微生物驱油技术的应用研究进展
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徐豪飞等［15］根据 NB 油田原油黏度大、含水率 上升快的特点，通过室内物理模拟实验，探究了微生 物驱油技术在高含水期稠油油藏提高原油采收率的 能力，发现微生物不仅能显著改善原油物性 （ 油水 界面张力下降 31． 48% ，原油黏度下降 26． 35% ） ，而 且能够有效提高采收率（ 当含水率为 98% 时，注入 0． 6 PV的 微 生 物 C 体 系，原 油 采 收 率 增 幅 高 达 14． 4% ） 。该实验证明了微生物驱油技术应用于高
Abstract： The application advantages of MEOＲ mainly contains following parts： the decrease of water cut ratio and increase of crude oil production，the improvement of crude oil physical properties，the decrease of residual oil saturation． So far there are still some problems to be solved on the application of MEOＲ （ combination of microbial oil displacement and fracturing technology，oil displacement mechanism and monitoring） ，and the author put forward relevant proposals． Key words： microbe； oil displacement； application； research
第3 期
岳庆友等： 微生物驱油技术的应用研究进展
579
上升到 68． 3 t，日产油由 24． 7 t 上升到 40． 8 t，含水 由 46． 8% 下降到 40． 3% ，累计增油达 8 000 多吨。 虽然该实验取得了一定的研究成果，笔者建议该实 验适当地扩大在低渗透油田中的应用研究规模，会 更有说服力。Krista 等［24］通过注入营养物选择性激 发油层中微生物菌种的方法，在加拿大的萨斯喀彻 温省南部地区的高含水油田成功应用了微生物驱油 技术后，再回归生产，发现试验井含水率下降 10% 、 石油产量一年内平均提高 200% 。笔者认为该试验 极为成功，应用微生物驱油技术后含水率明显下降， 产油量急剧上升，显示出微生物驱油技术在高含水 油田中的巨大应用优势。
微生物驱油技术作为三次采油技术［1-2］的核心 技术之一，是利用微生物及其代谢产物作用于油层 来提高原 油 采 收 率 的［3］。 它 能 有 效 改 善 原 油 物 性 及油藏地层条件，提高渗透率，且具有成本低、见效 快、应 用 范 围 广、安 全 性 高 和 环 境 友 好 等 优 点［4］。 因而，该技术目前研究较多且已应用在国内外各大 油田。本文综述了微生物驱油技术的应用研究进 展，阐述了微生物驱油原理与研究近况，概述了微生 物驱油技术的应用，并对微生物驱油技术今后的应 用发展提出了建议，以期为相关应用研究提供借鉴。
El-Sheshtawy 等［12］从油藏里分离出地衣芽孢杆 菌，并对其产生的生物表面活性剂利用傅里叶变换 红外光谱（ FTIＲ） 进行分析，以探究其提高原油采收 率的能力。结果表明，乳化能力提高至 96% ，蒸馏 水的表面张力从 72 mN / m 下降到 36 mN / m，在该 填砂模型中原油采收率提高 16． 6% 。该实验利用 FTIＲ 技术对生物表面活性剂的化学结构进行了分 析，更为深入细致地探讨了其在改善原油物性方面 的作用，值得借鉴。 1． 2． 2 微生物驱油技术在我国的研究进展 90 年 代以来，我国大大加快了研究应用微生物驱油技术 的步伐。新疆、扶余、大庆、胜利、大港、冀东、江汉、 辽河等 油 田 均 进 行 了 应 用 微 生 物 驱 油 技 术 的 试 验［13］，大约进行了 2 000 井次。2005 年，中原油田 在 M42、M159 等井组的 29 口井内，进行了 12 井次 微生物驱油试验研究，其中有 25 口井明显见效。截 至 2005 年 6 月，含水率下降了 3． 6% ，日增油量达 38． 2 t，累计增油量达 7 000 t［14］。近几年来，我国加 强国际间的技术合作，积极从国外引进先进的微生 物采油技术，以期加快我国微生物采油技术发展的 步伐。
