(57)【要約】【課題】より簡便にコア掃攻試験に近い油増進回収効果の評価を行える油増進回収効果評価方法を提供すること。【解決手段】カラム筒１１に多孔質粉体からなる充填材１２を充填したカラム体１に原油を流通して、充填材１２に原油を保持させる保持工程と、カラム体１に、原油中に含まれる微生物を栄養剤にて培養した培養液を流通して、原油を保持させた充填材１２から原油を流出させる流出工程と、流出工程で、原油の流出が認められなくなったカラム体１に、原油成分とは異なり原油を溶解する有機溶媒を流通して、充填材１２に保持された原油を回収する回収工程と、を行い、流出工程で流出した原油量および回収工程で回収された有機溶媒中の原油量から選ばれる少なくとも一方に基づいて、栄養剤による油増進回収効果を評価する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
栄養剤を油貯留層に注入して、油の回収量を増加させるための油増進回収方法における油増進回収の程度を評価する油増進回収効果評価方法であって、
カラム筒に多孔質粉体からなる充填材を充填したカラム体に原油を流通して、前記充填材に前記原油を保持させる保持工程と、
前記カラム体に、前記原油中に含まれる微生物を前記栄養剤にて培養した培養液を流通して、前記原油を保持させた前記充填材から原油を流出させる流出工程と、
前記流出工程で、原油の流出が認められなくなった前記カラム体に、原油成分とは異なり原油を溶解する有機溶媒を流通して、前記充填材に保持された原油を回収する回収工程と、
を行い、
前記流出工程で流出した原油量および前記回収工程で回収された前記有機溶媒中の原油量から選ばれる少なくとも一方に基づいて、前記栄養剤による油増進回収効果を評価する油増進回収効果評価方法。
【請求項２】
前記保持工程の前に、前記カラム体の内部に油増進回収効果の無い充填液を充填する平衡化工程を行う請求項１に記載の油増進回収効果評価方法。
【請求項３】
前記保持工程で充填材に前記原油を保持させた後、前記カラム体の内部に残留する、前記充填材に保持されていない原油を、前記カラム体の外部に排出させる洗浄工程を行う請求項１または２に記載の油増進回収効果評価方法。
【請求項４】
前記流出工程で原油を保持させた前記充填材から原油を流出させた後、前記カラム体の内部に残留する、原油を流出させた培養液を、前記カラム体の外部に排出させる後洗浄工程を行う請求項１〜３のいずれか一項に記載の油増進回収効果評価方法。
【請求項５】
前記培養液が、前記原油に前記栄養剤を添加して前記原油中に含まれる微生物を培養して得られる水相である請求項１〜４のいずれか一項に記載の油増進回収効果評価方法。
【請求項６】
前記培養液が、前記原油に前記栄養剤を添加して前記原油中に含まれる微生物を前記カラム体内で培養して得られる水相である請求項１〜４のいずれか一項に記載の油増進回収効果評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、栄養剤を油貯留層に注入して、油の回収量を増加させるための油増進回収方法における油増進回収の程度を評価する油増進回収効果評価方法（以下単に評価方法と称する場合もある）に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下の岩石層等の油貯留層中に存在する油は、一般に、油井を掘削し、油田内の圧力で原油を油井の試錐孔まで押し上げることにより取り出すことができるが、存在する油田内の圧力が減少すれば、自然と油の産出限界となる。このような油層内の排油エネルギーを利用した１次回収においては、地下に賦存する原油の５％〜２５％程度しか地上で回収できないといわれている。油層内の排油エネルギーを強化するため、油層中に水やガスを注入するなどの方法により人工的に油田内の圧力を復元し、油の増進回収を図ることができる。しかしながら、このような２次回収においても、なお油層中には５０％以上の原油が取り残されているといわれている。
【０００３】
