一种油藏微生物储运装置及应用的制作方法

[0001]
本发明涉及石油开采领域，具体的说，本发明涉及一种油藏微生物储运装置及应用。


背景技术：

[0002]
微生物驱提高石油采收率(microbial enhanced oil recovery，meor)是目前被认为最具前途的提高石油采收率技术之一，主要通过微生物或者微生物的代谢产物作用于油藏，改善原油在地层中的流动性或通过调堵以扩大水驱波及体积等方式来提高采收率。meor技术具有成本低、绿色环保的优点，在剩余油油藏具有独特开发优势。到目前为止，微生物采油技术的规模化工业应用还没有得到普遍推广，一个很重要的制约因素是微生物提高石油采收率机理还不完全清楚——对真实油藏环境中微生物群落组成和影响因素还缺乏全面而系统的了解。压力是地下深部油藏的重要环境因子，而目前关于压力影响地球深部微生物的相关研究刚刚起步，许多重要的问题还有待深入地研究。尽管对于油藏微生物的室内研究已开展了几十年，然而由于油田取样和运输条件的客观限制，大量的样品是通过油田工人常规取样并邮寄的方式，这些商业取样和运输流程相对于微小生命——油藏微生物的精准研究而言较为粗糙，大量的群落信息在取样、容器包装和常压长途运输等环节被丢失。实验室工作中，普通常压培养方式也使得油藏微生物的真实信息被大量丢失。因此，发明一种油藏微生物载压运输和高温高压培养的装置系统十分必要。


