浅议微生物采油新技术的研究

摘要：当今我国的石油企业采用的采油技术大部分是传统技术。微生物采油技术的诞生引起了学术各界和石油开采、和地质勘探界的广泛关注。本文通过微生物技术的论述，探讨其发展的方向和应用的效果。

微生物采油技术引起了微生物学界、石油工业界、石油地质界和地球

关键词：微生物采油、技术发展、机理、特点、方向

一、引言

微生物原油采收率技术，就是利用微生物在油藏中的活动、代谢作用及代谢物作用于油藏残余油，对原油、岩石、水界面性质的作用，改变原油的流动性，促进低渗透带的渗透率，提高采收率的高新生物技术。此项技术的关键，是注入的微生物菌种能否在地层条件下生长繁殖，微生物代谢产物能否有效地改善原油流动性质，还有液固界面性质。

二、微生物增加石油采收率的概述

微生物提高采收率的各种技术的总称是MEOR。凡是与微生物有关的采油技术均属于MEOR。国内外微生物提高采收率方式大致有两种。一类是地面法,在地面建立发酵反应罐，为微生物提供必须的营养物质，通过微生物代谢作用产生生物产物(主要是生物表面活性剂和生物聚合物)，将生物产物注入地层从而达到提高采收率的目的。另一类是地下法(油层法) ,指直接将微生物注入到油层，使其在油层中产生各种代谢产物，只要供给微生物足够的营养物质，代谢产物的生产速度就会大于被微生物降解的速度。

三、微生物提高石油采收率的特点

（一）、微生物以水为生长介质，以质量较次的糖蜜作为营养，实施方便，可从注水管线或油套环形空间将菌液直接注入地层，不需对管线进行改造和添加专用注入设备；

（二）、由于微生物在油藏中可随地下流体自主移动，作用范围比聚合物驱大，注入井后不必加压，不损伤油层，无污染，提高采收率显著。

（三）、以吞吐方式可对单井进行微生物处理，解决边远井、枯竭井的生产问题，提高孤立井产量和边远油田采收率；

（四）、微生物可解决油井生产中多种问题，如降粘、防蜡、解堵、调剖，最后提高采收率的代谢产物在油层内产生，利用率高，且易于生物降解，具有良好的生态特性。

四、微生物采油新技术的机理

（一）、油田化学剂与微生物采油技术

在油田开发的各个阶段都会使用不同性质的化学剂。当大量化学剂进入油藏后，将发生物理变化和化学变化，对微生物采油过程可能产生不同的影响。化学剂既可引起微生物生存环境的改变，又可改变生物的生理（呼吸作用、蛋白质、核酸及影响微生物生长的大分子物质的合成）以及影响微生物细胞壁的功能，因此影响微生物的生长，降低采收率。

（二）、微生物驱油的机理

微生物提高原油采收率作用涉及到复杂的生物、化学和物理过程，除了具有化学驱提高原油采收率的机理外，微生物生命活动本身也具有提高采收率机理。虽然目前的研究不断深入，但仍然无法对微生物采油技术各个细节进行量化描述，据分析，主要包括以下几个方面：

1、原油乳化机理

微生物的代谢产物表面活性剂、有机酸及其它有机溶剂，能降低岩石一油一水系统的界面张力，形成油一水乳状液（水包油），并可以改变岩石表面润湿性、降低原油相对渗透率和粘度，使不可动原油随注入水一起流动。有机酸能溶解岩石基质，提高孔隙度和渗透率，增加原油的流动性，并与钙质岩石产生二氧化碳，提高渗透率。其它溶剂能溶解孔隙中的原油，降低原油粘度。

2、微生物调剖增油机理

微生物代谢生成的生物聚合物与菌体一起形成微生物堵塞，堵塞高渗透层，调整吸水剖面，增大水驱扫油效率，降低水油比，起到宏观和微观的调剖作用，可以有选择地进行封堵，改变水的流向，达到提高采收率的效果。在较大多孔隙中，微生物易增殖，生长繁殖的菌体和代谢物与重金属形成沉淀物，具有高效堵塞作用。

3、生物气增油机理

代谢产生的CO、CO2、Nz、H、CH和C3H等气体，可以提高地层压力，并有效地融入原油中，形成气泡膜，降低原油粘度，并使原油膨胀，带动原油流动，还可以溶解岩石，挤出原油，提高渗透率。

