微生物清防蜡技术在新疆油田采油二厂的矿场应用

易绍金 油气资源与勘探技术教育部重点实验室 （长江大学） 长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023

钱爱萍 （中石油新疆油田分公司采油二厂，新疆 克拉玛依834008）

周 慧 （长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023）

微生物清防蜡技术在新疆油田采油二厂的矿场应用

易绍金 油气资源与勘探技术教育部重点实验室 （长江大学） 长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023

钱爱萍 （中石油新疆油田分公司采油二厂，新疆 克拉玛依834008）

周 慧 （长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023）

为解决油井结蜡问题，从新疆油田采油二厂高含蜡油井的采出液中筛选出了清防蜡菌种，对该菌种进行室内定向驯化，将得到的优良菌种投入现场试验和应用。室内研究发现，该菌种作用于高含蜡原油后，原油的凝固点、黏度和含蜡量均有所降低；该菌种在油井现场应用中，取得了良好的效果：连续生产时间长、热洗次数少，部分油井产液量增加，含水率下降，油井抽油机载荷、电流普遍下降等，明显减少了经济成本，且无环境污染。

微生物；清防蜡；矿场试验；新疆油田

石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物，各种组分的碳氢化合物的相态随着开采条件 （尤其是温度和压力）的变化而改变，其中的固态物质主要是含碳原子数为16～64的烷烃 （C16H34～C64H130），即石蜡。石蜡相对密度介于0.88～0.905之间，熔点在49～60℃之间。在一般油层条件下，石油中所含的石蜡都处于溶解状态。石蜡在石油中的溶解度随温度和／或压力的降低而降低。对于溶有一定量石蜡的原油，在开采过程中，随着温度、压力的降低和气体的析出，溶解的石蜡便以结晶析出。随着温度的进一步降低，石蜡不断析出，其结晶便长大聚集和沉积在管壁上，出现结蜡现象。一般油井中的蜡为石蜡、胶质、沥青和油质的褐黑色固态或半固态混合物，有些还含有泥砂等杂质。油井结蜡是严重影响油井生产的突出问题，防蜡和清蜡则是油井生产管理中的重要工作。

1 微生物清防蜡技术发展概况

目前国内外清防蜡技术有多种。在油井防蜡方面，包括油管内衬和涂层防蜡技术，投加化学防蜡剂技术等。在油井清蜡方面，主要采用机械清蜡、热力清蜡和化学清蜡技术。自20世纪90年代以来，国内外微生物清防蜡技术迅速发展。目前国外技术已趋成熟，国内许多油田正在推广应用，并取得了较好的清防蜡效果。

1.1 技术原理与特点

微生物清防蜡技术采用投加高效菌剂的方法进行，油井微生物清防蜡菌剂是由多种好氧及兼性厌氧菌组成的石油烃类降解菌混合菌。这些混合菌分离自高含蜡油井采出液，它们能以原油中的蜡质成分为生长繁殖的唯一碳源。当菌剂注入油井后，混合菌将以原油中的蜡质组分为营养进行新陈代谢，使长链烃断裂，并产生脂肪酸、糖脂、类脂体多种生物表面活性剂，并改变金属或黏土矿物表面的润湿性，阻止蜡结晶的析出、长大和沉积，从而达到油井清防蜡的目的［1，2］。

与传统的物理、化学清防蜡技术相比，微生物清防蜡技术具有下列特点：①施工条件简单，不需额外投入设备，操作简便。②成本低，经济效益明显。微生物清防蜡不仅可减少或免去热洗或化学清防蜡剂的投加，而且还会因提高采油时效增加产液量，降低含水率，提高产油量，并减轻电机负荷。③微生物菌剂无毒无害，不伤害地层。使用时劳动强度小、劳动条件好、安全且无环境污染。

1.2 应用范围

微生物清防蜡技术的应用范围如表1所述。

表1 抽油井微生物清防蜡技术应用范围

1.3 一般施工工艺

菌液、营养液的配制用水采用不含杀菌剂和其他化学药剂的回注污水。油井微生物清防蜡的施工工艺大多数采用套管加入法［3］。即：在抽油机正常工作的情况下，将一定量的菌制剂 （100～200kg）与营养液 （0.5～1.0m3）混匀后从油套管环形空间泵入即可，根据井况调整加菌频率 （如每1～2月1次），对沉没度＜400m的油井可关井4h。加入量与加入周期可依据现场井况进行调整。

