專利名稱：一種油藏內源微生物原位采集方法
技術領域：
本發明涉及一種井下取樣裝置(壓力-溫度-體積測試儀，PVT)在微生物強化采油相關微生物資源的分析檢測及開發利用中的應用。
背景技術：
微生物強化采油(Microbial Enhanced Oil Recovery,微生物強化采油)的重點之一在于了解油/氣藏復雜環境中微生物群落的整體信息。油/氣藏是一種獨特的極端生態環境，其蘊含著豐富的微生物類群；在經歷漫長的遺傳進化及環境脅迫后，此類微生物及其代謝產物通常具有獨特的生理生化性質；目前對此類極端微生物的研發還處于起步階 段，但可以預期其在石油行業及其他工業生產中具有著廣泛的潛在用途。微生物強化采油是指將地面分離培養的微生物菌液和營養液注入油層，或單純注入營養液激活油層內的微生物，使其在油層內生長繁殖，產生有利于提高采收率的代謝產物，以提高油田采收率的采油方法，俗稱微生物采油。內源微生物是指存在于油藏中較為穩定的微生物群落，其中部分細菌在油藏形成過程中就已經存在，也有部分是在油田注水開發過程中由地表引入并逐步適應地層環境后保存下來的微生物。在環境脅迫下，內源微生物普遍經進化而具有嗜熱、嗜壓、嗜鹽等獨特的生理生化性質，因此在開發利用該部分資源中，必須要認真制定采集、篩選、分析、檢測，以及后續開發利用的相應策略及措施，方可充分利用內源微生物的潛在資源。自然界中99%以上的微生物在目前的技術條件下是無法培養的，對于油藏這類極端環境下的微生物來說尤為明顯。限于目前的微生物采樣技術及后續開發手段的制約，目前可應用于微生物強化采油的微生物在環境適應性上存在應用瓶頸，如耐溫性普遍低于80°C、在高壓及高礦化度等特異油藏環境中無法發揮功能甚至無法生存，等。分析原因，可能的影響因素在于石油行業微生物研究的取樣方法，均是從地表或油水井口取樣；而地下極端微生物經歷由井筒到地面的運輸過程，壓力的釋放和溫度的改變使得一些嗜熱、嗜鹽、嗜壓的極端微生物因環境改變而死亡，其可能殘存的基因組資源也因環境降解等問題，難以通過現有的技術手段進行提取及分析。上述在采集樣品過程中存在的技術瓶頸，嚴重制約了人們對極端微生物的認識，也在相當程度上阻礙了內源微生物資源的研發及應用。PVT儀(壓力-溫度-體積測試儀)是一種用于油藏生產過程中的測試及采樣工具，目前主要應用于測量油氣藏壓力及采集地層流體樣品；其可通過外部機械控制及內部定時裝置，由井口下入井下，在深井中采集油樣及油水樣樣本。通常，PVT儀由動力模塊、控制模塊、探頭模塊及采樣單元模塊組成，并可依據具體需求(如稠油樣品采集、超高溫/高壓樣品采集、多樣本采集，等)添加其它操控模塊，如抽汲模塊、壓力緩沖模塊、多樣品模塊。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于油藏內源微生物原位采集的方法。具體來說，是利用PVT儀進行內源微生物的原位采集，并在后續結合微生物學、分子生物學、宏基因組學及基因工程等生命科學技術手段，對油藏內源微生物強化采油的相關微生物資源進行分析檢測及開發利用。本發明的實施步驟包括井礦數據分析、數值模擬、原位采集，后續微生物多樣性分析及篩選流程，等。該方法適用于各類溫度、壓力、pH、礦化度、埋藏深度等油藏地質條件下的內源微生物采集；特別適用于高溫高壓(HPHT)油藏的深井微生物采集。同時，除用于內源微生物采集之外，該方法還適用于對油藏有害微生物的跟蹤監測、微生物強化采油作用前后內/外源微生物多樣性分析等其它潛在用途。本發明所涉及的內源微生物采集方法具體包括I)井礦數據分析收集并整理目標井基礎數據，包括開發時間、開采方式、巖層屬性、油藏埋深、井下溫度及溫度落差(一般為2-5°C /100m)、pH、礦化度、粘度、原油成份組成；2)數值模擬基于所需的微生物強化采油具體設計方案，包括稠油降粘、調剖堵水、清防蠟、激活內源微生物、周期性處理，確定擬采集微生物的環境適應性要求(可適應·溫度、壓力、pH、礦化度)；通過井礦分析數據，確定取樣的埋深；3)原位采集現場操作以采集所需內源微生物資源，依據數值模擬結果進行特定油藏的目的埋深處的一次性采集，或通過多個PVT儀或具有多次采集功能的PVT儀對多個埋深處的油樣及油水樣進行多次采集；現場操作所需設備包括作業車、PVT儀、井上無菌微生物收集系統、微生物分篩所需設備儀器；首先基于數值模擬結果，根據采樣所需的埋藏深度結合PVT所連鋼纜的下放速度，調節PVT儀上的開啟時間(需留有一定的富余以保證PVT在開啟如到達指定埋深)；待PVT完成開啟、收集、關閉程序后，由作業車在制定時間內收回鋼纜取出PVT儀；在地面無菌操作間迅速開啟PVT儀以采集樣品；4)后續微生物多樣性分析及篩選流程利用微生物學及分子生物學對所采集樣品進行分離篩選及多樣性分析，尋找目的微生物強化采油菌株及其功能性代謝產物。