試論微生物采油技術(shù)及其進(jìn)展情況

曾磊 （新疆油田公司百口泉采油廠 新疆維吾爾自治區(qū)克拉瑪依市 834000）

能源危機(jī)已成為人類發(fā)展面臨的首要問題，微生物采油技術(shù)是提升原油采收率，緩解石油能源危機(jī)的可行方案之一。微生物采油技術(shù)是一種利用微生物生物化學(xué)反應(yīng)提高采收率的技術(shù)，具有成本低廉、不損傷油層、無污染等優(yōu)點(diǎn)，可解決石油生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的油井降解、解堵等問題，從而實(shí)現(xiàn)邊遠(yuǎn)井、枯竭井再次開采，提升主井采收率，有望成為未來石油開采主流技術(shù)。本次研究對(duì)微生物采油技術(shù)及其進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、微生物采油技術(shù)原理

1.改變?cè)徒M分

某些微生物可在原油中進(jìn)行繁殖生長與代謝，整個(gè)過程涉及多種生物化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)與油田中油、氣、水甚至是巖石相互作用，改變組分。主要實(shí)現(xiàn)方式包括：①以微生物自身作為碳源，進(jìn)行正構(gòu)烷烴生物化學(xué)反應(yīng)，改變石蠟基原油物理性質(zhì)，從而對(duì)原油固相與液相、臨界溫度計(jì)壓力產(chǎn)生影響，打破原有的油層的固、液相平衡；②微生物的生長繁殖過程中產(chǎn)生大量的生物酶，會(huì)破壞周圍原油的組分，使高碳鏈轉(zhuǎn)變?yōu)榈吞兼?，降低凝固點(diǎn)與粘度，地壇鏈?zhǔn)兔芏雀汀⒘鲃?dòng)性更強(qiáng)，甚至品質(zhì)都會(huì)有一定提高。

2.改變驅(qū)油環(huán)境

所謂驅(qū)油環(huán)境便是驅(qū)動(dòng)原油流動(dòng)被開采的環(huán)境，微生物改變驅(qū)油環(huán)境的主要形式包括：①產(chǎn)生生物氣驅(qū)動(dòng)，多數(shù)微生物代謝會(huì)產(chǎn)生二氧化碳、甲烷的氣體，這些氣體可增加原油流動(dòng)性，降低其粘度，使原油體積膨脹，提高原油滲透能力，同時(shí)通過賈敏效用，增加水流阻力，降低注入水流動(dòng)性，提升注水采用效率；②產(chǎn)生有機(jī)溶劑與酸，促巖石溶解，提高原油滲透能力，同時(shí)增加二氧化碳的釋放；改變?cè)托再|(zhì)，使其更容易從巖石中釋放出來；③產(chǎn)生微生物表面活性劑，改善水驅(qū)油毛細(xì)管效應(yīng)；提高油頁巖潤濕性，使其具有親水特性，以利于油膜脫落；④通過產(chǎn)生微生物聚合物，堵塞大口徑油道，增加水油比，同時(shí)增大掃油面積，增加水粘度，增加水相流動(dòng)阻力，有助于封堵水相[2]。

3.直接作用于原油

微生物在油頁巖表明大量繁殖，可直接驅(qū)使原油剝落，占據(jù)空間驅(qū)除原油成分。

二、微生物采油技術(shù)特點(diǎn)

微生物類型各異、品種繁多，但多數(shù)具有體積小、適應(yīng)性強(qiáng)、自主性等特點(diǎn)，將其應(yīng)用于原油開采，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①無需增加設(shè)施設(shè)備，工序簡單；②可適用于各類原油開采，彌補(bǔ)其它技術(shù)缺陷；③取材方便、材料來源廣，可控制性好，方案靈活；④成本低廉，微生物生存能力、記憶繁殖能力強(qiáng)，一次投入持續(xù)時(shí)間較長，運(yùn)行管理成本低廉；⑤可進(jìn)入空間范圍狹小、應(yīng)用常規(guī)技術(shù)開采價(jià)值不高的儲(chǔ)油區(qū)域，資源利用率較高；⑥易于控制，通過控制微生物生長繁殖所需的營養(yǎng)源量與分布，以控制微生物生長繁殖速率、量與分布區(qū)域；⑦綠色環(huán)保，社會(huì)效益好，微生物及其產(chǎn)物均為自然產(chǎn)品，均可降解，營養(yǎng)源也屬于綠色無污染制成品，不含對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重危害的物質(zhì)，且微生物通過集聚效應(yīng)工作，對(duì)地質(zhì)的影響非常緩慢，一般不會(huì)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害[3]。

