簡(jiǎn)述微生物采油技術(shù)

[論文摘要]：目前，微生物采油技術(shù)引起了微生物學(xué)界、石油工業(yè)界、石油地質(zhì)界和地球化學(xué)界等相關(guān)學(xué)科的廣泛興趣和關(guān)注。詳細介紹微生物采油技術(shù)概況，明確分析微生物采油技術(shù)概況機理，并探討其發(fā)展方向。

　　微生物原油采收率技術(shù)(microbial enhananced oil recovery，MEOR)

　　是利用微生物在油藏中的有益活動(dòng)，微生物代謝作用及代謝產(chǎn)物作用于油藏殘余油，并對原油/巖石／水界面性質(zhì)的作用，改善原油的流動(dòng)性，增加低滲透帶的滲透率，提高采收率的一項高新生物技術(shù)。該項技術(shù)的關(guān)鍵是注入的微生物菌種能否在地層條件下生長(cháng)繁殖和代謝產(chǎn)物能否有效地改善原油的流動(dòng)性質(zhì)及液固界面性質(zhì)。與其它提高采收率技術(shù)相比，該技術(shù)具有適用范圍廣、操作簡(jiǎn)便、投資少、見(jiàn)效快、無(wú)污染地層和環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)�！　�

　　一、微生物采油技術(shù)概況 　　

　　1926年，美國科學(xué)家Mr.Beckman提出了細菌采油的設想。1946年Zobeu研究了厭氧的硫酸鹽還原菌從砂體中釋放原油的機理，獲得微生物采油第一專(zhuān)利。I．D．shtum(前蘇聯(lián))及其它國家等學(xué)者也分別作了大量的創(chuàng )新性工作，奠定了微生物采油的基礎。美國的Coty等人首次進(jìn)行了微生物采油的礦物試驗。馬來(lái)西亞應用微生物采油技術(shù)在Bokor油田做先導性礦物試驗，采油量增加了47%。2002年至2003年，我國張衛艷等在文明寨油田進(jìn)行了微生物礦場(chǎng)應用，累計增產(chǎn)原油1695t，累計少產(chǎn)水1943t，有效期達10個(gè)月。

　　美國和俄羅斯在微生物驅油研究和應用方面，處于世界領(lǐng)先地位。美國有1000多口井正在利用微生物采油技術(shù)增加油田產(chǎn)量，微生物采油項目在降低產(chǎn)水量和增加采油量方面取得了成功。1985年至1994年，俄羅斯在韃靼、西西伯利亞、阿塞拜疆油田激活本源微生物，共增產(chǎn)原油13.49x10t，產(chǎn)量增加了10～46％。1988年至1996年，俄羅斯在11個(gè)油田44

　　個(gè)注水井組應用本源微生物驅油技術(shù)，共增產(chǎn)21x10t。

　　20世紀60年代我國開(kāi)始對微生物采油技術(shù)進(jìn)行研究，但發(fā)展緩慢。80年代末，大慶油田率先進(jìn)行了兩口井的微生物地下發(fā)酵試驗(30℃)。大港、勝利、長(cháng)慶、遼河、新疆等油田與美國Micro～Bac公司合作，分別進(jìn)行了單井吞吐試驗。1994年開(kāi)始，大港油田與南開(kāi)大學(xué)合作，成功培育了一系列采油微生物，該微生物以原油和無(wú)機鹽為營(yíng)養，具有降低蠟質(zhì)和膠質(zhì)含量功能，并在菌種選育與評價(jià)、菌劑產(chǎn)品的生產(chǎn)、礦場(chǎng)應用設計施工與檢測等諸方面取得了成績(jì)。1996年以來(lái)，吉林油田與13本石油公司合作，探究了微生物采油技術(shù)在扶余油田東189站的29口井進(jìn)行的吞吐試驗，21口井見(jiàn)效，見(jiàn)效率達70%。2000年底，大慶油田采油廠(chǎng)引進(jìn)了美國NPC公司的耐高溫菌種，在Y一16井組進(jìn)行了耐高溫微生物驅油提高采收率研究和現場(chǎng)試驗，結果表明，采收率達43.41%，增加可采儲量1.81×10t，施工后當年增油615.5t。勝利油田羅801區塊外源微生物驅油技術(shù)現場(chǎng)試驗提高采收率2.66%。 　　

　　二、微生物采油技術(shù)機理 　　

　�。ㄒ唬┪⑸�物采油技術(shù)與油田化學(xué)劑

　　在大慶油田開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段都會(huì )使用不同性質(zhì)的化學(xué)劑，現以大慶油田為例。當大量化學(xué)劑進(jìn)入油藏后，將發(fā)生物理變化和化學(xué)變化，對微生物采油過(guò)程可能產(chǎn)生不同的影響�；瘜W(xué)劑既可引起微生物生存環(huán)境（滲透壓、氧化還原電位、pH值）的改變，又可直接改變生物的生理（呼吸作用、蛋白質(zhì)、核酸及影響微生物生長(cháng)的大分子物質(zhì)的合成）以及影響微生物細胞壁的功能，從而影響微生物的生長(cháng)，降低采收率。