采集步驟(I)所述目標井類型包括，水平井、直井、裸眼井、海洋鉆井，采油井、注水井、勘探井，自噴井、稠油井、氣井、凝析氣井。采集步驟(3)所述PVT儀，基本型由動力模塊、控制模塊、探頭模塊及采樣單元模塊組成，或依據需求添加抽汲模塊、壓力緩沖模塊、多樣品模塊。采集步驟(3)所述采集方法，收集及儲存系統選擇具有可調節溫度和壓力的采集系統。采集步驟(4)所述多樣性分析方法包括，核糖體DNA擴增片段限制性內切酶分析、變形梯度凝膠電泳、溫度梯度凝膠電泳鏈構象多態性分析、末端限制性片段長度多態性分析、隨機擴增片段長度多態性分析、擴增片段長度多態性分析。本方法的主要優勢如下I)適用于各類油藏環境，不受溫度、壓力、pH、礦化度、埋藏深度等油藏地質條件的限制；2)采集樣品針對性強，基于預期優選采樣埋藏深度及原油物性指標，做到有的放矢，采集樣品中可最大程度反映內源目的微生物強化采油微生物的分布特征，由其中獲得的微生物資源可更好的通過后期開發進行應用；3)采集的流體組分可進一步用于分析原油物性及地質相關指標，提供所采集微生物的準確環境信息；4)PVT采集及運送過程中，內部壓力與采集埋深處保持一致，可最大程度保持微生物群落的環境特征；同時由于在井道中PVT下放和提升速度可控，依據安全指標可控制在lOOm/mins以上，因此內部溫度同樣可與采集埋深處基本保持一致或接近；而pH、礦化度、原油組分等指標，因PVT儀的密封效果，同樣可最大限度的反映采集埋深的環境特征；5)通過周期性指定埋深的取樣及檢測，可用于檢測內源微生物強化采油微生物群落及有害微生物群落的分布變化動態，為微生物強化采油施工作業及質量監控提供依據；6)PVT儀的應用屬于油藏勘探及檢測常用方法，具有操作流程規范及應用方式靈活等諸多優勢，同時整個流程歷時短，全部過程可在1-2小時內完成；7)依據具體需求，PVT儀本身可添加各種輔助組件，如抽汲模塊、壓力緩沖模塊、 多樣品模塊；因此可針對具體的實際要求，靈活選擇PVT儀的種類，并可依據自身要求對PVT儀做適當的結構優化，賦予其更廣泛的應用范疇。本發明主要針對油/氣藏復雜環境中內源極端微生物的采集，與常規的微生物采集方法相比，本發明通過利用油藏勘探及質量檢測中常用的PVT設備，實現真實的指定埋深、指定環境下的內源微生物原位采集，因此能夠在最大程度上反映油/氣藏復雜環境中微生物分布的真實情況。由本發明所提供的方法入手，基于后續的微生物學、分子生物學、宏基因組學以及基因工程的技術手段，可以大大縮短微生物菌種及代謝產物的開發周期，提高對內源微生物的認識，在微生物及功能分子篩篩選過程中做到有的放矢。就本發明自身而言，與常規微生物采集相比，具有所采集微生物保留程度高、取樣環境指標可測且不受運輸等因素干擾、操作本身可重復性高、所獲樣本無偏好、同時避免了地表及井下環境微生物干擾，等諸多優勢。本發明涉及油藏勘探工程與微生物強化采油技術領域，由內源微生物微生物強化采油角度出發，針對特異性極端油藏環境進行特定埋深含有微生物的流體樣品采集。所獲的本源微生物資源信息對后續的微生物強化采油產品具有指導意義，并可通過革新式的深井采集方法實現超級嗜熱嗜壓耐礦化度的極端微生物的資源開發利用，非常具有在石油工業及微生物研究領域中推廣及應用的機制。依據PVT儀的作用原理，其應用完全可擴展到內源微生物的采集過程中。本發明基于井礦數模分析和現場采集操作實踐，以及后續基于宏基因組技術的群落多樣性分析及微生物篩選流程，建立了以PVT儀進行內源微生物采集及后續開發的應用策略及方法。本發明的意義在于1)通過原位微生物采集，可獲得不同地層環境中真實的微生物群落分布信息；2)基于高溫、高壓、高礦化度油藏的原位采集，可獲得極端環境中微生物強化采油微生物資源；特別是對高溫高壓(HPHT)油藏。目前微生物強化采油所用微生物資源在環境適應性方面無法滿足現場需要，通過深井微生物篩選及后續開發，有望獲得高嗜熱(耐受100-1200C以上)、高嗜壓(耐受30MPa以上)、高嗜鹽(耐受20xl04mg/L以上)的極端內源微生物強化采油微生物資源；3)通過定期取樣及后續分析，可監測微生物強化采油井下作業對油藏微生物群落分布的影響；4)通過定期取樣及后續分析，可檢測SRB等有害微生物的分布情況，為質量控制提供參考信息。
