，它們能以原油中的蠟質(zhì)成分為生長繁殖的唯一碳源。當(dāng)菌劑注入油井后，混合菌將以原油中的蠟質(zhì)組分為營養(yǎng)進(jìn)行新陳代謝，使長鏈烴斷裂，并產(chǎn)生脂肪酸、糖脂、類脂體多種生物表面活性劑，并改變金屬或黏土礦物表面的潤濕性，阻止蠟結(jié)晶的析出、長大和沉積，從而達(dá)到油井清防蠟的目的［1，2］。

與傳統(tǒng)的物理、化學(xué)清防蠟技術(shù)相比，微生物清防蠟技術(shù)具有下列特點：①施工條件簡單，不需額外投入設(shè)備，操作簡便。②成本低，經(jīng)濟(jì)效益明顯。微生物清防蠟不僅可減少或免去熱洗或化學(xué)清防蠟劑的投加，而且還會因提高采油時效增加產(chǎn)液量，降低含水率，提高產(chǎn)油量，并減輕電機負(fù)荷。③微生物菌劑無毒無害，不傷害地層。使用時勞動強度小、勞動條件好、安全且無環(huán)境污染。

1.2 應(yīng)用范圍

微生物清防蠟技術(shù)的應(yīng)用范圍如表1所述。

表1 抽油井微生物清防蠟技術(shù)應(yīng)用范圍

1.3 一般施工工藝

菌液、營養(yǎng)液的配制用水采用不含殺菌劑和其他化學(xué)藥劑的回注污水。油井微生物清防蠟的施工工藝大多數(shù)采用套管加入法［3］。即：在抽油機正常工作的情況下，將一定量的菌制劑 （100～200kg）與營養(yǎng)液 （0.5～1.0m3）混勻后從油套管環(huán)形空間泵入即可，根據(jù)井況調(diào)整加菌頻率 （如每1～2月1次），對沉沒度＜400m的油井可關(guān)井4h。加入量與加入周期可依據(jù)現(xiàn)場井況進(jìn)行調(diào)整。

1.4 現(xiàn)場應(yīng)用效果評價方法

微生物清防蠟現(xiàn)場應(yīng)用效果可采用下述方法進(jìn)行評價：如果施工后在一定時間內(nèi) （常規(guī)清防蠟措施周期的2倍以上）不再采用其他常規(guī)的清防蠟措施，油井不結(jié)蠟，可視為完全有效；在短時間的現(xiàn)場試驗加入菌液20～45d后，示功圖顯示沒有結(jié)蠟，抽油機電流和載荷沒有增加，即為有效；接著再加入2～3次，菌液試驗周期達(dá)到通常清防蠟措施周期的3倍以上，即可視為清防蠟效果良好。

2 室內(nèi)試驗研究

2.1 菌種的篩選、分離、培養(yǎng)與擴(kuò)培

菌種是微生物清防蠟?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵，用于油井微生物清防蠟的菌種來自于新疆油田采油二廠高含蠟油井的采出液。經(jīng)廣泛的樣品收集和富集培養(yǎng)，獲得能以原油蠟質(zhì)為唯一碳源的微生物菌種；在此基礎(chǔ)上根據(jù)油井現(xiàn)場實際參數(shù)對菌種進(jìn)行定向馴化，并進(jìn)行性能考察，最終獲得優(yōu)良的微生物清防蠟菌種；對該菌種進(jìn)行發(fā)酵瓶、發(fā)酵罐擴(kuò)培，即得到油井 “微生物清防蠟菌劑”產(chǎn)品，供現(xiàn)場應(yīng)用。

2.2 菌種的一般特征及生長繁殖條件

對所獲得的菌種和所生產(chǎn)的菌劑進(jìn)行了一般特征的試驗，試驗結(jié)果表明：該菌種為混合菌群，菌體大小有所差異，大多介于0.5～5.0μm之間；經(jīng)革蘭氏染色并鏡檢，以G－桿菌為主，并有一定量的G＋桿菌，混合菌以兼性厭氧菌為主，并有好氧菌和厭氧菌存在。

以現(xiàn)場油樣為唯一碳源，對所獲得的菌種和所生產(chǎn)的菌劑進(jìn)行了生長繁殖條件試驗，試驗結(jié)果表明：混合菌群的生長溫度在20～90℃之間 （可耐120℃），最適溫度為55～70℃；能在pH值為5.5～9.0的環(huán)境生長繁殖，最適pH值為7.0～7.5；能在礦化度為200000mg／L （可耐350000mg／L）以下生長繁殖，但以5000～50000mg／L最為適宜；菌劑中石油烴降解菌的濃度為1.0×108個／ml。

