浅谈微生物驱油技术的研究

摘 要：微生物提高采收率主要是因为微生物能以油藏里的物质为营养代谢，在发酵过程中排除生物气，占据部分储层空间，或形成人工气顶；微生物还可以堵塞油层的高渗透通道；微生物许多在油藏整个水相里都能发挥作用，包括水与岩石界面和油水界面，并可以受控的在分子与空隙围观水平上连续出气体、溶剂、表面活性剂以及其它生物化学剂、驱替石油。优选微生物菌种注入油藏进行矿场试验来提高采收率。但是微生物采油也有一些局限性，所以微生物驱油要确定最好的菌种、营养物、代谢和生理特征，使微生物驱油开采技术获得较高的成功率。

关键词：微生物驱油 采油率 驱油机理 提高效率

中图分类号：TE357.9 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）09-0311-01

油田开发中利用微生物驱油（MEOR）技术提高作业效率和原油采收率，得到了世界生物工程的界的格外关注，微生物驱油技术是利用微生物代谢物质或其本身去油方法的总称，本文从驱油微生物的类型、驱油技术以及驱油局限等方面介绍了微生物驱油的概况并做以简单分析，

一、微生物驱油技术浅析

微生物在地下不但要生成原油流动性所必须的化学物，而且要在油藏环境下繁殖增长。在微生物驱油的过程中，要经常注入营养物保持微生物的代谢作用，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[1]。

微生物先在地面培养并分离和收集微生物的代谢产物，再经过加工处理再注入到油藏里驱油。注入的营养物与微生物一起促进地下微生物的增长和产生代谢产物，通过油藏降压作用、界面张力、油相降粘以及选择性堵塞高渗区来提高剩余油的流动性，使得油藏增加采收率。

二、驱油用微生物的类型

提高原油采收率的微生物工艺可以划分为两个主要类型。

1.把细菌的代谢物作为驱油剂注入地层。这与化学驱类似，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。该种类工艺复杂、设备条件要求高。（外源微生物法）

2.直接在地层中有目的的培养和发展微生物，形成具有驱油特性的细菌代谢物，依靠地层固有的营养物（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）。该类型的工艺简单、操作方便，是目前微生物采油技术的发展方向[2]。（又称内源微生物法）

在注微生物前，必须要确定油藏的特性，如矿化度、PH值、温度、压力和营养物情况。岩石性质也很重要。天然裂缝可能改变微生物有效进入油藏的方式，泥质的存在可能会吸收生物聚合物和生物表面活性剂，影响作用的发挥。碳酸盐会迅速与酸反应，产生更大量的有里气体，例如二氧化碳。

微生物驱油中的生物聚合性质包括在油藏环境下剪切的稳定性、高溶液黏度、与油层水配伍性、不同PH值下黏度稳定、温度、压力和对生物降解的抵抗力。细菌发酵生产的有机酸会溶解碳酸盐，大大提高灰岩油藏渗透率。有机溶剂和溶解的二氧化碳可以降低原油黏度，发酵气体能够恢复油井压力和产生气驱条件，提高轻质和常规原油的驱替效果和产量。

当油藏渗透性很好而且微生物和生物聚合物封堵了水淹区的时候，可采出剩余油。把微生物和营养物一起注入油藏、关井，便于微生物增长、堵塞渗透性高的区域，然后注水，驱动出被捕集在低渗透率部位的原油进入油井。

从技术上看，这个过程比较简单，并且也很稳定。随着水进入油藏，微生物快速繁殖，转向下一个渗透层流动，从而促进更多的微生物增长，通过营养物的调节可以控制这一过程。

日本和中国用优选的微生物菌种注入油藏进行了矿场试验，结果提高采收率高达15%～23%。检测表明，长链脂肪族烃发生降解，但是芳香族环形结构没有明显降解。

在美国开展的微生物驱油现场试验，多数是单井措施。据不完全统计，单井日产量可从1.4bbl增至2.8bbl，并保持2～6个月，秘鲁最近一次试验显示每桶增加成本$1.3～7.92[6]。（1桶（bbl）=42加仑（美制）=159升（l）。

三、微生物驱油的机理与微生物的筛选

根据研究和实际资料显示，微生物驱油的主要作用机理是可明显降低油层中油和水之间的界面张力，改善驱油效率，降低原油粘度，改善油水的流度比，对油层孔隙进行选择性封堵，提高原油采收率，其作用机理和筛选大致分为以下几点：

1.微生物驱油机理

1.1微生物粘膜及代谢产生的表面活性剂能够有效改善孔道壁面的湿润性，使粘附在地层岩石表面的原有脱离下来，从而提高洗油率。

1.2微生物代谢产物所产生的气体（CO2、CH4、H2、H2S等）能够有效提高油层压力、增加地层能量、降低原油粘度，提高原有的流动性。

1.3微生物代谢产物产生的有机酸可溶解石灰岩及岩石的灰质胶结物，从而增加岩石的渗透率和孔隙度。

1.4微生物能对原油降解，降低原油粘度。

1.5微生物繁殖活动所产生的生物聚合物可引起岩石孔隙堵塞，可改善油水流度比，提高驱油波及体积。

2.微生物的筛选

2.1菌种应以适应高温（800C）、高盐（25*104mg/1）、高油压为核心原则。

2.2菌种应对环境与人体无害。

2.3所筛选的菌种必须性能稳定，活性优良，并具有一种或多种性能。a、讲解烃类；b、能产生一定数量的表活剂、生物聚合物、有机酸及醇；c、对原油有降解作用；d、能产生较丰富的气体；e少量菌种在地层孔隙间具有较强的吸附作用并产生生物粘膜；f、能快速繁殖并具有提高原油采收率的其他性能。

四、微生物驱油的局限

微生物驱油法也有一些局限性，在现场应用中培养基效果、油藏流体毒性和造成的堵塞。另外采出石油后，必须分离出微生物生成的物。质以及微生物本身，防止发生进一步的生物作用。大部分微生物酶在细胞内，所以不得不通过相对不渗透的细胞膜才能吸附原油。

大分子的烃类不能渗透到细胞膜内，这就大大减少了微生物降解烃类的范围。因而降低了原油的产量。

微生物驱油过程可能改变油藏周围环境，同样对产生设施或地层造成不良影响。

尽管有许多微生物驱油现场试验取得了较好的效果，但其驱油过程仍然有很多不确定方面。如果确定具体目标，会增加成功几率。微生物井筒处理技术比较简单，成功率较高。利用微生物就地生成对提高采收率有益的物质，以及激活这些物质在油藏深部发挥作用是非常复杂的过程。

有效的调控微生物生长和繁殖的环境条件对于其增长很重要，但控制油藏中的微生物的活动很困难，此外，油藏条件不同，适合各自油藏条件的微生物驱油技术也不同[3]。

参考文献

[1]汪卫东，宋永亭，陈勇.微生物采油技术与油田化学剂.油田化学，2002；19（3）.

[2]包木太，王卫东，王修林，等。激活内源生物提高原油采收率.油田化学，2002，19（4）.

[3]王辉，卢渊，伊向艺.国内外微生物采油技术应用现状.国外油田工程，2003，19（11）