1.4 现场应用效果评价方法

微生物清防蜡现场应用效果可采用下述方法进行评价：如果施工后在一定时间内 （常规清防蜡措施周期的2倍以上）不再采用其他常规的清防蜡措施，油井不结蜡，可视为完全有效；在短时间的现场试验加入菌液20～45d后，示功图显示没有结蜡，抽油机电流和载荷没有增加，即为有效；接着再加入2～3次，菌液试验周期达到通常清防蜡措施周期的3倍以上，即可视为清防蜡效果良好。

2 室内试验研究

2.1 菌种的筛选、分离、培养与扩培

菌种是微生物清防蜡能否成功的关键，用于油井微生物清防蜡的菌种来自于新疆油田采油二厂高含蜡油井的采出液。经广泛的样品收集和富集培养，获得能以原油蜡质为唯一碳源的微生物菌种；在此基础上根据油井现场实际参数对菌种进行定向驯化，并进行性能考察，最终获得优良的微生物清防蜡菌种；对该菌种进行发酵瓶、发酵罐扩培，即得到油井 “微生物清防蜡菌剂”产品，供现场应用。

2.2 菌种的一般特征及生长繁殖条件

对所获得的菌种和所生产的菌剂进行了一般特征的试验，试验结果表明：该菌种为混合菌群，菌体大小有所差异，大多介于0.5～5.0μm之间；经革兰氏染色并镜检，以G－杆菌为主，并有一定量的G＋杆菌，混合菌以兼性厌氧菌为主，并有好氧菌和厌氧菌存在。

以现场油样为唯一碳源，对所获得的菌种和所生产的菌剂进行了生长繁殖条件试验，试验结果表明：混合菌群的生长温度在20～90℃之间 （可耐120℃），最适温度为55～70℃；能在pH值为5.5～9.0的环境生长繁殖，最适pH值为7.0～7.5；能在矿化度为200000mg／L （可耐350000mg／L）以下生长繁殖，但以5000～50000mg／L最为适宜；菌剂中石油烃降解菌的浓度为1.0×108个／ml。

2.3 微生物对原油的降凝、降黏和降蜡作用

将现场原油与菌种、营养液 （菌种：营养液为1∶10）按1∶1的体积混合，在恒温摇床60℃振荡48h；然后分离出原油，分别测定细菌作用前后原油的凝固点、黏度及含蜡量，并测定水样中的菌量。试验结果见表2。

表2 原油在60℃与细菌作用48h后各参数的变化

由表2可见，细菌作用于含蜡原油后，原油的凝固点、黏度和含蜡量均有所降低，这都有利于微生物清防蜡。试验结果还同时表明，水样中的细菌数量在作用后增加了一个数量级以上。

2.4 微生物防蜡率的测定

在60℃条件下，将现场原油与菌种、营养液 （同上）在120r／min的恒温摇床上培养48h，然后将A3钢挂片置于其中，在1h内将温度从60℃降低到25℃，静止30min后取出挂片，用异丙醇洗去表面油污，然后称重，由作用前后质量差求得挂片上的结蜡量，并与空白挂片相比，得到防蜡率，试验结果列于表3。由表3可见，微生物对现场原油具有良好的防蜡效果。

表3 微生物防蜡试验结果

3 油田现场条件适应性分析与现场试验方案

3.1 原油组分分析

取新疆油田采油二厂T85490井、T85573井的井口原油进行族组分分析，结果见表4。由表4可看出，原油中饱和烃含量较高，而沥青质含量较低，表明蜡含量较高，结蜡问题严重。

表4 原油族组分质量分数及总收率分析结果

3.2 油田现场条件适应性分析

试验现场为八区乌尔禾组油藏区块，其静态参数见表5。

表5 八区乌尔禾组油藏区块静态参数

通过八区乌尔禾组油藏区块含蜡量、油层温度、含水率、矿化度等静态参数，对比微生物清防蜡技术的适宜条件 （见表1），可以看出，八区鸟尔禾组油藏原油及条件适合进行微生物清防蜡技术的应用。

3.3 现场试验方案

1）菌液配制 菌液的配制采用不含杀菌剂和其他化学药剂的油田现场回注水或采出水。将4kg营养剂溶于1.0m3上述回注水或采出水中，配制成营养液，再将200kg菌液与1.0m3营养液混合均匀，即成施工用菌液 （共1.2m3）。