2.3 微生物對原油的降凝、降黏和降蠟作用

將現(xiàn)場原油與菌種、營養(yǎng)液 （菌種：營養(yǎng)液為1∶10）按1∶1的體積混合，在恒溫?fù)u床60℃振蕩48h；然后分離出原油，分別測定細(xì)菌作用前后原油的凝固點、黏度及含蠟量，并測定水樣中的菌量。試驗結(jié)果見表2。

表2 原油在60℃與細(xì)菌作用48h后各參數(shù)的變化

由表2可見，細(xì)菌作用于含蠟原油后，原油的凝固點、黏度和含蠟量均有所降低，這都有利于微生物清防蠟。試驗結(jié)果還同時表明，水樣中的細(xì)菌數(shù)量在作用后增加了一個數(shù)量級以上。

2.4 微生物防蠟率的測定

在60℃條件下，將現(xiàn)場原油與菌種、營養(yǎng)液 （同上）在120r／min的恒溫?fù)u床上培養(yǎng)48h，然后將A3鋼掛片置于其中，在1h內(nèi)將溫度從60℃降低到25℃，靜止30min后取出掛片，用異丙醇洗去表面油污，然后稱重，由作用前后質(zhì)量差求得掛片上的結(jié)蠟量，并與空白掛片相比，得到防蠟率，試驗結(jié)果列于表3。由表3可見，微生物對現(xiàn)場原油具有良好的防蠟效果。

表3 微生物防蠟試驗結(jié)果

3 油田現(xiàn)場條件適應(yīng)性分析與現(xiàn)場試驗方案

3.1 原油組分分析

取新疆油田采油二廠T85490井、T85573井的井口原油進(jìn)行族組分分析，結(jié)果見表4。由表4可看出，原油中飽和烴含量較高，而瀝青質(zhì)含量較低，表明蠟含量較高，結(jié)蠟問題嚴(yán)重。

表4 原油族組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及總收率分析結(jié)果

3.2 油田現(xiàn)場條件適應(yīng)性分析

試驗現(xiàn)場為八區(qū)烏爾禾組油藏區(qū)塊，其靜態(tài)參數(shù)見表5。

表5 八區(qū)烏爾禾組油藏區(qū)塊靜態(tài)參數(shù)

通過八區(qū)烏爾禾組油藏區(qū)塊含蠟量、油層溫度、含水率、礦化度等靜態(tài)參數(shù)，對比微生物清防蠟技術(shù)的適宜條件 （見表1），可以看出，八區(qū)鳥爾禾組油藏原油及條件適合進(jìn)行微生物清防蠟技術(shù)的應(yīng)用。

3.3 現(xiàn)場試驗方案

1）菌液配制 菌液的配制采用不含殺菌劑和其他化學(xué)藥劑的油田現(xiàn)場回注水或采出水。將4kg營養(yǎng)劑溶于1.0m3上述回注水或采出水中，配制成營養(yǎng)液，再將200kg菌液與1.0m3營養(yǎng)液混合均勻，即成施工用菌液 （共1.2m3）。

2）加入量和加入周期 試驗初期加入菌種量200kg，配制成1.2m3的微生物稀釋液，加入周期按每1～2月1次投加，并根據(jù)運行情況進(jìn)行調(diào)整。

在油井微生物清防蠟期間應(yīng)注意考察下列參數(shù)：生產(chǎn)電流、示功圖、采出液菌量、載荷和油井產(chǎn)量，并據(jù)此對菌種加入量和加入周期進(jìn)行調(diào)整。

3）施工方法 ①措施井施工前必須進(jìn)行一次徹底的熱洗，做到井筒無蠟沉積，無有害化學(xué)劑。②待油井產(chǎn)出液含水恢復(fù)正常后 （一般為熱洗后2～7d），將配制好的菌液從油套環(huán)空加入即可。用泵車直接從油套環(huán)空注入菌液，注入壓力控制在7MPa以下。對于油井沉沒度小于400m，加入菌液2h后，可關(guān)井4h，然后開井正常生產(chǎn)。油井沉沒度大于400m時，加入菌液后不需要關(guān)井。

4 現(xiàn)場應(yīng)用及效果分析

自2009年1月至2010年12月，新疆油田采油二廠T85596井等65口油井進(jìn)行了微生物清防蠟現(xiàn)場應(yīng)用，根據(jù)現(xiàn)場的生產(chǎn)資料，微生物清防蠟技術(shù)應(yīng)用取得了良好的效果。