地下に取り残した原油をさらに回収する技術はＥＯＲ（Enhanced Oil Recovery:増進回収法）と呼ばれ、適用する原理により熱攻法、ケミカル攻法、ガス攻法、微生物攻法などが知られている。この中で微生物攻法（Microbial Enhanced Oil Recovery;ＭＥＯＲ）は、微生物を栄養液と共に油貯留中に導入し、微生物の様々な働きによって油増進回収を図る技術であり、初期投資が少なく、ランニングコストも小さい経済的なＥＯＲ技術として注目されている（特許文献１参照）。また、微生物を注入することなく栄養液を注入井に導入することによっても、同様の効果が得られるものと考えられている（特許文献２参照）。
【０００４】
微生物による油増進回収効果は、次のような複数のメカニズムが推察されている（非特許文献３参照）。
（１）微生物によって生産される炭酸ガス、もしくは油層が炭酸塩岩の場合は微生物によって生産された有機酸と炭酸塩岩の反応により生成する炭酸ガスが、原油に溶解して膨潤させる。
（２）代謝物である界面活性物質が油‐水間界面張力を低下させる。
（３）水素、炭酸ガス、メタンなどの発生ガスが油層圧力を高める。
（４）代謝物である水溶性ポリマーにより原油より流動しやすい水相の易動度を低下させる。
（５）油層岩表面への微生物の付着および代謝物により、油層岩表面の濡れ性が変化する。
（６）微生物が原油成分を分解し、これによって原油の粘度を低下させ流動性を改善する。
（７）代謝物である界面活性物質と生産されたガスにより気泡が形成され、流動性が均等化する。
（８）比較的大きい孔隙や亀裂内で微生物が増殖し、これらの場所を選択的に閉塞させる。
（９）代謝されたギ酸、酢酸などの低分子有機酸が炭酸塩岩を侵食して孔隙率及び浸透率を増加させる。
【０００５】
しかしＭＥＯＲは、１９２６年に提唱されて以降研究が進められ、１９４０年代〜１９５０年代に多くの適用例もあるのにもかかわらず、実用化に至っていないという実情にある（非特許文献１、２参照）。本技術の開発当初においては、圧入微生物について種が不明で、油層環境条件と微生物の相互関係に関する知見が明確でなく、確たる技術評価が行われていなかったこと、そして、注入する微生物や栄養剤と油増進回収効果の因果関係が明確でなく、異なる油田における油増進効果の確実性について不明であったことなどが、実用化が遅れている技術的原因と考えられている。
【０００６】
そこで、油貯留層中において微生物に油貯留層内の炭素源を代謝させ、油の回収量を高めるために油を資化し、油貯留層内の油の粘性を下げ、表面張力を下げることにより油の流動性を高めたり、油貯留層内でメタン等の低分子ガスを生成させることにより油の流動性をより一層高めたりできる微生物や、その微生物を培養するための栄養剤が求められている。
【０００７】
たとえば、特許文献１では、ビタミン、リン酸塩および多様な電子供与体などの多様な栄養素を微生物とともに油貯留層に注入する油増進回収方法が提案されている。また、特許文献２では、ペプトンもしくはプロテインおよび／またはそれらの消化物もしくはエキスを栄養剤として油貯留層に注入する油増進回収方法が提案されている。
【０００８】
このような栄養剤が実際に油増進回収効果を発揮するのかどうかを実験室スケールで評価するために、油田の生産井より採集された油層水と油を種々の栄養剤で液体培養するバイアル培養試験や、油貯留層岩より採集された岩石コアに対して油貯留層内に近い環境下で栄養剤を注入して油を回収し、その回収効果から栄養剤の油増進回収の程度（油増進回収効果）を評価するコア掃攻試験が行われている。しかし、バイアル試験は、ガス発生量や界面張力しか評価することができないため、増油量を直接的に見ることができない。また、コア掃攻試験は、コアホルダー内での培養が必要なことから、試験自体に長時間を要すること、コアの調達が難しいことから、数多くの試験ができないこと、実コアを使うことによる影響を受け、増油効果に何が寄与しているか、判別が難しいなどの課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２０１０−５３５２７１号公報
【特許文献２】特表平０３−５０５１０６号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Beckman, J. W.:Ind. Eng. Chem., November, 10, 3 (1926).