Song 等［17］通过大规模的微生物驱油实验对营 养物消耗和注入策略进行了动态的调查分析，得出 如下结论： 由细胞形成的生物膜黏附在多孔介质表 面，可以促进岩石润湿性改变，从而提高残余油采收 率，且随着被激发微生物数量的增加，上游的残余油 饱和度与下游相比明显减小； 调整注入策略后，残余 油采收率提高 11． 9% 。该实验分析了原油采收率、 生物量、营养物消耗等因素之间的关系，确定出最优 化的注入策略，为“如何应用微生物驱油技术”提供 了一种新的技术思路。
Wang 等［21］在胜利油田探究了营养物注入对油 藏内微生物群落结构及其多样性的影响。试验表 明，注 入 营 养 物 后，S12-4 井 的 产 出 液 中 含 水 率 从 92% 下降到 80% ，且该井的原油产量持续增加，从 2． 9 t /d 上升到 6． 2 t /d。该实验以油藏的环境特征 和微生物群落为依据，有针对性地设计“刺激方案” 以驱油，为微生物驱油技术的定点试验提供了一种 思路。孙磉礅等［22］对在胜利油田 7 个区块进行了 不同方式的微生物驱油试验后，发现各区块含水上 升率明显下降，且见效持续时间长，以罗 801 块为 例，其含水上升率连续 8 年控制在 1． 5% 以内，累计 增油 12． 28 万吨。但该实验中物模试验没有模拟出 复杂的油藏条件，影响了微生物驱油技术的现场应 用效果。Hou 等［23］针对大庆朝阳沟低渗透油田中 微生物吞吐和微生物驱的应用，进行了研究，发现实 施微生物驱油后，10 口油井中有 7 口见效明显，其 产油量上升，含水率下降。试验区日产液由 50． 7 t
The application research status of microbial enhanced oil recovery
YUE Qing-you，SONG Li，PAN Yi，WANG Yue-chao，YANG Shuang-chun
（ College of Petroleum Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China）
yangchun_bj@ 126． com
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应用化工
第 46 卷
验，分析产出的液体表明，微生物浓度比注前明显升 高，原油采收率也有所提高。加拿大、英国、波兰、澳 大利亚等国也都进行了相关的研究试验［9］。
Pegah 等［10］利用嗜热脂肪芽孢杆菌和阴沟肠杆 菌产生的生物表面活性剂进行驱油实验，研究发现： 油水界 面 张 力 在 25 min 内 从 32． 0 mN / m 下 降 到 16． 3 mN / m； 只含原油的培养基黏度为 27． 26 cP，而 原油与微生物混合的培养基中黏度为 25． 40 cP。可 见，应用微生物驱油技术能达到改善原油物性效果， 不过黏度下降幅度较小，实验效果不够理想。
采收率的技术先后产生，且应用效果显著。其中，自 1926 年 Beckman 提出 “细菌能采油”的构想至今， 经过 80 多年的发展，微生物强化水驱、微生物吞吐、 微生物选择性封堵地层、微生物清蜡等已发展成一 项较为 成 熟 的 提 高 采 收 率 技 术［6］———微 生 物 驱 油 技术（ MEOＲ） 。
Hamideh 等［11］在微生物驱油实验中，建立微观 可视模型，通过测定油藏的相对渗透率，分析其润湿 性变化，发现随着界面张力减小和油藏润湿性由亲 油转为亲水的变化，残余油饱和度减小，原油采收率 增加了 24． 5% 。该实验中巧妙的设计了透明玻璃 的微观模型，使油水两相流微观可视，从而检测润湿 性的变化和残余油饱和度的减小，更为准确。
收稿日期： 2016-05-07 修改稿日期： 2016-06-03 基金项目： 辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划（ LJQ2015063） 作者简介： 岳庆友（ 1987 － ） ，男，山东高密人，辽宁石油化工大学讲师，硕士，从事油气田开发研究。电话： 18841321570，
E － mail： 328097946@ qq． com 通讯联系人： 杨双春（ 1977 － ） ，女，辽宁石油化工大学副教授，博士，从事油田化学研究。电话： 15242346207，E － mail：
1 微生物驱油技术的原理与研究近况
Leabharlann Baidu1． 1 微生物驱油原理 在世界石油开发范围内，经过一次、二次常规采