技术实现要素：

[0003]
通过尽可能地减少油藏微生物离开油藏后压力降低的时间，保证样品在油藏压力和厌氧环境保存。因此，井口取样后在油田当地进行容器排气后密封、压力回补后运输，并在实验室实现模拟油藏高温高压的物模环境，才可能获得较为全面的油藏微生物的真实信息。这对油藏微生物的取样后载压运输和高温高压培养提出了很高的要求，设计一种油藏微生物载压运输和高温高压培养的装置系统很有必要。
[0004]
本发明的一个目的在于提供一种油藏微生物储运装置；该装置用于载压运输和高温高压培养。
[0005]
本发明的装置，不仅可以在油田井口采得油藏微生物样品后，进行补压后载压运输油藏微生物样品，还能在高温高压条件下静置式进行微生物培养，满足多组并行实验的要求，保证实验的可重复性。注入泵和压力表双重检测压力的变化，操作安全方便，适合油藏微生物的科研人员使用。
[0006]
本发明的另一目的在于提供一种油藏微生物保存方法。
[0007]
为达上述目的，一方面，本发明提供了一种油藏微生物储运装置，其中，所述装置包括压力控制系统1、温度控制系统2、和反应器系统3；所述压力控制系统1包括加压泵11和测压装置12，所述温度控制系统2包括恒温箱21，所述反应器系统3包括一个或多个并联的带有浮动活塞311的耐温耐压容器31，所述耐温耐压容器31底部设置第一三通阀32，顶部设
置第二三通阀33，所述耐温耐压容器31能够通过第一三通阀32并经由管路与加压泵11连接，并能够通过第二三通阀33并经由管路分别与测压装置12连接。
[0008]
本发明的储运，包括储存和/或运输。
[0009]
甚至，所述的储运还可包括微生物的高温高压培养。
[0010]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述加压泵11为驱替泵。
[0011]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述加压泵11为一个或者并联的多个。
[0012]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述加压泵11为并联的多个，加压泵11的出口111连接的管路汇集一点，然后再与耐温耐压容器31连接。
[0013]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述加压泵11为并联的两个。
[0014]
根据本发明一些具体实施方案，其中，每个加压泵11的出口111处设置阀门112。
[0015]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述驱替泵采用同轴结构、双马达控制器和高精度步进电机。
[0016]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述恒温箱21还包括温度探头22和温度报警装置23。
[0017]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述温度报警装置23在恒温箱内温度与实验温度相差
±
3℃时报警。
[0018]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述加压泵11最大压力为69.6mpa，最大流量为15ml/min。
[0019]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述加压泵11压力范围为0.069-69.6mpa。
[0020]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述加压泵11连续流速范围为0.001-132psi。
[0021]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述测压装置12为压力表，所述压力表量程为实验压力的2.0-2.5倍(使得所示指针位置靠近表盘的中央)。
[0022]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述耐温耐压容器31最高耐压压力分别为70mpa，最高耐温温度分别为200℃。
[0023]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述第一三通阀32、第二三通阀33最高耐压压力分别为70mpa，最高耐温温度分别为200℃。
[0024]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述加压泵11、第一三通阀32、第二三通阀33、测压装置12和耐温耐压容器31之间的管路的最高耐压压力分别为70mpa，最高耐温温度分别为200℃。
[0025]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述耐温耐压容器31为圆柱形，腔内除去活塞部分总体积为1l。
[0026]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述耐温耐压容器31为并联的多个，每个耐温耐压容器31底部的与加压泵连接的管路是先由第一三通阀32引出并汇聚一点，然后再与加压泵11连接。
[0027]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述耐温耐压容器31为并联的2-6个。
[0028]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述活塞靠近耐温耐压容器底部；活塞朝向耐温耐压容器顶部的一面接触通过驱替泵注入的无菌水，另一面接触用于培养的油藏微生物样品。
[0029]
在非储运状态时，本发明的压力控制系统1、温度控制系统2、和反应器系统3可以连接起来，也可以拆解放置。
[0030]
根据本发明一些具体实施方案，其中，在储运状态时，所述耐温耐压容器31底部通过第一三通阀32并经由管路与加压泵11连接，顶部通过第二三通阀33并经由管路与测压装置12，所述耐温耐压容器31置于所述恒温箱21内。
[0031]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述装置还包括取样系统4；所述取样系统4包括计量容器41和缓冲容器42；所述耐温耐压容器31顶部能够通过第二三通阀33并经由管路分别与测压装置12和计量容器41连接。
[0032]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述取样系统4还包括通过管路与缓冲容器42连接的气体收集装置43。
[0033]
根据本发明一些具体实施方案，其中，在取样状态时，所述耐温耐压容器31底部通过第一三通阀32并经由管路与加压泵11连接，顶部通过第二三通阀33并经由管路分别与测压装置12和计量容器41连接，计量容器41经由管路与缓冲容器42连接。
[0034]
根据本发明一些具体实施方案，其中，在取样状态时，保持耐温耐压容器31分别和加压泵11以及测压装置12相连通(第一三通阀门32和第二三通阀门33均为开启状态)。
[0035]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述耐温耐压容器31为并联的多个，每个耐温耐压容器31顶部的与计量容器41连接的管路是先由第二三通阀32引出并汇聚一点，然后再与计量容器41连接。
[0036]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述耐温耐压容器31为并联的2-6个。
