[发明专利]一种提高原油采收率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物与储层中蒙脱石等矿物交互作用的前沿交叉研究领域，特别涉及通过微生物作用改善超低渗透率油田储层矿物特性、抑制储层水敏膨张，从而提高原油采收率的方法。

背景技术

我国传统的油气资源开发工作，特别是所占比重越来越大的超低渗油田采收方法，极大地制约着我国石油企业的原油产量。六十多年来，国内外大力发展微生物采油理论与方法，包括内源微生物采油方法和外源微生物采油方法两大类。目前国内外有关研究主要集中在微生物降解原油机理、化学趋向性和代谢产物等方面。无论是外源还是内源微生物采油方法，其共同特征是，利用微生物及其代谢产物直接作用于原油，以实现原油采收率的提高。迄今为止，国际上尚未有报道在超低渗透油田利用微生物及其代谢产物，直接作用于储层粘土矿物，来提高原油采收率的方法研究。

事实上，油藏储层中含有多种粘土矿物，它们往往是构成泥质岩和碎屑储集岩填隙物质的主要组分。其中常见的粘土矿物有蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石，以及蒙脱石/伊利石、伊利石/蒙脱石和绿泥石/蒙脱石不规则混层矿物等。一般认为，遇水膨胀的唯有蒙脱石及其混层矿物，而伊利石、高岭石和绿泥石遇水几乎不发生膨胀作用。显然，油藏储层中蒙脱石及其混层矿物层间域遇水膨胀作用是直接影响储层孔隙度、渗透率乃至原油采收率的瓶颈问题。因此，在水驱采油工程中提高原油采收率的关键问题之一是：如何防止蒙脱石发生膨胀作用，特别是注水膨胀后，如何促进蒙脱石层间域发生脱水缩膨作用，以实现储层缩膨的目的。

近年来，地球科学与生命科学渗透融合而产生的新兴交叉学科——地球生物学，是伴随着重大科学发现及新方法发展而产生的新领域。这一新发展为探讨单一学科难以解决的科学问题构建理论框架，蕴含着巨大的科学研究机遇和潜在的方法技术突破。开展矿物与微生物交互作用研究，属于当今国际上该领域中最为活跃的交叉学科前沿研究之一。国内外已有研究表明，自然界中矿物既是微生物能量和营养的主要来源，也是微生物生长与演化的载体。微生物往往通过复杂的生物化学过程破坏矿物表面结构，加速矿物分解与转化作用。微生物代谢产物可改变矿物表面物理化学环境，是导致矿物分解主要动力。微生物分解矿物速率比单一化学分解作用要高出几个数量级。

Kim等人的研究发现，一株异化铁还原菌Shewanellaoneidensis MR-1能在两周的时间内将富铁蒙脱石中的三价铁还原，并促进蒙脱石向伊利石转变(Kim J.，Dong H.L.，Seabaugh J.，Newell S.W.，Eberl D.D.(2004)Role of Microbes in the Smectite-to-Illite Reaction.Science.303(5659)：830-832.)。Vorhies和Gaines研究美国Utah州页岩时发现，微生物能够还原粘土矿物晶体结构中三价铁，可导致粘土矿物发生溶解作用，释放出Si、Al、Fe等元素，可进入岩石孔隙水中，在适当条件下便能够结晶形成伊利石和石英等矿物(Vorhies J.S.，Gaines R.R.(2009)Microbial dissolution of clay minerals as a source of iron and silica in marine sediments.Nature Geosci.，2：221-225.)。Dong等系统总结了微生物与粘土矿物交互作用研究现状(Dong H.L.，Jaisi D.P.，Kim J.W.，and Zhang G.X.(2009)Microbe-clay mineral interactions.American Mineralogist.94：1505-1519.)，甚至产甲烷菌和嗜热菌都能够还原粘土矿物结构中的三价铁，导致粘土矿物发生相变作用(Zhang J.，Dong H.L.，Liu D.，Fischer T.B.，Wang S.，Huang L.Q.，(2011).Microbial reduction of Fe(III)in illite-smectite minerals by methanogen Methanosarcinamazei.Chem.Geol.，292：35-44；Zhang，G.X.，Dong，H.L.，Kim，J.and Eberl，D.D.(2007)Microbial reduction of structural Fe3+ in nontronite by a thermophilic bacterium and its role in promoting the smectite to illite reaction.American Mineralogist，92，1411-1419.)。