微生物驅(qū)油技術研究

摘要 油田開發(fā)中利用微生物驅(qū)油（MEOR）技術來提高水驅(qū)作業(yè)效率和原油采收率，得到了世界油藏工程和生物工程界的關注。微生物驅(qū)油技術是利用微生物代謝物質(zhì)或其本身驅(qū)油方法的總稱。本文分別從驅(qū)油用微生物的類型、微生物采油技術機理、采油方法和特點以及微生物驅(qū)技術分類等方面介紹了微生物驅(qū)油技術的概況，同時對國內(nèi)外微生物驅(qū)的研究作了簡單的敘述。

關鍵詞 微生物驅(qū)油；采油率；研究

中圖分類號 TE357 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）122-0166-01

1 微生物驅(qū)油技術的提出

在世界范圍內(nèi)，用常規(guī)采油技術只能從地下油藏采出30%-40%的原油。如何提高采收率，從地下采出更多的原油，多年來一直是世界許多國家不斷研究的重要課題。

微生物采油技術有很多優(yōu)點：一是它對邊際生產(chǎn)油田具有經(jīng)濟吸引力，成本低，見效周期長；二是所需設備簡單，采用傳統(tǒng)的注水地面設備即可達到施工要求；三是微生物培養(yǎng)物注入液成本低廉且不受原油價格影響；四是可用于各種類型的原油（如重質(zhì)油、輕質(zhì)油等）；五是對地層傷害小，相對來說對環(huán)境污染小，并且可以在同一口井中多次使用；六是微生物體積小，運移能力強，能進入其他工藝不能觸及的死角和裂縫。

隨著世界原油價格的不斷攀升和世界能源消耗的不斷增長，世界各國必將對提高原油采收率的微生物采油技術更加重視，相應的加大其投資力度。

2 研究概況

80年代初微生物驅(qū)油技術從實驗室起步，90年代在中國、美國、澳大利亞、秘魯、羅馬尼亞和俄羅斯開展現(xiàn)場試驗，大部分獲得成功。據(jù)報道，這些微生物驅(qū)油項目提高采收率各不相同，從零到13%、19%、36%、50%～65%，甚至204%。除了增加原油產(chǎn)量外，有的還降低含水率、提高油氣比和改善注入能力。

但MEOR技術局限于微生物在較高的溫度、鹽度、重金屬濃度條件下易于遭到破壞，微生物本身產(chǎn)生的表面活性劑和生物聚合物有造成沉淀的危險，并且培養(yǎng)微生物的條件不易把握，故該方法的方向是培養(yǎng)耐溫、耐鹽、耐重金屬的易培養(yǎng)菌種。用MEOR技術采油所用的微生物多種多樣，代謝產(chǎn)物不盡相同，采油微生物代謝產(chǎn)物及分析是微生物提高采油率應用技術的重要組成部分，應加強代謝產(chǎn)物分析及MEOR作用機理的深入探討。

3 驅(qū)油用微生物的類型

根據(jù)調(diào)查研究，提高原油采收率的微生物工藝可劃分為兩個主要的類型：第一類是把細菌代謝物（又稱外源微生物）作為驅(qū)油劑使用的工藝。該類工藝與化學驅(qū)類似，其原理是利用生物表面活性劑，生物聚合物、溶劑、乳化劑等組合物，改善水的驅(qū)油性能。第二類是直接在地層中有目的地培養(yǎng)和發(fā)展微生物（又稱內(nèi)源微生物），形成具有驅(qū)油特性的細菌代謝物。方法是把地層中存在的或者注水帶入的有益微生物，依靠地層固有的營養(yǎng)物（殘余烴、礦物組分）或者向地層注入的營養(yǎng)物（糖蜜、無機化合物等）進行地球化學作用，形成細菌代謝產(chǎn)物（脂肪酸、乙醇、表面活性組合物、生物聚合物、二氧化碳等），這種類型的微生物驅(qū)適用于注淡水開采一年以上的油田或區(qū)塊，因為注水使注入井井底附近形成了微生物群落（或生物群落）。第二種類型工藝簡單、操作方便，是目前微生物采油技術的發(fā)展方向。

4 微生物采油技術機理

微生物采油技術是技術含量較高的一種提高石油采收率的技術，不但包括微生物在油層中的生長、繁殖和代謝等生物化學過程，而且包括微生物菌體、微生物營養(yǎng)液、微生物代謝產(chǎn)物在油層中的運移，以及與巖石、油、氣、水的相互作用引起的巖石、油、氣、水物性的改變。