4、中间代谢产物的作用

微生物及中间代谢产物如酶等，可以将石油中长链饱和烃分解为短链烃，降低原油的粘度，并可裂解石蜡，减少石蜡沉积，增加原油的流动性。脱硫脱氮细菌使原油中的硫、氮脱出，降低油水界面张力，改善原油的流动性。

5、界面效应

微生物粘附到岩石表面上而生成沉积膜，改善岩石孔隙壁面的表面性质，使岩石表面附着的油膜更容易脱落，并有利于细菌在孔隙中成活与延伸，扩大驱油面积，提高采收率。

（三）、理论研究

二十世纪八十年代，国外的Islam、Zhang和Chang等建立了微生物采油的数学模型并开展了相应的数值模拟研究。Zhang模型优于Islam模型在于可描述微生物在地层中的活动，却难于现场模拟。Chang模型是三维三相五组分，能描述微生物在地层中的行为，不能描述在油藏中的增产机理。并且物理模拟研究基本上是应用化学驱的物理模型试验装置及试验过程。微生物驱油模型的核心是岩心管部分，其长度影响微生物的生长繁殖。应建立大型岩心模型，使微生物充分繁殖，便于分析研究微生物的驱油效果。

五、MEOR营养液的配制和菌种的筛择

（一）、菌种的筛择

菌种筛选是微生物采油技术的关键。菌种筛选主要向两方面发展，一是提高菌种耐温性，以适合更广的油藏范围；二是提供部分无机营养物，希望以原油为碳源，降低注入营养成本。微生物采油技术采用的细菌按来源可以分为两类：一是天然细菌，以油田环境为主，包括油田污水、采出油泥沙、地下岩心、长期被原油污染的土壤，浅海油井附近的水和土壤等。主要目的是利用它们某些方面的特性，如嗜盐性、耐温性等。另外，由于内源微生物驱油直接应用地层中的细菌，菌种类复杂，属于一种独立的选择方式。二是人工培植的工程细菌，可以通过紫外线照射、全DNA转化、添加生长因子、反复驯化等手段，提高天然细菌在某一方面的特性，如耐高温、耐盐性、富产表面活性剂、富产气体等，从而培养出新的细菌。用于MEOR的微生物可以是好氧菌、厌氧菌，也可以是兼性厌氧菌。在MEOR实施的过程中，可以单独使用某一菌种，但为了发挥微生物的协同作用，更多的是使用配伍性较好的混合菌种。在选择的过程中应遵循的原则必须适应油藏的环境条件。

（二）、营养液的配制

营养液的配制主要根据选用的菌种、地层条件和工程的目的来确定。 菌种不同, 通常所需要的营养物质也不一样, 微生物一般都需要含磷化合物、含氮化合物、含碳化合物、硫、各种微量金属元素、氢等地层中可能缺乏这些营养物质中的一种或几种。因此, 营养液的组分主要包括地层中缺乏的营养物质。

六、微生物采油技术的前景

（一）、井筒技术目的是为了更好的保护微生物，能起到一定的防蜡效果，工艺简单，适合大规模的应用。与此同时，应筛选代谢物质能起到较强液化作用的菌种最为适宜。

（二）、单井吞吐，它的作用对象是近井的地下层，需要菌种在地下层完成新陈代谢，筛选的微生物的类型应以厌氧及兼性厌氧为主，同时要求具备耐温性，现场实际应用时需要补充营养剂，然后关井相对的时间。

（三）、好氧微生物驱，其又被称为空气辅助型微生物驱。在有氧条件下，该菌种的代谢加快，向地下层排放空气的同时菌种会消耗掉一定程度的氧气，并将石油中的结构进行氧化。

七、源微生物的采油工艺

国内油田已进人高含水开发期，是采用内源微生物驱油还是采用外源微生物驱油，要根据具体油藏内的微生物群落进行分析。若具体油藏中内存在有益微生物驱油的微生物群落，宜采用内源微生物驱油工艺，我国国内致力于运用最新微生物采油技术。

八、结语

结合上面的论述，我国的采油油田，使用微生物技术采油的都取得了很好的效果。微生物采油也确实发挥出了技术先进的优势，这种技术的发展必将引领我国的石油行业走向辉煌。

参考文献：

[1]冯庆贤、郭海莉、倪方天，本源微生物驱油技术研究与应用EJ]．特种油气藏，2001，18（5）：8486．

[2]汪卫东、宋永亭、陈勇，微生物采油技术与油田化学剂EJ-I．油田化学，2002，19（3）：293-296.