微生物驱油技术研究

摘要 油田开发中利用微生物驱油（MEOR）技术来提高水驱作业效率和原油采收率，得到了世界油藏工程和生物工程界的关注。微生物驱油技术是利用微生物代谢物质或其本身驱油方法的总称。本文分别从驱油用微生物的类型、微生物采油技术机理、采油方法和特点以及微生物驱技术分类等方面介绍了微生物驱油技术的概况，同时对国内外微生物驱的研究作了简单的叙述。

关键词 微生物驱油；采油率；研究

中图分类号 TE357 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）122-0166-01

1 微生物驱油技术的提出

在世界范围内，用常规采油技术只能从地下油藏采出30%-40%的原油。如何提高采收率，从地下采出更多的原油，多年来一直是世界许多国家不断研究的重要课题。

微生物采油技术有很多优点：一是它对边际生产油田具有经济吸引力，成本低，见效周期长；二是所需设备简单，采用传统的注水地面设备即可达到施工要求；三是微生物培养物注入液成本低廉且不受原油价格影响；四是可用于各种类型的原油（如重质油、轻质油等）；五是对地层伤害小，相对来说对环境污染小，并且可以在同一口井中多次使用；六是微生物体积小，运移能力强，能进入其他工艺不能触及的死角和裂缝。

随着世界原油价格的不断攀升和世界能源消耗的不断增长，世界各国必将对提高原油采收率的微生物采油技术更加重视，相应的加大其投资力度。

2 研究概况

80年代初微生物驱油技术从实验室起步，90年代在中国、美国、澳大利亚、秘鲁、罗马尼亚和俄罗斯开展现场试验，大部分获得成功。据报道，这些微生物驱油项目提高采收率各不相同，从零到13%、19%、36%、50%～65%，甚至204%。除了增加原油产量外，有的还降低含水率、提高油气比和改善注入能力。

但MEOR技术局限于微生物在较高的温度、盐度、重金属浓度条件下易于遭到破坏，微生物本身产生的表面活性剂和生物聚合物有造成沉淀的危险，并且培养微生物的条件不易把握，故该方法的方向是培养耐温、耐盐、耐重金属的易培养菌种。用MEOR技术采油所用的微生物多种多样，代谢产物不尽相同，采油微生物代谢产物及分析是微生物提高采油率应用技术的重要组成部分，应加强代谢产物分析及MEOR作用机理的深入探讨。

3 驱油用微生物的类型

根据调查研究，提高原油采收率的微生物工艺可划分为两个主要的类型：第一类是把细菌代谢物（又称外源微生物）作为驱油剂使用的工艺。该类工艺与化学驱类似，其原理是利用生物表面活性剂，生物聚合物、溶剂、乳化剂等组合物，改善水的驱油性能。第二类是直接在地层中有目的地培养和发展微生物（又称内源微生物），形成具有驱油特性的细菌代谢物。方法是把地层中存在的或者注水带入的有益微生物，依靠地层固有的营养物（残余烃、矿物组分）或者向地层注入的营养物（糖蜜、无机化合物等）进行地球化学作用，形成细菌代谢产物（脂肪酸、乙醇、表面活性组合物、生物聚合物、二氧化碳等），这种类型的微生物驱适用于注淡水开采一年以上的油田或区块，因为注水使注入井井底附近形成了微生物群落（或生物群落）。第二种类型工艺简单、操作方便，是目前微生物采油技术的发展方向。

4 微生物采油技术机理

微生物采油技术是技术含量较高的一种提高石油采收率的技术，不但包括微生物在油层中的生长、繁殖和代谢等生物化学过程，而且包括微生物菌体、微生物营养液、微生物代谢产物在油层中的运移，以及与岩石、油、气、水的相互作用引起的岩石、油、气、水物性的改变。

微生物以石油中的正构烷烃作为碳源而生长繁殖，从而改变原油的碳链组成。微生物不断老化，改变了石蜡基原油的物理性质，影响了原油液或固相的平衡，降低了石蜡基原油的临界温度和压力。微生物的增加能大大减少储层、井眼和设备表面的原油结蜡的温度和压力。微生物生长时释放出的生物酶，可降解原油，使原油碳链断裂，高碳链原油变为低碳链原油，使重组分减少，轻质组分增加，凝固点和黏度均可降低，不仅改善原油在油层中的流动性，而且会使原油品质得到改善。大港油田、青海油田试验证明微生物作用后原油高碳烃密度减少，原油组成改变。东濮凹陷胡状集油田19块进行微生物现场试验，对胡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质进行全烃色谱分析，注微生物后采出原油中低碳数正构烷烃增加而高碳数正构烷烃相对减少；胡19块3口井注入微生物仅1个月，采出原油的凝固点降低了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点

利用微生物提高采收率主要有4种方式：一是微生物清蜡和降低重油粘度。微生物清蜡技术可以代替溶剂的使用和热油处理方法，微生物清蜡降粘机理在于细菌对石蜡和重质原油的代谢作用。通常，大多数细菌对蜡质脂肪烃的代谢速度高于对芳香烃的代谢速度。细菌产生的溶剂对近井区域地层也能起到很好的清洗作用；二是微生物选择性封堵地层。把能产生生物聚合物的微生物注入地层，或向地层注入适当的营养液，使微生物在高渗透层内大量萦殖形成生物多糖，可起到封堵高渗透层的作用。生物多糖能够有效地封堵地层岩石表面的孔喉，使高渗透层的渗透能力大幅度下降，这种方法比注入人工合成有机聚合物或疑胶更为有效；三是周期注微生物采油。该技术是将微生物、营养液和生物催化剂注入一口生产井内关井一段时间，发酵数天到数周，然后开井生产，经过一段时间的生产，当产量明显下降时，可重复上述过程。该法尤其适用于低产井和枯竭井；四是微生物强化水驱。在水驱油藏中开展微生物强化水驱，可有效地提高水驱效率。将菌种和营养液混合而成的微生物处理液由注水井注入地层，处理液被注入水推进通过油层时，微生物代谢作用产生出溶剂、表面活性剂、有机酸、和繁衍出新细菌，这些代谢产物通过物理、化学作用将岩石孔隙中的原油释放出来，使不能流动的原

油以油水乳化液的形式被注入水驱向生产井从而延长油井寿命。

6 微生物驱技术分类

微生物可以在油藏中也可以在地面增长。地面培养时，可以分离和收集微生物的代谢产物，经过加工和处理再注入到油藏里驱油。

从专业角度来看，微生物驱油有些类似于地下生物改造作用。注入的营养物与本源或外源微生物一起促进地下微生物的增长和代谢产物，使更多原油流动，通过油藏降压作用、界面张力/油相降黏以及选择性堵塞高渗区来提高剩余油流动性。另外，经发酵后的活微生物再注入油藏也能达到增采的效果。

微生物在地下不但要生成原油流动所必需的化学物，而且要在油藏环境下繁殖增长。在微生物驱油过程中，要经常注入营养物保持微生物代谢作用，有时还往油藏注入可发酵的碳水化合物作为碳源。有的油藏还需要无机营养物作为细胞生长的基液或者作为有氧呼吸的另一种电子受体。

参考文献

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作者简介

陈金霞（1977—），女，天津宝坻人，工程师，天津市宝坻区环境保护局。