[發(fā)明專利]一種納米輔助生物加氫稠油增產(chǎn)方法

在審

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• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114542029A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏文杰;馬挺;鄭雄杰;靳天志;張璐;姚舜;徐航
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;E21B43/22;E21B41/00
• 代理公司: 無錫蘇元專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32471
• 代理人: 王清偉

本發(fā)明公開了一種納米輔助生物加氫稠油增產(chǎn)方法，涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域。其包括以下步驟：分析稠油區(qū)塊的油藏條件信息；配制組合產(chǎn)氫制劑與納米材料；將組合產(chǎn)氫制劑與納米材料，注入到稠油區(qū)塊的油藏儲層中。該方法主要在納米材料輔助下以微生物原位合成氫氣、利用氫氣對稠油進(jìn)行改質(zhì)為主要的稠油開采方法，針對不同粘度、不同油藏條件、讓在厭氧或者兼性厭氧的條件下合成氫氣的微生物生長，產(chǎn)生的氫氣在納米材料輔助下在油藏中對稠油進(jìn)行加氫改質(zhì)，使得稠油的一系列物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，如酸值、重金屬含量、含硫量、碳?xì)浔鹊戎迪陆担摲椒ň哂薪底琛⒔嫡场⒔的⑻岣叱碛蜐B流能力和品質(zhì)等功能，從而大幅度提高稠油采收率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于稠油資源開采或者回收的生物開采方法。

背景技術(shù)

“稠油油藏資源勘探開發(fā)利用”列入未來研究和發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域和優(yōu)先主題；探索和研究可持續(xù)發(fā)展的、經(jīng)濟(jì)有效的稠油提高采收率技術(shù)，對保持我國石油工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展有重大意義。我國世界第二位石油消費(fèi)國，在成為世界第四大產(chǎn)油國的同時，我國石油 (稠油及油品)對外依存度已經(jīng)超過70％。因此稠油開發(fā)技術(shù)的研究，對稠油生產(chǎn)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移，對滿足國內(nèi)對石油日益增長的需求，以及在 21世紀(jì)國際石油資源激烈爭奪取得主動地位具有重要的戰(zhàn)略意義。稠油資源的開發(fā)是世界性的一大難題，關(guān)鍵技術(shù)瓶頸是降粘，增大稠油地下滲流能力。破壞稠油膠質(zhì)或?yàn)r青質(zhì)中雜環(huán)的分子結(jié)構(gòu)或改善堆疊方式，提高碳?xì)浔龋蚱茐囊虻蜓踉踊蚪饘僭匾鸬姆肿娱g作用，是改質(zhì)降粘主要機(jī)制。目前稠油降粘依靠熱、氣或、摻稀或化學(xué)法等，但這些方式成本高，污染重，仍處于小規(guī)模試驗(yàn)階段。特別是，稠油熱采是目前最有效的開采方法，但后期熱消散快、汽竄嚴(yán)重、無法形成有效熱腔，有效波及范圍小、采收率逐漸降低、殘余油無法再次啟動。在這種形勢下，生物采油技術(shù)作為一種可持續(xù)發(fā)展環(huán)保型稠油增產(chǎn)技術(shù)備受世界關(guān)注。然而，生物技術(shù)在稠油開采的嘗試效果不明顯，關(guān)鍵原因是稠油粘度機(jī)制、稠油油藏功能微生物及其在稠油油藏條件下的功能基因表達(dá)、以及環(huán)境因素對功能表達(dá)的影響等機(jī)理認(rèn)識還不清。因此，稠油生物組合強(qiáng)化降粘及體系研發(fā)對稠油開采非常重要。

在油田的石油開采過程中往往會出現(xiàn)因?yàn)槌碛椭杏袡C(jī)重質(zhì)組分(膠質(zhì)瀝青質(zhì))在地層或者管道表明積累，從而使得水或者稠油流通通道變窄，有效滲透率降低，嚴(yán)重影響石油開采。同時稠油由于瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量較大，所以具有粘度高、密度大、酸值高、含硫高等特點(diǎn)；近井地帶或井筒堵塞、流動性差，所以難以正常開采。目前，稠油開發(fā)方式是熱采、氣采或者添加有機(jī)溶劑或者化學(xué)劑等方式，然后這些方式成本很高，污染很重，只能進(jìn)行小范圍的試驗(yàn)，達(dá)不到環(huán)保推廣要求。因此急迫需要環(huán)保實(shí)用的稠油開采技術(shù)。熱力采油、化學(xué)驅(qū)油、注氣驅(qū)油等增產(chǎn)技術(shù)是常規(guī)三次采油技術(shù)。熱力采油是目前稠油開采中應(yīng)用較為有效的技術(shù)，是將熱源(熱水、蒸汽或火)引入油層，通過降低稠油粘度，提高流動性來提高采收率。但是存在明顯缺陷：中后期因熱源的流動速度過快、指進(jìn)現(xiàn)象以及地層條件的惡化等因素會導(dǎo)致效果明顯降低；成本太高，不具備大面積推廣性。化學(xué)驅(qū)油技術(shù)是在注水過程中添加化學(xué)劑，提高水驅(qū)油性能，增加波及效率，通過乳化來降低稠油粘度和油水界面張力來提高稠油采收率。目前，化學(xué)驅(qū)油技術(shù)雖使用較多，但面臨著化學(xué)藥劑的適用條件差(抗溫抗鹽性、地下水礦化度影響等)、施工工藝要求高、油水分離難度大、污水難處理、對地層的破壞嚴(yán)重等多種挑戰(zhàn)；由其是在地下不能進(jìn)入擾動等能量時，充分的乳化很難形成。注氣驅(qū)油是將一定量的二氧化碳、氮?dú)饣驘N氣注入油藏，通過降低稠油粘度，膨脹稠油體積，形成混相或非混相驅(qū)油來提高采收率的技術(shù)，是一種深層、低滲油藏有效的采收技術(shù)，但該技術(shù)成本高，波及效率低，采收率較低，不適于大規(guī)模使用。

稠油加氫處理過程中發(fā)生裂解和加氫等多重反應(yīng)，結(jié)構(gòu)組成發(fā)生改變，意味著隨著加氫反應(yīng)的深入進(jìn)行，瀝青質(zhì)分子變小、相對分子質(zhì)量降低；加氫反應(yīng)后瀝青質(zhì)含硫量降低；金屬脫離。瀝青質(zhì)分子中稠合芳香單元薄片上較易脫除的烷基側(cè)鏈斷裂后，瀝青質(zhì)主要通過斷裂連接單元薄片的各種橋鍵而使單元薄片從瀝青質(zhì)結(jié)構(gòu)中剝離出去，生成相對較小的分子。因此，加氫過程中瀝青質(zhì)主要是以單元薄片為基本單元參與反應(yīng)。