【非特許文献２】藤原和弘他:石油技術協会誌、第73巻、第6号、531-540(2008)
【非特許文献３】米林英治：石油開発と備蓄、‘96・12 62-79、(1996)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
坑井から採取した原油を用いたバイアル培養試験や、油貯留層岩から採集されたコアに対して油貯留層内に近い環境下で栄養剤を注入して油を回収し、その回収効果から栄養剤の油増進回収の程度（油増進回収効果）を評価するコア掃攻試験が行われている。
【００１２】
しかし、バイアル試験では、ガス発生量や界面張力しか評価することができず、増油量を直接的に見ることができない問題がある。また、コア掃攻試験では、大掛かりな装置を使用すること、実施に長時間を要することなどから、数多くの栄養剤の油増進回収効果を比較検討することは困難である問題がある。このように、油増進回収方法に有効な栄養剤の探索は困難を極めている状況にある。
【００１３】
したがって、本発明は上記実状に鑑み、より簡便にコア掃攻試験を模した油増進回収効果の評価を行える油増進回収効果評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
発明者らは、簡易で、かつ、増油効果を直接確認できる評価手法が必要であることから、この評価手法における必要条件は、直接増油量を見ることができること、コアではない別の充填剤で、かつ、少量・高圧に耐えうる試験方法として高速液体クロマトグラフィ（HPLC）を活用することを発案し、簡易で迅速な増油効果評価法を構築するに至った。本発明の油増進回収効果評価方法の特徴構成は、
栄養剤を油貯留層に注入して、油の回収量を増加させるための油増進回収方法における油増進回収の程度を評価する油増進回収効果評価方法であって、
カラム筒に多孔質粉体からなる充填材を充填したカラム体に原油を流通して、前記充填材に前記原油を保持させる保持工程と、
前記カラム体に、前記原油中に含まれる微生物を前記栄養剤にて培養した培養液を流通して、前記原油を保持させた前記充填材から原油を流出させる流出工程と、
前記流出工程で、原油の流出が認められなくなった前記カラム体に、原油成分とは異なり原油を溶解する有機溶媒を流通して、前記充填材に保持された原油を回収する回収工程と、
を行い、
前記流出工程で流出した原油量および前記回収工程で回収された前記有機溶媒中の原油量から選ばれる少なくとも一方に基づいて、前記栄養剤による油増進回収効果を評価する点にある。
【００１５】
つまり、カラム筒に多孔質粉体からなる充填材を充填したカラム体に原油を流通して、充填材に原油を保持させる保持工程を行うと、カラム体に流通した原油が充填材の多孔質構造に取り込まれた状態で保持されることになる。そのため、カラム体はコア掃攻試験に用いるコアを模した構造を再現することができ、このカラム体をコア掃攻試験のコアに代えて用いた評価方法を行うことができる。
【００１６】
充填材に原油が保持された状態のカラム体に原油中に含まれる微生物を栄養剤にて培養した培養液を流通して、充填材から原油を流出させる流出工程を行うと、油貯留層に実際に注入した栄養剤が、油貯留層内の微生物を増殖させて原油を流出させる状態を再現することができる。また、培養液の代わりに原油中に含まれる微生物と栄養剤をカラムに注入してカラムを一定期間培養したのち、原油を流出させてもよい。原油中に含まれる微生物としては、油層水や圧入水およびそれらを分離源として得られた微生物株を用いることができる。培養液に含まれる栄養剤が油増進回収効果を有している場合、栄養剤を含有していない培養液を用いて原油を流出させた場合に比して多くの原油がカラム体から流出させられる。そのため、この原油量に基づいて油増進回収効果を評価すると、その栄養剤による微生物の増殖を考慮した油増進回収効果を知ることができる。
【００１７】