微生物以石油中的正構(gòu)烷烴作為碳源而生長繁殖，從而改變原油的碳鏈組成。微生物不斷老化，改變了石蠟基原油的物理性質(zhì)，影響了原油液或固相的平衡，降低了石蠟基原油的臨界溫度和壓力。微生物的增加能大大減少儲層、井眼和設備表面的原油結(jié)蠟的溫度和壓力。微生物生長時釋放出的生物酶，可降解原油，使原油碳鏈斷裂，高碳鏈原油變?yōu)榈吞兼溤?，使重組分減少，輕質(zhì)組分增加，凝固點和黏度均可降低，不僅改善原油在油層中的流動性，而且會使原油品質(zhì)得到改善。大港油田、青海油田試驗證明微生物作用后原油高碳烴密度減少，原油組成改變。東濮凹陷胡狀集油田19塊進行微生物現(xiàn)場試驗，對胡19-6、胡19-28和胡19-14等3口井注微生物前、后采出原油的物理性質(zhì)進行全烴色譜分析，注微生物后采出原油中低碳數(shù)正構(gòu)烷烴增加而高碳數(shù)正構(gòu)烷烴相對減少；胡19塊3口井注入微生物僅1個月，采出原油的凝固點降低了0.5～2.0℃，黏度降低了16.0～31.2mPa·s。

5 微生物采油方法及其特點

利用微生物提高采收率主要有4種方式：一是微生物清蠟和降低重油粘度。微生物清蠟技術可以代替溶劑的使用和熱油處理方法，微生物清蠟降粘機理在于細菌對石蠟和重質(zhì)原油的代謝作用。通常，大多數(shù)細菌對蠟質(zhì)脂肪烴的代謝速度高于對芳香烴的代謝速度。細菌產(chǎn)生的溶劑對近井區(qū)域地層也能起到很好的清洗作用；二是微生物選擇性封堵地層。把能產(chǎn)生生物聚合物的微生物注入地層，或向地層注入適當?shù)臓I養(yǎng)液，使微生物在高滲透層內(nèi)大量縈殖形成生物多糖，可起到封堵高滲透層的作用。生物多糖能夠有效地封堵地層巖石表面的孔喉，使高滲透層的滲透能力大幅度下降，這種方法比注入人工合成有機聚合物或疑膠更為有效；三是周期注微生物采油。該技術是將微生物、營養(yǎng)液和生物催化劑注入一口生產(chǎn)井內(nèi)關井一段時間，發(fā)酵數(shù)天到數(shù)周，然后開井生產(chǎn)，經(jīng)過一段時間的生產(chǎn)，當產(chǎn)量明顯下降時，可重復上述過程。該法尤其適用于低產(chǎn)井和枯竭井；四是微生物強化水驅(qū)。在水驅(qū)油藏中開展微生物強化水驅(qū)，可有效地提高水驅(qū)效率。將菌種和營養(yǎng)液混合而成的微生物處理液由注水井注入地層，處理液被注入水推進通過油層時，微生物代謝作用產(chǎn)生出溶劑、表面活性劑、有機酸、和繁衍出新細菌，這些代謝產(chǎn)物通過物理、化學作用將巖石孔隙中的原油釋放出來，使不能流動的原

油以油水乳化液的形式被注入水驅(qū)向生產(chǎn)井從而延長油井壽命。

6 微生物驅(qū)技術分類

微生物可以在油藏中也可以在地面增長。地面培養(yǎng)時，可以分離和收集微生物的代謝產(chǎn)物，經(jīng)過加工和處理再注入到油藏里驅(qū)油。

從專業(yè)角度來看，微生物驅(qū)油有些類似于地下生物改造作用。注入的營養(yǎng)物與本源或外源微生物一起促進地下微生物的增長和代謝產(chǎn)物，使更多原油流動，通過油藏降壓作用、界面張力/油相降黏以及選擇性堵塞高滲區(qū)來提高剩余油流動性。另外，經(jīng)發(fā)酵后的活微生物再注入油藏也能達到增采的效果。

微生物在地下不但要生成原油流動所必需的化學物，而且要在油藏環(huán)境下繁殖增長。在微生物驅(qū)油過程中，要經(jīng)常注入營養(yǎng)物保持微生物代謝作用，有時還往油藏注入可發(fā)酵的碳水化合物作為碳源。有的油藏還需要無機營養(yǎng)物作為細胞生長的基液或者作為有氧呼吸的另一種電子受體。

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作者簡介

陳金霞（1977—），女，天津?qū)氎嫒?，工程師，天津市寶坻區(qū)環(huán)境保護局。