簡述微生物采油技術

[論文摘要]：目前，微生物采油技術引起了微生物學界、石油工業界、石油地質界和地球化學界等相關學科的廣泛興趣和關注。詳細介紹微生物采油技術概況，明確分析微生物采油技術概況機理，並探討其發展方向。

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

　　是利用微生物在油藏中的有益活動，微生物代謝作用及代謝產物作用於油藏殘餘油，並對原油/岩石／水界麵性質的作用，改善原油的流動性，增加低滲透帶的滲透率，提高采收率的一項高新生物技術。該項技術的關鍵是注入的微生物菌種能否在地層條件下生長繁殖和代謝產物能否有效地改善原油的流動性質及液固界麵性質。與其它提高采收率技術相比，該技術具有適用範圍廣、操作簡便、投資少、見效快、無汙染地層和環境等優點。　　

　　一、微生物采油技術概況 　　

　　1926年，美國科學家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利。I．D．shtum(前蘇聯)及其它國家等學者也分別作了大量的創新性工作，奠定了微生物采油的基礎。美國的Coty等人首次進行了微生物采油的礦物試驗。馬來西亞應用微生物采油技術在Bokor油田做先導性礦物試驗，采油量增加了47%。2002年至2003年，我國張衛豔等在文明寨油田進行了微生物礦場應用，累計增產原油1695t，累計少產水1943t，有效期達10個月。

　　美國和俄羅斯在微生物驅油研究和應用方麵，處於世界領先地位。美國有1000多口井正在利用微生物采油技術增加油田產量，微生物采油項目在降低產水量和增加采油量方麵取得了成功。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，共增產原油13.49x10t，產量增加了10～46％。1988年至1996年，俄羅斯在11個油田44

　　個注水井組應用本源微生物驅油技術，共增產21x10t。

　　20世紀60年代我國開始對微生物采油技術進行研究，但發展緩慢。80年代末，大慶油田率先進行了兩口井的微生物地下發酵試驗(30℃)。大港、勝利、長慶、遼河、新疆等油田與美國Micro～Bac公司合作，分別進行了單井吞吐試驗。1994年開始，大港油田與南開大學合作，成功培育了一係列采油微生物，該微生物以原油和無機鹽為營養，具有降低蠟質和膠質含量功能，並在菌種選育與評價、菌劑產品的生產、礦場應用設計施工與檢測等諸方麵取得了成績。1996年以來，吉林油田與13本石油公司合作，探究了微生物采油技術在扶餘油田東189站的29口井進行的吞吐試驗，21口井見效，見效率達70%。2000年底，大慶油田采油廠引進了美國NPC公司的耐高溫菌種，在Y一16井組進行了耐高溫微生物驅油提高采收率研究和現場試驗，結果表明，采收率達43.41%，增加可采儲量1.81×10t，施工後當年增油615.5t。勝利油田羅801區塊外源微生物驅油技術現場試驗提高采收率2.66%。 　　

　　二、微生物采油技術機理 　　

　　（一）微生物采油技術與油田化學劑

　　在大慶油田開發的各個階段都會使用不同性質的化學劑，現以大慶油田為例。當大量化學劑進入油藏後，將發生物理變化和化學變化，對微生物采油過程可能產生不同的影響。化學劑既可引起微生物生存環境（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、核酸及影響微生物生長的大分子物質的合成）以及影響微生物細胞壁的功能，從而影響微生物的生長，降低采收率。

　　（二）微生物驅油機理

　　因為，微生物提高原油采收率作用涉及到複雜的生物、化學和物理過程，除了具有化學驅提高原油采收率的機理外，微生物生命活動本身也具有提高采收率機理。雖然目前的研究不斷深入，但仍然無法對微生物采油技術各個細節進行量化描述，據分析，主要包括以下幾個方麵：

1.原油乳化機理。微生物的代謝產物表麵活性劑、有機酸及其它有機溶劑，能降低岩石一油一水係統的界麵張力，形成油一水乳狀液（水包油），並可以改變岩石表麵潤濕性、降低原油相對滲透率和粘度，使不可動原油隨注入水一起流動[1引。有機酸能溶解岩石基質，提高孔隙度和滲透率，增加原油的流動性，並與鈣質岩石產生二氧化碳，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，調整吸水剖麵，增大水驅掃油效率，降低水油比，起到宏觀和微觀的調剖作用，可以有選擇地進行封堵，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，生長繁殖的菌體和代謝物與重金屬形成沉澱物，具有高效堵塞作用。

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

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

　　5.界麵效應。微生物粘附到岩石表麵上而生成沉積膜，改善岩石孔隙壁麵的表麵性質，使岩石表麵附著的油膜更容易脫落，並有利於細菌在孔隙中成活與延伸，擴大驅油麵積，提高采收率。

　　（三）理論研究

　　1.國內外的數學模型。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模型並開展了相應的數值模擬研究。Zhang模型優於Islam模型在於可描述微生物在地層中的活動，卻難於現場模擬。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機理。

　　2.物理模擬。物理模擬研究基本上是應用化學驅的物理模型試驗裝置及試驗過程。微生物驅油模型的核心是岩心管部分，其長度影響微生物的生長繁殖。應建立大型岩心模型，使微生物充分繁殖，便於分析研究微生物的驅油效果。通過物理模擬研究微生物驅油法，可獲得微生物在岩心中的推進速度及濃度變化，對岩心滲透率的影響等信息。

　　（四）源微生物的采油工藝

　　國內油田（大慶等）已進人高含水開發期，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，這是目前國內致力於運用最新微生物采油技術。　　

　　三、結語 　　

　　綜上所述，在我國油田中，特別是大慶油田，在微生物采油技術具有提高采收率的效果，對大多數的油藏都能充分發揮微生物采油的優勢。製約微生物采油技術的主要因素在於油藏中微生物群落結構、現場試驗工藝及物理模擬實驗的局限性。外源菌種的選育和評價指標、特性，微生物的研究、菌液的生產和礦場試驗等方麵還需深化。　　

　　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，微生物采油技術與油田化學劑EJ-I．油田化學，2002，19（3）：293-296.