また、流出工程で、原油の流出が認められなくなったカラム体に、原油成分とは異なり原油を溶解する有機溶媒を流通して、充填材に保持された原油を回収する回収工程を行うと、保持工程で充填材に保持された原油のうち、流出工程で充填材に保持されたままの原油がカラム体から排出される。そのため、実際にカラム体が保持した原油のうち、流出可能でかつ流出工程で残存した原油量を知ることができ、この原油量に基づいて油増進回収効果を評価すると、充填材に流出不能に保持された原油量を差し引いて、その栄養剤による油増進回収効果を知ることができる。
【００１８】
したがって、実際に油貯留層に貯留される原油のうち回収可能な原油量を再現性高く評価したことになる。
【００１９】
また、保持工程の前に、カラム体の内部に油増進回収効果の無い充填液を充填する平衡化工程を行うことが好ましい。
【００２０】
この平衡化工程を行うと、カラム体の内部に充填液が充填された状態で保持工程を行うことができる。この際カラム体の内部に供給された原油は、充填液と置換されながら充填材に保持されることになる。そのため、栄養剤の種類によらず培養液は充填材に均一に分散した状態で保持されるので、実際の油増進回収を行う際の油貯留層を忠実に再現した油増進回収効果評価方法となる。
【００２１】
また、前記保持工程で前記充填材に前記原油を保持させた後、前記カラム体の内部に残留する、前記充填材に保持されていない原油を、前記カラム体の外部に排出させる洗浄工程を行うことが好ましい。
【００２２】
たとえば、充填材の粒子同士の間に滞留した原油などは、本来油貯留層内にある原油とは異なり、油増進回収効果とは関連しないものと考えられる。そこで、この洗浄工程を行うと、カラム体の内部で、油増進回収効果とは関連しない原油を排除した状態で油増進回収効果評価方法を実施できるので、より一層、実際に油貯留層に貯留される原油を模した評価が可能となる。
【００２３】
また、前記流出工程で原油を保持させた前記充填材から原油を流出させた後、前記カラム体の内部に残留する培養液を、前記カラム体の外部に排出させる後洗浄工程を行うことが好ましい。
【００２４】
流出行程で充填材から流出した（保持されなくなった）原油は、カラム体外に排出させられることになるが、その一部はたとえば充填材の粒子同士の間に滞留したままカラム体の内部に残留する虞がある。そのため、上記後洗浄工程を行えば、このような残留原油をカラム体から排出してしまい、充填材に保持され、培養液により流出させられた原油として取り扱うことができるようになる。そのため、より一層、実際に油貯留層に貯留される原油を模した評価が可能となる。
【００２５】
また、培養液が、前記原油に前記栄養剤を添加して前記原油中に含まれる微生物を培養して得られる水相とすることができる。
【００２６】
培養液としては、油貯留層に実際に注入した栄養剤が、油貯留層内の微生物を増殖させた状態を再現する必要がある。原油中に含まれる微生物を栄養剤にて培養したものを用いるが、原油成分が含まれると、流出工程や回収工程において回収される原油を正確に求めることができなくなる。逆に、原油中に含まれる微生物を原油の不存在下で培養したものを用いると、微生物の生育環境が変わってしまう虞がある。そのため、原油に前記栄養剤を添加して前記原油中に含まれる微生物を培養して得られる水相とすることで、油貯留層の微生物の生育環境を維持して、原油の含まれない培養液を好適に提供することができる。したがって、より一層、実際に油貯留層に貯留される原油中での微生物の挙動を模した評価が可能となる。また、前述のように、原油中に含まれる微生物と栄養剤を原油が保持されているカラムに注入したのち、カラムを一定期間培養してもよい。原油中に含まれる微生物としては、油層水や圧入水およびそれらを分離源として得られた微生物株を用いることができる。得られた培養後のカラムはそのまま流出工程に用いることができる。
【発明の効果】
【００２７】
したがって、簡便にコア掃攻試験に近い油増進回収効果の評価を行える油増進回収効果評価方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】油増進回収効果評価装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明の油増進回収効果評価装置を説明する。尚、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