　�。ǘ�）微生物驅油機理

　　因為，微生物提高原油采收率作用涉及到復雜的生物、化學(xué)和物理過(guò)程，除了具有化學(xué)驅提高原油采收率的機理外，微生物生命活動(dòng)本身也具有提高采收率機理。雖然目前的研究不斷深入，但仍然無(wú)法對微生物采油技術(shù)各個(gè)細節進(jìn)行量化描述，據分析，主要包括以下幾個(gè)方面：

1.原油乳化機理。微生物的代謝產(chǎn)物表面活性劑、有機酸及其它有機溶劑，能降低巖石一油一水系統的界面張力，形成油一水乳狀液（水包油），并可以改變巖石表面潤濕性、降低原油相對滲透率和粘度，使不可動(dòng)原油隨注入水一起流動(dòng)[1引。有機酸能溶解巖石基質(zhì)，提高孔隙度和滲透率，增加原油的流動(dòng)性，并與鈣質(zhì)巖石產(chǎn)生二氧化碳，提高滲透率。其它溶劑能溶解孔隙中的原油，降低原油粘度。

　　2.微生物調剖增油機理。微生物代謝生成的生物聚合物與菌體一起形成微生物堵塞，堵塞高滲透層，調整吸水剖面，增大水驅掃油效率，降低水油比，起到宏觀(guān)和微觀(guān)的調剖作用，可以有選擇地進(jìn)行封堵，改變水的流向，達到提高采收率的效果。在較大多孔隙中，微生物易增殖，生長(cháng)繁殖的菌體和代謝物與重金屬形成沉淀物，具有高效堵塞作用。

　　3.生物氣增油機理。代謝產(chǎn)生的CO、CO2、Nz、H、CH和C3H等氣體，可以提高地層壓力，并有效地融入原油中，形成氣泡膜，降低原油粘度，并使原油膨脹，帶動(dòng)原油流動(dòng)，還可以溶解巖石，擠出原油，提高滲透率。

　　4.中間代謝產(chǎn)物的作用。微生物及中間代謝產(chǎn)物如酶等，可以將石油中長(cháng)鏈飽和烴分解為短鏈烴，降低原油的粘度，并可裂解石蠟，減少石蠟沉積，增加原油的流動(dòng)性。脫硫脫氮細菌使原油中的硫、氮脫出，降低油水界面張力，改善原油的流動(dòng)性。

　　5.界面效應。微生物粘附到巖石表面上而生成沉積膜，改善巖石孔隙壁面的表面性質(zhì)，使巖石表面附著(zhù)的油膜更容易脫落，并有利于細菌在孔隙中成活與延伸，擴大驅油面積，提高采收率。

　�。ㄈ�）理論研究

　　1.國內外的數學(xué)模型。20世界80年代末，國外的Islam、Zhang和Chang等建立了微生物采油的數學(xué)模型并開(kāi)展了相應的數值模擬研究。Zhang模型優(yōu)于Islam模型在于可描述微生物在地層中的活動(dòng)，卻難于現場(chǎng)模擬。Chang模型是三維三相五組分，能描述微生物在地層中的行為，不能描述在油藏中的增產(chǎn)機理。

　　2.物理模擬。物理模擬研究基本上是應用化學(xué)驅的物理模型試驗裝置及試驗過(guò)程。微生物驅油模型的核心是巖心管部分，其長(cháng)度影響微生物的生長(cháng)繁殖。應建立大型巖心模型，使微生物充分繁殖，便于分析研究微生物的驅油效果。通過(guò)物理模擬研究微生物驅油法，可獲得微生物在巖心中的推進(jìn)速度及濃度變化，對巖心滲透率的影響等信息。

　�。ㄋ模┰次⑸�物的采油工藝

　　國內油田（大慶等）已進(jìn)人高含水開(kāi)發(fā)期，是采用內源微生物驅油還是采用外源微生物驅油，要根據具體油藏內的微生物群落進(jìn)行分析。若具體油藏中內存在有益微生物驅油的微生物群落，宜采用內源微生物驅油工藝，這是目前國內致力于運用最新微生物采油技術(shù)�！　�

　　三、結語(yǔ) 　　

　　綜上所述，在我國油田中，特別是大慶油田，在微生物采油技術(shù)具有提高采收率的效果，對大多數的油藏都能充分發(fā)揮微生物采油的優(yōu)勢。制約微生物采油技術(shù)的主要因素在于油藏中微生物群落結構、現場(chǎng)試驗工藝及物理模擬實(shí)驗的局限性。外源菌種的選育和評價(jià)指標、特性，微生物的研究、菌液的生產(chǎn)和礦場(chǎng)試驗等方面還需深化�！　�

　　作者：秦旗 

　　參考文獻：

　　[1]馮慶賢、郭海莉、倪方天，本源微生物驅油技術(shù)研究與應用EJ]．特種油氣藏，2001，18（5）：8486．

　　[2]汪衛東、宋永亭、陳勇，微生物采油技術(shù)與油田化學(xué)劑EJ-I．油田化學(xué)，2002，19（3）：293-296.