[发明专利]微生物强化采油的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及强化采油（EOR）领域。具体地，本发明涉及微生物强化采油的系统和方法。

背景技术

石油（原油）是世界上主要的能源之一。原油天然地存在于地质构造中。通常，仅通过在含油层中钻井来采收原油。对于一些油井，由于油在油藏中处于压力下，故油自动地升至地面且采收仅仅包括建造管道以将原油运送至储油设备（例如，罐）中。这被称为一次采油。然而，在油井的使用寿命期间，油藏压力下降且最终变得不足以使油升至地面。在这种情况下，必须采用附加措施使油达到地面。这些附加的方法被称为二次采油方法。二次采油包括：泵送、注水、天然气回注、和气举（注入空气、注入二氧化碳或注入其他气体到生产井中）。

上文提到的一次采油方法和二次采油方法通常不会导致油层中的全部油被采收。事实上，据估计，油层中约一半至三分之二的油在一次采油和二次采油后保留在该油层中。在每一油层中留下很多油（油是有限资源）是不可取的。因此，随着时间的推移，已经开发了在一次采油和二次采油方法不能提供充分的采油之后增加从油层中采油的比例的另外方法。这些方法被称为三次采油方法或强化采油方法。常见的强化采油方法包括热力强化采油（例如注入蒸汽和原位燃烧）、化学驱油法（聚合物驱油、表面活性剂驱油、碱水驱油、胶束驱油和碱水-表面活性剂-聚合物驱油）。然而，原位燃烧难于控制、注入蒸汽需要昂贵的蒸汽发生设备、并且化学驱油由于化学品的费用而通常是不经济的。MEOR（微生物强化采油）可被用作提供可替选的EOR方法的二次采油工艺或三次采油工艺，其被期望比其他EOR方法耗费更少且潜在地更加有效。

MEOR包括在油层中使用原位生长生物有机体（微生物）以促进材料的生产从而有助于采油或者执行采油的机构。MEOR已经存在至少50年且被认为能够通过一种方式或者多种方式的组合来强化采油。首先，微生物在油层中产生表面活性剂。表面活性剂为降低流体和/或物质之间的界面张力的湿润剂。因此，微生物生产的活性剂降低了油滴的界面张力，该界面张力会阻止油容易地穿过油层迁移。其次，微生物可产生诸如甲烷、二氧化碳、氮气和氢气的气体。这些气体的产生可增加油层中的压力以及减小油粘度，这使油流动（至表面）变得更加容易。第三，微生物可产生诸如酸的化合物，该化合物溶解碳酸盐且使油层更有渗透性，使得油顺利地流过油层到达地面。第四，微生物产生的其他化合物（溶剂）可降低油的粘度，使得油更加容易流过油层。第五，微生物分解油中的碳氢化合物，这使油粘度更小且更易于采收。第六，微生物可被用于封堵含油层的某些部分作为改变流体流动的方法。这些仅仅是被认为强化采油的MEOR的方式中的一些方式。

在油藏中微生物方法主要涉及厌氧微生物，部分由于通常在含油层中含氧量较低。尽管如此，需氧MEOR也被采用，如在标题为“Method of Microbial Enhanced Oil Recovery”的美国专利No.5,163,510中所描述，该专利的公开内容在此通过引入并入文中。尽管过去通常也存在一些利用MEOR的成功案例，但是积极成果并不是始终如一的且可以推断：在改善从油层的采油比例方面，至今MEOR的效果总体上是勉强合格的。因此，需要使MEOR成为更加有效的强化采油的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供微生物强化采油的系统和方法，其涉及改变微生物在含油层中生活的环境。环境的改变有助于微生物活性，从而增加从含油层采油。

本发明的某些实施方式包括一种涉及将微生物引入含油层的方法。所述方法还包括处理待注入到含油层中的水。对水采用的处理至少部分地基于在含油层中建立至少一种有利于微生物活性的条件，以增强油从含油层的迁移。将经处理的水注入含油层以建立这种条件。本发明的实施方式还包括将氧气引入含油层中。

本发明的实施方式还包括一种从含油层中微生物强化采油的方法，该方法包括利用在含油层中天然存在的微生物。所述方法还包括处理引入到含油层中的水。水的处理至少部分地基于在含油层中建立至少一个有利于微生物活性的环境，以增强油从含油层的迁移。将经处理的水注入含油层以建立这种条件。本发明的实施方式还包括将氧气引入含油层中。

本发明的其他实施方式包括一种从含油层中微生物强化采油的系统。所述系统包括用于对含油层中的微生物供给氧气的供氧装置。所述系统还包括用于处理引入到含油层中的水的水处理装置。在水处理装置中进行的水处理至少部分地基于在含油层中建立至少一个有利于微生物活性的条件，以增强油从含油层的迁移。