三、微生物采油技術(shù)應(yīng)用與研究現(xiàn)狀、發(fā)展前景

1.微生物采油技術(shù)應(yīng)用與研究現(xiàn)狀

微生物采油技術(shù)施工簡單、成本低廉、效用良好，經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展應(yīng)用，已取得了一些突破性進(jìn)展，但尚有諸多缺陷與不足之處，國內(nèi)外關(guān)于微生物采油技術(shù)應(yīng)用與研究主要集中在三大領(lǐng)域:①代謝產(chǎn)物分析，微生物代謝產(chǎn)物與微生物采油技術(shù)起效密切相關(guān)，該領(lǐng)域研究是微生物采油技術(shù)原理基礎(chǔ)性研究內(nèi)容之一，其主要研究內(nèi)容包括微生物代謝產(chǎn)物定量與定性分析、微生物表面活性劑實(shí)驗(yàn)研究、微生物有機(jī)溶劑與生物氣分析、不同類型微生物代謝物對(duì)采油效率與品質(zhì)影響，等；②數(shù)學(xué)模型，是研究微生物采油技術(shù)機(jī)理、效用的重要方法，主要研究內(nèi)容包括多組分微生物采油模型、微生物采油模型預(yù)測(cè)、微生物采油模型控制，等；③微生物分子生態(tài)學(xué)，是研究微生物生物化學(xué)對(duì)采油效率影響的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，主要研究內(nèi)容包括微生物采油分子生態(tài)學(xué)方法與體系、不同油田微生物采油分子生態(tài)學(xué)動(dòng)態(tài)變化、采油菌種研究等[4]。

2.未來發(fā)展前景

微生物采油技術(shù)具有廣闊的發(fā)展與應(yīng)用前景，其技術(shù)仍不成熟，從現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r與采油需要來看，需解決以下問題：①菌種的選擇、制備與大規(guī)模生產(chǎn)，是應(yīng)用微生物采油的基礎(chǔ)，目前菌種主要采用室內(nèi)模擬研究法、對(duì)比分析法進(jìn)行選擇，該領(lǐng)域研究尚處于初始奠基階段；②菌種的選擇需考慮經(jīng)濟(jì)適用性、采油經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境與社會(huì)綜合效益，制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系，并將其與不同油田需要相結(jié)合；③據(jù)不同的油田條件，建立微生物菌種配比系統(tǒng)，采用數(shù)字化模擬技術(shù)，尋求最優(yōu)解決方案。

小結(jié)

微生物采油技術(shù)是一種較為理想的采油技術(shù)，是解決能源危機(jī)，特別是石油危機(jī)的可行方法，擁有廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景，雖然該技術(shù)目前尚不成熟，大規(guī)模應(yīng)用尚有待時(shí)日，但是筆者相信隨著相關(guān)技術(shù)的不斷深入，其必將煥發(fā)應(yīng)有的光芒。

[1]陳文新，胡榮，賀琦.微生物采油技術(shù)及國外應(yīng)用研究進(jìn)展[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，24(4)：58-60.

[2]何延龍.微生物及代謝物與原有相互作用研究[D].陜西：西安石油大學(xué)，2012：45-47.

[3]鄭承綱.微生物提高采收率技術(shù)研究[D].北京：中國科學(xué)院，2010：56-58.

[4]黃永紅.微生物分子生態(tài)學(xué)技術(shù)在微生物采油中的應(yīng)用研究[D].大慶石油學(xué)院，2009：34-55.