具體實施例方式實施例I選井依據及參數由于分析目的不同，用于內源微生物研究的PVT取樣與常規PVT取樣選井原則略有不同。常規PVT取樣井要求選擇產水率小于5%的油氣井。用于微生物研究的PVT取樣為排除外 微生物的干擾，要求選擇的油井是未注水層位的油井，或注水后間隔30天以上未再行注水的油井，對產水率沒有要求。通過嚴格篩選，確定在中石油某油田不同區塊的A井和B井進行內源微生物PVT取樣，基本油藏條件見表I。表I試驗井基本參數
權利要求
1.一種用于油藏內源微生物原位采集的方法，其特征在于包括步驟 1)井礦數據分析收集并整理目標井基礎數據，包括開發時間、開采方式、巖層屬性、油藏埋深、井下溫度及溫度梯度、pH、礦化度、粘度、原油成份組成； 2)數值模擬基于所需的微生物強化采油具體設計方案，包括稠油降粘、調剖堵水、清防蠟、激活內源微生物、周期性處理，確定擬采集微生物的環境適應性要求，包括適應溫度、壓力、pH、礦化度；通過井礦分析數據，確定取樣的埋深； 3)原位采集現場操作以采集所需內源微生物資源，依據數值模擬結果進行特定油藏的目的埋深處的一次性采集，或通過多個PVT儀或具有多次采集功能的PVT儀對多個埋深處的油樣及油水樣進行多次采集；現場操作所需設備包括作業車、PVT儀、井上無菌微生物收集系統、微生物分篩所需設備儀器；首先基于數值模擬結果，根據采樣所需的埋藏深度結合PVT所連鋼纜的下放速度，調節PVT儀上的開啟時間；待PVT完成開啟、收集、關閉程序后，由作業車在制定時間內收回鋼纜取出PVT儀；在地面無菌操作間迅速開啟PVT儀采集樣品; 4)后續微生物多樣性分析及篩選流程利用微生物學及分子生物學對所采集樣品進行分離篩選及多樣性分析，尋找目的微生物強化采油菌株及其功能性代謝產物。
2.如權利要求I所述的內源微生物采集方法，其特征在于采集步驟(I)所述目標井類型包括，水平井、直井、裸眼井、海洋鉆井，采油井、注水井、勘探井，自噴井、稠油井、氣井、凝析氣井。
3.如權利要求I所述的內源微生物采集方法，其特征在于采集步驟(3)所述PVT儀，基本型由動力模塊、控制模塊、探頭模塊及采樣單元模塊組成，或依據需求添加抽汲模塊、壓力緩沖模塊、多樣品模塊。
4.如權利要求I所述的內源微生物采集方法，其特征在于采集步驟(3)所述采集方法，收集及儲存系統選擇具有可調節溫度和壓力的采集系統。
5.如權利要求I所述的內源微生物采集方法，其特征在于采集步驟(4)所述多樣性分析方法包括，核糖體DNA擴增片段限制性內切酶分析、變形梯度凝膠電泳、溫度梯度凝膠電泳鏈構象多態性分析、末端限制性片段長度多態性分析、隨機擴增片段長度多態性分析、擴增片段長度多態性分析。
全文摘要
本發明涉及一種油藏內源微生物原位采集的方法；包括井礦數據分析收集并整理目標井基礎數據；數值模擬基于所需的微生物強化采油具體設計方案，確定擬采集微生物的環境適應性要求；通過井礦分析數據，確定取樣的埋深；原位采集現場采集所需內源微生物資源，依據數值模擬結果，通過PVT儀采特定油藏目的埋深處的油樣或油水樣流體；后續微生物多樣性分析及篩選；本方法適用于各類溫度、壓力、pH、礦化度、埋藏深度油藏地質條件下的內源微生物采集；特別適用于高溫高壓油藏的深井微生物采集，對油藏有害微生物的跟蹤監測，微生物強化采油作用前后內/外源微生物多樣性分析等其用途。
文檔編號C12Q1/24GK102952846SQ20111024048
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月19日 優先權日2011年8月19日
發明者謝英, 周理志, 劉建勛, 朱劍飛, 黎真, 孟祥娟, 常澤亮 申請人:中國石油天然氣股份有限公司