【００３０】
〔油増進回収効果評価方法〕
本発明の実施形態にかかる油増進回収効果評価方法は、
栄養剤を油貯留層に注入して、油の回収量を増加させるための油増進回収方法における油増進回収の程度を評価する油増進回収効果評価方法であって、
（１）  カラム筒に多孔質粉体からなる充填材を充填したカラム体の内部に油増進回収効果の無い充填液を充填する平衡化工程と、
（２）  カラム体に原油を流通して、充填材に原油を保持させる保持工程と、
（３）  保持工程で充填材に原油を保持させた後、カラム体の内部に残留する、充填材に保持されていない原油を、カラム体の外部に排出させる洗浄工程と、
（４）  カラム体に、原油中に含まれる微生物を栄養剤にて培養した培養液を流通して、原油を保持させた充填材から原油を流出させる流出工程と、
（５）  流出工程で原油を保持させた充填材から原油を流出させた後、カラム体の内部に残留する、原油を流出させた培養液を、カラム体の外部に排出させる後洗浄工程と、
（６）  流出工程で、原油の流出が認められなくなったカラム体に、原油成分とは異なり原油を溶解する有機溶媒を流通して、充填材に保持された原油を回収する回収工程と、
を順に行い、
流出工程で流出した原油量および回収工程で回収された有機溶媒中の原油量から選ばれる少なくとも一方に基づいて、栄養剤による油増進回収効果を評価する。
【００３１】
具体的には、培養液として、原油に栄養剤を添加して原油中に含まれる微生物を培養して得られる水相を用い、流出工程で流出した原油量を回収原油量、回収工程で回収された有機溶媒中の原油量を残留原油量として、回収率を、
回収率＝回収原油量／（残留原油量＋回収原油量）
として求め、評価する。
【００３２】
ここで用いた回収率は、実際に行われたコア掃攻試験と高い相関性を示し、より簡便にコア掃攻試験に近い油増進回収効果の評価を行えると考えられる。以下、油増進回収効果評価方法を行った油増進回収効果評価装置と、油増進回収効果評価方法とコア掃攻試験における増油効果との相関性を確認した評価試験とを順に説明する。
【００３３】
〔油増進回収効果評価装置〕
油増進回収効果評価方法に用いた油増進回収効果評価装置は、図１に示すように、ＨＰＬＣ装置Ａとして用いられるステンレス鋼製のカラム筒１１（８ｍｍ（内径）×１００ｍｍ（長さ）  カラム体積５ｍｌ；株式会社センシュー製  型番ＡＴ−３１５２）に関東ロームを成分とする多孔質粉体（ＪＩＳ試験用粉体１−８種、日本粉体工業技術協会）からなる充填材１２を圧力約６ＭＰａで高速充填したカラム体１を備える。
【００３４】
カラム体１は一般的なＨＰＬＣ装置Ａのカラムとして、セットされる。ＨＰＬＣ装置Ａは、カラム体１を内部に保持して所定温度に加熱維持可能にする加熱装置２を備え、カラム体に対し、充填液、原油、培養液、有機溶媒を各別に選択供給自在にする複数のサンプルループ３１，３２を切替自在に接続してある供給路３が接続形成されており、カラム体１にこれら液媒を圧入する供給ポンプ４を備えて構成してある。原油、培養液、有機溶媒は、所定のサンプルループ３１，３２を供給部として供給される。また、供給ポンプ４は充填液を圧入して各サンプルループ３１，３２に収容された原油、培養液、有機溶媒を押し出してカラム体１に搬送可能に構成してある。また、カラム体１を通過した各液媒は、フラクションコレクター５に回収可能に構成してあるとともに、回収した液媒の成分を分析可能に構成してある。
【００３５】
充填液は、リン酸緩衝生理食塩水を用いた。原油は、国内油田の坑井の坑口装置から採取し、窒素充填した嫌気チャンバー内で室温にて保管したものを用いた。有機溶媒はジクロロメタンを用いた。培養液は、下記要領にて作成したものを用いた。
【００３６】
〔培養液〕
原油１０ｍｌと各種栄養剤の溶液２０ｍｌを１００ｍｌバイアルに入れ、ゴムキャップとアルミシールで密封後、バイアル内部をアルゴンガスでパージしたのち、４７℃で４週間以上静置培養した。得られた原油培養液の液相を培養液として用いて評価した。