[0037]
另一方面，本发明还提供了一种油藏微生物保存方法，其中，所述方法包括如下步骤：
[0038]
采样步骤；以及
[0039]
储运步骤：利用本发明任意一项所述的油藏微生物储运装置储运所采集的微生物样品。
[0040]
根据本发明一些具体实施方案，其中，储运步骤包括：
[0041]
将采样步骤获得的含有微生物样品的采出液置于耐温耐压容器31中的步骤；
[0042]
将耐温耐压容器31中的气体排出并加压至采出液所处的油藏的压力，然后关闭第一三通阀32和第二三通阀33的步骤；
[0043]
将耐温耐压容器31置于恒温箱21中，并通过第一三通阀32并经由管路与加压泵11连接，以及通过第二三通阀33并经由管路与测压装置12连接的步骤，以利用加压泵11来控制耐温耐压容器31内的压力；以及
[0044]
将恒温箱21的温度升高至油藏温度的步骤。
[0045]
根据本发明一些具体实施方案，其中，将恒温箱21的温度升高至油藏温度的步骤包括采用4-6℃/h为增幅逐步升温，每次升温待压力稳定后再作进一步升温。
[0046]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述压力稳定是指温度升高后，压力恢复到设定压力。
[0047]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述方法还包括利用本发明所述的油藏微生物储运装置进行取样的步骤。
[0048]
其中，所述装置还包括取样系统4；所述取样系统4包括计量容器41和缓冲容器42；
所述耐温耐压容器31顶部能够通过第二三通阀33并经由管路分别与测压装置12和计量容器41连接。
[0049]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述取样系统4还包括通过管路与缓冲容器42连接的气体收集装置43。
[0050]
根据本发明一些具体实施方案，其中，在取样状态时，所述耐温耐压容器31底部通过第一三通阀32并经由管路与加压泵11连接，顶部通过第二三通阀33并经由管路分别与测压装置12和计量容器41连接，计量容器41经由管路与缓冲容器42连接。
[0051]
根据本发明一些具体实施方案，其中，所述取样的步骤包括利用加压泵11驱动耐温耐压容器31的浮动活塞移动，以将采出液注入计量容器41中。
[0052]
根据本发明一些具体实施方案，其中，将采出液注入计量容器41后，还包括释放压力后再排出气体的步骤。
[0053]
综上所述，本发明提供了一种油藏微生物储运装置及应用。本发明的装置具有如下优点：
[0054]
结构简单，技术合理。浮动活塞式耐温耐压培养容器通过活塞一端加压的方式使得整个容器内部压力升高，而微生物样品不会被污染。既满足了采样后及时补压并进行载压运输，又满足了静置培养时随着生物代谢变化而进行压力的实时精准控制。另外，通过注入液体的方式进行压力控制，保证了高压的安全性，同时在取样端增加了缓冲装置，有利于生物代谢中产生的少量气体的安全排放。高精度驱替泵和压力表同时检测，尤其是驱替泵对压力的实时控制，保证了长期稳定安全运行下的油藏微生物培养。另外，浮动活塞式耐温耐压培养容器还能外接容器，进行高压下注入实验添加物的工作，具有很大的研究实用空间。
[0055]
经过一组油田样品载压运输和常压运输后油藏微生物群落结构的对比分析，结果显示，高压保留了部分重要微生物群落信息，尤其是古菌群落的信息保留；经过高温高压和高温常压的长期培养后，经过基因组测序对比分析，结果显示细菌和古菌的群落分布显著受压力影响。
附图说明
[0056]
图1为本发明的一种油藏微生物储运装置的原理框图；
[0057]
图2为本发明实施例1的油藏微生物储运装置的结构示意图；
[0058]
图3为本发明实施例2的油藏微生物储运装置的结构示意图；
[0059]
图4为本发明实施的载压运输和常压运输后门水平上细菌相对丰度对比图；
[0060]
图5为本发明实施的载压运输和常压运输后产甲烷菌相对丰度的对比图；
[0061]
图6为本发明实施的高压培养和常压培养后纲水平上细菌相对丰度对比图。
具体实施方式
[0062]
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
[0063]
实施例1
[0064]
本实施例针对现有的不足提供一种用于油藏微生物载压运输和高温高压培养的
油藏微生物储运装置，如图1所示，包括：压力控制系统1，用于长期稳定控制培养容器的高压环境，并精确控制取样过程中的压力恒定；温度控制装置2，用于长期稳定控制培养体系的高温环境，并根据及时报警自动切断升温系统；反应器系统3，用于长期进行油藏微生物高温高压培养；取样系统4，用于定期收集油藏微生物群落及其代谢产物。
[0065]
如图2所示，所述的压力控制系统1包括两个并联的加压泵11(驱替泵)、测压装置12(压力表)、连接线；温度控制装置2包括带温度探头22的恒温箱21(培养箱)；反应器系统3包括五个并联的带浮动活塞311的耐温耐压容器31、第一三通阀门32、第二三通阀门33和连接线。耐温耐压容器31的底部通过第一三通阀门32与驱替泵相连接，顶部通过第二三通阀门33与压力表相连接；取样系统4包括计量容器41和缓冲容器42，通过缓冲瓶释放压力后再排出气体。
[0066]
实施例2
[0067]
本实施例提供一种油藏微生物储运装置，如图3所示，反应器系统3包括1个带浮动活塞311的耐温耐压容器31。其他结构与实施例1相同。
[0068]
实施例3
[0069]
本实施例以实施例2的装置为例说明该装置的具体应用过程：在油田进行取样，取样结束后立即将样品运输到油田当地的采油工艺研究院。在实验室，首先将采出液的油相和水相(采出液在放置后会自然分层，其中的油相和水相分开保存)按采出液采出时的实际比例装入1l的耐温耐压容器31中，在压力表的监控下，用平流泵将耐温耐压容器31排除气体并加压至油藏压力。随后迅速运输到进行长期培养实验的实验室。如图3所示，通过连接线，将耐温耐压容器31与驱替泵连接，并将耐温耐压容器31放置于恒温箱21中。将恒温箱21的温度缓慢升高到油藏温度。为避免温度快速升高而导致的培养容器中压力急速上升，采用2-3℃为增幅逐步升温，每次升温待压力稳定后再作进一步升温。每个容器始终在压力表的监测下，通过quizix系列高压精密驱替泵(加压泵11)控制以维持培养容器的压力恒定。当培养箱升温至油藏温度，待温度(60℃)和压力(12mpa)平稳24h后，进行长期静置的连续性培养。在培养定期的时间节点，通过quizix系列高压精密驱替泵控制和压力表(测压装置12)的监测下进行取样，取样流程如图3所示。在驱替泵往耐温耐压容器31的一端的注入无菌水时，活塞移动，同时在耐温耐压容器的另一端将油藏微生物排出。通过计量容器41收集液体样品，气体样品通过缓冲容器42后收集。
[0070]
菌种测试实验方法：将高压、常压样品中的水相取200ml，用0.22μm微孔滤膜收集采出液/水相溶液菌体后，剪碎滤膜用fastdna spin kit for soil按照说明书要求提取总dna。利用tbs-380检测dna浓度，nanodrop2000检测dna纯度，利用1％琼脂糖凝胶电泳检测dna完整性后，测序公司进行检测。在获取群落16s rrna的信息后进行分析作图(如图4至图6所示)。
[0071]
结果显示，高压保留了部分重要微生物群落信息，尤其是古菌群落的信息保留；经过高温高压和高温常压的长期培养后，经过基因组测序对比分析，结果显示细菌和古菌的群落分布显著受压力影响。

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