微生物采油技术简介

微生物采油技术简介

大庆石油学院

2006年3月

一、概述

微生物采油技术在我国发展很快，近年来各油田采用与大学、研究院所合作以及从国外公司引进技术等方式，进行了大量的室内研究，取得了一定的成果，并进行了一定数量的现场试验。但在以烃类为营养物的厌养菌或兼性厌养菌的筛选、评价和应用等方面的研究还很少。我们在此方面进行了大量的实验，已经筛选出能够在油藏环境生长、繁殖、代谢的菌种。室内研究取得了突破性的进展，在大庆油田的不同区块进行了油井解堵、水井降压以及提高采收率矿场试验，效果非常明显，经济效益好。

二、研究依据

经过几十年的研究，通过微生物地下发酵提高原油采收率，已经提出了以下几个方面的机理：

1、细菌降粘，减少原油的渗流阻力；

2、产生气体，形成气驱和原油降粘；

3、产生表面活性剂，降低油水界面张力，提高洗油效率；

4、产生聚合物，封堵高渗透层，调整吸水剖面；

5、脱硫或脱硫菌，食原油组分中的硫、氮、降解沥青和胶质，降低原油粘

度；

6、产生有机酸，溶解岩石，提高油层的孔隙度和渗透率；

7、产生醇、醛、酮等有机溶剂，降低原油的粘度；

8、利用微生物产生的代谢物质，使储层岩石表面的湿性反转，以利于水驱

提高采收率。

以上的微生物采油机理，主要是以细菌在地下代谢碳水化合物（如糖蜜）为基础提出来的。我国的糖蜜资源有限，不可能将大量的糖蜜注入地层。但是，在油层中却存在着大量未被采出的残余油。如果能够找到以油层原油为碳源生长繁殖的细菌，通过产生大量代谢产物或使原油降粘来增加原油的产量，那么将是一条非常经济的MEOR途径。

三、菌种的筛选

对于所筛选解堵或提高原油采收率的菌种，必须满足以下的条件才有可能取得较好的效果。

1、厌氧条件下能以原油为唯一碳源生长繁殖；

2、营养要求简单，补充氮、磷、钾元素，即能满足厌氧代谢原油的要求；

3、以原油为碳源时，厌氧生长速度较快；

4、细胞较大；

5、适合油藏条件（如温度、PH值、矿化度等）；

6、地面扩大发酵较为简单。

按照上述要求，最终确定了几株菌供矿场试验。所选育的菌种是来自大庆油田油井产出的油水混合物。此种细菌产物主要为生物表面活性剂。并且能以原油为唯一碳源进行长繁殖。细胞大小为0.5~1×3~100微米，形成1微米左右的孢子。对于不同的油层条件将以此菌为基础，进行不同工艺的培养及配伍应用。在提高原油采收率方面效果很显著。

四、微生物产品的主要性能及其评价

（1）类型

代号：BS（Biosurfactant的缩写）

产物：生物表面活性剂

表面活性剂类型：羧酸盐型

（2）技术指标

颜色：浅黄或黄色

PH 值：3.0~4.5

菌数：105~107

菌体大小：4~~6um

防蜡率：≥50%

降粘率：≥30%

耐温：65o C

（3）产品性能评价

菌种是从大庆油田油井产出油水混合物中分离得到的，属兼性厌氧菌，在以原油为碳源的厌氧液体培养基中，厌氧生长的最高菌数可达108个/毫升，并能产生一定的表面活性剂，能厌氧分解C20至C60之间的固体石蜡，该菌种以碳水化合物为碳源好氧发酵时能产生脂肪酸型的生物表面活性剂。具有截面活性强、原油降粘率及防腊率高的优点。

Bs菌种为革兰氏阴性菌，属假单胞菌属，是兼性厌氧菌，菌体形态为杆状，菌体大小为1~2µm，呈现浅黄或深黄色，具有较好的耐温、耐酸碱（Ph值）和矿化度等特性。

（a）界面张力的测定

发酵液与原油之间界面张力（IFT）是衡量生物表活性剂性能的一个重要参数，不同种类的微生物所产生的生物表面活性剂性质差别很大，虽然与化学表面活性剂相比，在界面活性上往往缺乏竞争力。但是，生物表面活性剂也有抗生物分解能力强和性能独特的特点。

测定PH值为 4.5的发酵液与大庆油田中1联原油的界面张力为 1.8×100mN/m，说明筛选到的Bs菌种在以碳水化合物为碳源好氧发酵时能产生界面活性较好的生物表面活性剂。

（b）、原油的降粘率

大庆外围低渗透油田，原油粘度相对较高。因此，发酵液的降粘特性对于这些低渗透油田的开发，将具有重要的意义。敖古拉油田和朝阳沟油田部分油井原油样品的降粘测试结果如表2所示。由表2可以看出，发酵液中所含的细菌代谢产物对于不来源和不同性质的原油都具有较好的降粘效果。

(c)、原油的防蜡率

防蜡效果好意味着蜡、胶质等在岩石表面的粘附能力差，或者说原油在微孔道中的流动阻力低。对于低渗透油田，改善原油在油层中的流动特性是至关重要的。因此，细菌的代谢产物应具有很好的防蜡效果。如表3所示：

（d）具有较强的溶蚀能力

检测到无机酸发酵液的Ph值由7.2下降到4.5-5.5，说明菌种生物代谢过程中产生酸性物质，放置120小时后脂肪酸含量由空白的168.99mg/L上升到818.54ml/L。对固结的固体沉淀物（腊、胶质物等）有很强的溶蚀能力。室内实验表明，用原菌液在50o C下放置12小时，将固体沉淀物变成胶体溶液。（e）具有较强的洗油能力

测定pH值为4.5的菌液复配体系与萨南过渡带原油的界面张力为3.4×102mN/m，说明所筛选到的微生物在以碳水化合物为碳源时能产生界面活性很高的生物表面活性剂。室内实验表明，紧固黏附在玻璃壁上的原油，用浓度为10%溶液，在室温28o C左右的条件下，见到明显的洗油效果，加温至45o C，完全可清洗净玻璃壁上的原油，使溶液变成黑色液体。

（f）耐温性能

有些低渗透油田，油层埋藏较深，地层温度较高，这就要求细菌所产生的代谢产物具有良好的耐温特性。

将发酵液（PH值4.5左右）置于不同温度的恒温箱中，每隔一定的时间测定不同稀释浓度下表面张力的变化，以判断在高温下产物性能是否发生改变。表4是75℃条件下的测定结果。

五、模型驱油效果评价

（一）实验

1、模型

实验所用模型均为人工胶结岩芯。

2、实验用水

按大庆油田平均地层水矿化度配制的人工盐水，矿化度为4456ml/L。地层水经过灭菌后使用。

3、实验用油

原油取自大庆油田中一联合站，经脱水、过滤。

4、菌液

中试厂生产的发酵液，过滤、稀释后使用。

（二）基本步骤