また、栄養剤の比較対象として、水、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）（ネガティブコントロール）、合成界面活性剤ＴｒｉｔｏｎＸ１００を主成分とする界面活性剤溶液（ポジティブコントロール）を培養液として同様に評価した。
【００３７】
ＲＣＭ基本培地は、
ペプトン            １０ｇ／Ｌ、
酵母エキス            ３ｇ／Ｌ、
肉エキス            １０ｇ／Ｌ、
ブドウ糖              ５ｇ／Ｌ、
可溶性でんぷん        １ｇ／Ｌ、
塩化ナトリウム        ５ｇ／Ｌ、
酢酸ナトリウム        ３ｇ／Ｌ、
システイン塩酸塩  ０．５ｇ／Ｌ、
寒天              ０．５ｇ／Ｌ、
の比率で含有し、ｐＨ６．６〜７．０の液体培地である。
【００３８】
栄養剤Ａは、
カゼインペプトン          １ｇ／Ｌ、
大麦エキス                ２．５ｇ／Ｌ、
グルコース                ２．５ｇ／Ｌ、
を含有し、ｐＨ６．６〜７．０の液体培地である。
【００３９】
栄養剤Ｂは、
１０％脱脂粉乳溶液にプロテアーゼを３％（ｗ／ｖ）添加して４０℃にて２時間作用させたものを熱失活処理した酵素処理脱脂粉乳に、
酵素処理脱脂粉乳      ５  ｇ／Ｌ、
グルコース            ５  ｇ／Ｌ、
となるように添加した液体培地である。
【００４０】
栄養剤Ｃは、
上記酵素処理脱脂粉乳    １ｇ／Ｌ、に
大麦エキス              ２．５ｇ／Ｌ、
グルコース            ２．５ｇ／Ｌ、となるように添加した液体培地である。
【００４１】
界面活性剤溶液Ａ〜Ｃは、
合成界面活性剤ＴｒｉｔｏｎＸ１００をリン酸緩衝生理食塩水で０．１％（Ａ）、０．０５％（Ｂ）、０．０１％（Ｃ）となるように溶解してあるものである。
【００４２】
〔評価試験結果〕
上記培養液および界面活性剤溶液による油増進回収効果の評価結果を表１に示す。
カラム体内の残留原油量は平均して約６１０μｌで、導入原油の約６０％がカラム体内に残留した。この値は実験により約２０％程度ばらついた。
【００４３】
培養液に代えてネガティブコントロールとしてリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）と水を用いた実験では油の回収率は１％以下であった。また、培養液に代えてポジティブコントロールとして合成界面活性剤であるＴｒｉｔｏｎＸ１００（界面活性剤溶液Ａ，Ｂ）を用いた実験では、０．０５％濃度以上で油の回収率が５％を超える結果が得られた。
【００４４】
それに対して、各栄養剤を含有する培養液を用いた実験では、いくつかのサンプルで５％程度の油の回収率を示した。
【００４５】
【表１】
2020070565.tif 000003
【００４６】
したがって、本発明の油増進回収効果評価方法によると、実際に油貯留層に貯留される原油のうち回収可能な原油量（増油効果に対応）を再現性高く評価したことになる。そのため、簡便な評価方法によって数多くの栄養剤の油増進回収効果を比較検討することができるようになり、有効な栄養剤の探索が容易にできるようになった。
【００４７】
上記実施例では流出工程で流出した原油量および前記回収工程で回収された前記有機溶媒中の原油量から回収率を求め、増油効果を求めたが、いずれか一方に基づいて、油増進回収効果を評価することもできることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の油増進回収効果評価方法は、簡便にコア掃攻試験に近い油増進回収効果の評価を行え、数多くの栄養剤の油増進回収効果を比較検討するのに有効である。
【符号の説明】
【００４９】
１                    ：カラム体
１１                  ：カラム筒
１２                  ：充填材
【図１】
2020070565.tif 000004