2）加入量和加入周期 试验初期加入菌种量200kg，配制成1.2m3的微生物稀释液，加入周期按每1～2月1次投加，并根据运行情况进行调整。

在油井微生物清防蜡期间应注意考察下列参数：生产电流、示功图、采出液菌量、载荷和油井产量，并据此对菌种加入量和加入周期进行调整。

3）施工方法 ①措施井施工前必须进行一次彻底的热洗，做到井筒无蜡沉积，无有害化学剂。②待油井产出液含水恢复正常后 （一般为热洗后2～7d），将配制好的菌液从油套环空加入即可。用泵车直接从油套环空注入菌液，注入压力控制在7MPa以下。对于油井沉没度小于400m，加入菌液2h后，可关井4h，然后开井正常生产。油井沉没度大于400m时，加入菌液后不需要关井。

4 现场应用及效果分析

自2009年1月至2010年12月，新疆油田采油二厂T85596井等65口油井进行了微生物清防蜡现场应用，根据现场的生产资料，微生物清防蜡技术应用取得了良好的效果。

1）油井微生物清防蜡效果普遍较好，表现为连续生产时间长、热洗次数少。在T85596等26口油井，微生物清防蜡措施最多8轮，最少4轮。在长达22个月中，完全没有采取任何措施而保持延续生产长达660d以上的油井5口，占19%；没有热洗的油井13口，占50%；仅热洗1次的油井为5口，占19%；其他热洗2次及以上的油井为8口，占31%。在T85429井等39口油井中，微生物清防蜡措施最多7轮，最少2轮。在长达18个月中，完全没有采取任何措施而保持连续生产长达540d的油井多达13口，占33.3%；没有热洗的油井29口，占74%；仅热洗1次的油井5口，占12.8%；热洗2次及以上的油井5口，仅占12.8%。而上述油井在采取微生物清防蜡措施前，不仅要采取化学清防蜡，而且每年还要热洗6～12次。由于采取了微生物清防蜡措施，使得油井延续生产天数延长，单井热洗次数明显减少，大大减少了热洗次数，大大减轻了工人的劳动强度，节约了热洗费用，并减轻了因热洗对地层造成的污染和对套管造成的损害；同时，由于连续生产天数的增加和热洗次数的减少，增加了原油产量。

2）部分油井产液量增加，含水率下降。在T85596井、T85429井等65口油井采取微生物清防蜡措施后，有23口油井产液量增加，占35.4%；有26口油井含水率下降，占40%。产液量的增加和含水率的下降，使原油产量增加了。

3）油井抽油机载荷、电流普遍下降。在采取微生物清防蜡技术后，由于微生物的生物化学作用，使油井抽油机载荷及电流普遍降低，间接反映出微生物清防蜡的效果。另外也有利于生产节能。

4）典型油井分析。在采取微生物清防蜡措施的65口油井中，有T85629井等20口油井一直能保持正常生产，表现出良好的微生物清防蜡效果。这些油井具有一些共同点，可供进一步选井参考。即：①微生物清防蜡对油井的适用范围较广；产液量一般为2～15m3／d，含水率为1%～70%，井深1900～2500m的油井微生物清防蜡效果更好。②在采取微生物清防蜡措施前必须对油井进行一次彻底热洗，第1轮挤菌种及营养液后，应根据井况如载荷、电流等及时进行第2轮及随后的挤注，第2轮加入周期以40～60d为宜，随后也应及时添加菌液及营养液。

［1］谈媛，易绍金.表面黏附菌膜及微生物清防蜡作用机理研究 ［J］.石油天然气学报，2008，30（1）：344～346.

［2］易绍金，谈媛.高温高盐条件下嗜蜡菌的培养、驯化及应用潜力 ［J］.石油天然气学报，2008，30（3）：144～146.

［3］易绍金，胡凯，李斌，等.微生物清防蜡技术在江汉油田高温高盐油井的矿场试验 ［J］.石油天然气学报，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

教育部重点实验室资助项目 （K200610）。

易绍金 （1963-），男，1984年大学毕业，教授，现主要从事石油与环境微生物技术和油气田环境保护教学与科研工作。

［编辑］ 萧 雨