1）油井微生物清防蠟效果普遍較好，表現(xiàn)為連續(xù)生產(chǎn)時間長、熱洗次數(shù)少。在T85596等26口油井，微生物清防蠟措施最多8輪，最少4輪。在長達(dá)22個月中，完全沒有采取任何措施而保持延續(xù)生產(chǎn)長達(dá)660d以上的油井5口，占19%；沒有熱洗的油井13口，占50%；僅熱洗1次的油井為5口，占19%；其他熱洗2次及以上的油井為8口，占31%。在T85429井等39口油井中，微生物清防蠟措施最多7輪，最少2輪。在長達(dá)18個月中，完全沒有采取任何措施而保持連續(xù)生產(chǎn)長達(dá)540d的油井多達(dá)13口，占33.3%；沒有熱洗的油井29口，占74%；僅熱洗1次的油井5口，占12.8%；熱洗2次及以上的油井5口，僅占12.8%。而上述油井在采取微生物清防蠟措施前，不僅要采取化學(xué)清防蠟，而且每年還要熱洗6～12次。由于采取了微生物清防蠟措施，使得油井延續(xù)生產(chǎn)天數(shù)延長，單井熱洗次數(shù)明顯減少，大大減少了熱洗次數(shù)，大大減輕了工人的勞動強度，節(jié)約了熱洗費用，并減輕了因熱洗對地層造成的污染和對套管造成的損害；同時，由于連續(xù)生產(chǎn)天數(shù)的增加和熱洗次數(shù)的減少，增加了原油產(chǎn)量。

2）部分油井產(chǎn)液量增加，含水率下降。在T85596井、T85429井等65口油井采取微生物清防蠟措施后，有23口油井產(chǎn)液量增加，占35.4%；有26口油井含水率下降，占40%。產(chǎn)液量的增加和含水率的下降，使原油產(chǎn)量增加了。

3）油井抽油機載荷、電流普遍下降。在采取微生物清防蠟技術(shù)后，由于微生物的生物化學(xué)作用，使油井抽油機載荷及電流普遍降低，間接反映出微生物清防蠟的效果。另外也有利于生產(chǎn)節(jié)能。

4）典型油井分析。在采取微生物清防蠟措施的65口油井中，有T85629井等20口油井一直能保持正常生產(chǎn)，表現(xiàn)出良好的微生物清防蠟效果。這些油井具有一些共同點，可供進(jìn)一步選井參考。即：①微生物清防蠟對油井的適用范圍較廣；產(chǎn)液量一般為2～15m3／d，含水率為1%～70%，井深1900～2500m的油井微生物清防蠟效果更好。②在采取微生物清防蠟措施前必須對油井進(jìn)行一次徹底熱洗，第1輪擠菌種及營養(yǎng)液后，應(yīng)根據(jù)井況如載荷、電流等及時進(jìn)行第2輪及隨后的擠注，第2輪加入周期以40～60d為宜，隨后也應(yīng)及時添加菌液及營養(yǎng)液。

［1］談媛，易紹金.表面黏附菌膜及微生物清防蠟作用機理研究 ［J］.石油天然氣學(xué)報，2008，30（1）：344～346.

［2］易紹金，談媛.高溫高鹽條件下嗜蠟菌的培養(yǎng)、馴化及應(yīng)用潛力 ［J］.石油天然氣學(xué)報，2008，30（3）：144～146.

［3］易紹金，胡凱，李斌，等.微生物清防蠟技術(shù)在江漢油田高溫高鹽油井的礦場試驗 ［J］.石油天然氣學(xué)報，2009，31 （4）：146～148.

Field Application of Microbial Paraffin Cleaning and Preventing Technology in 2nd Oil Production Plant of Xinjiang Oilfield

YI Shaoj-in，QIAN Ai-ping，ZHOU Hui（First Author’s Address：Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources（Yangtze University），Ministry of Education；College of Chemical and Environmental Engineering，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）

Wax-removing microorganism was chosen from produced fluids of high waxy oil wells in 2nd Oil Production Plant of Xinjiang Oilfield.In order to solve the paraffin precipitation problem in oil well，acclimating the strains in laboratory.Then the microorganism was acclimatized in laboratory and excellent strains were put into field test and application.It was found in the laboratory research，the freezing point，viscosity and the content of paraffin of crude oil were all reduced after the strains were used in high waxy crude oil.Meanwhile good effect of application is obtained in oilfields with long time of continuous production，less number of hot washing，the oil production is risen in some oil wells，water content，pumping unit load and current are reduced without environmental pollution.

microorganism；paraffin cleaning and preventing；field experiment；Xinjiang Oilfield

TE358.2

A

1000-9752（2012）10-0129-04

2012-03-05

教育部重點實驗室資助項目 （K200610）。

易紹金 （1963-），男，1984年大學(xué)畢業(yè)，教授，現(xiàn)主要從事石油與環(huán)境微生物技術(shù)和油氣田環(huán)境保護(hù)教學(xué)與科研工作。

［編輯］ 蕭 雨