油之后的总采收率只能达到地下原油含量的 30% ～ 40%［5］，而 遗 留 在 地 层 的 残 余 油 高 达 60% ～ 70% 。如何提高原油采收率成为石油行业亟待解决 的重大问题之一。多年来，经过众多专家与学者的 大量研究实践，热驱、化学驱、气驱、微生物驱等提高
微生物驱油技术是指将微生物及其营养源注入 油藏地层中，一方面利用微生物自身直接作用，改善 原油物性，提高原油流动性，另一方面，利用微生物 代谢产生的有机酸、生物表面活性物质、聚合物等具 有驱油作用的代谢产物，来提高原油采收率的一种 技术［7-8］。 1． 2 微生物驱油技术研究近况 1． 2． 1 微生物驱油技术在国外的研究进展 20 世 纪 70 年代以来，加拿大、捷克、波兰等国陆续地开展 了矿场试验，并取得了不错的效果。1988 年，俄罗 斯在 Ｒomashkinskoe 油田开展了通过筛选特定的营 养物和空气，将其与注水作业一起注入到油层中，来 激活地层中的本源微生物以提高原油采收率的试
第 46 卷第 3 期 2017 年 3 月
应用化工 Applied Chemical Industry
Vol． 46 No． 3 Mar． 2017
微生物驱油技术的应用研究进展
岳庆友，宋力，潘一，王月超，杨双春
（ 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001）
摘 要： 综述了微生物驱油技术提高原油采收率的研究进展，其优势有含水率下降和产油量增加、原油物性改善、 残余油饱和度减小。但微生物驱油技术的应用中仍有一些问题亟待解决，如在微生物驱油与压裂等技术的结合、 机理研究、监测等方面，对此提出了相应的建议。 关键词： 微生物； 驱油； 应用； 研究 中图分类号： TQ 423； TE 355； TE 357． 4 文献标识码： A 文章编号： 1671 － 3206（ 2017） 03 － 0577 － 04 DOI:10.16581/j.cnki.issn1671-3206.20170120.041
2 微生物驱油技术的应用现状
微生物驱油技术作为驱油体系具有创新性，将 调剖和驱替集于一体，不仅能很好地应用于常规油 田，甚至也在高含水或近枯竭的低渗透油田的应用 中产生 了 显 著 的 效 果［18-20］。 应 用 微 生 物 驱 油 技 术 提高原油采收率的优势，主要体现在以下三个方面。 2． 1 含水率下降产油量增加
含水稠油油藏的可行性，又鉴于高含水稠油油藏的 广泛分布，相关研究有进一步深入的价值。
Zou 等［16］从被石油污染的土壤样本中分离出 不动杆菌，并对不动杆菌产生的生物表面活性剂进 行了研究。他们发现该生物表面活性剂可使水的表 面张力由 65 mN / m 下降到 35 mN / m，使油水界面张 力由 45 mN / m 下降到 15 mN / m； 且根据气相色谱分 析法发现 原 油 中 的 重 质 组 分 增 加、轻 质 组 分 减 少。 该实验大大改善原油物性，为处理解决石油的环境 污染问题，提供了有利的理论支撑，相关研究工作值 得进一步深入扩展。
Abstract： The application advantages of MEOＲ mainly contains following parts： the decrease of water cut ratio and increase of crude oil production，the improvement of crude oil physical properties，the decrease of residual oil saturation． So far there are still some problems to be solved on the application of MEOＲ （ combination of microbial oil displacement and fracturing technology，oil displacement mechanism and monitoring） ，and the author put forward relevant proposals． Key words： microbe； oil displacement； application； research
第3 期
岳庆友等： 微生物驱油技术的应用研究进展
579
上升到 68． 3 t，日产油由 24． 7 t 上升到 40． 8 t，含水 由 46． 8% 下降到 40． 3% ，累计增油达 8 000 多吨。 虽然该实验取得了一定的研究成果，笔者建议该实 验适当地扩大在低渗透油田中的应用研究规模，会 更有说服力。Krista 等［24］通过注入营养物选择性激 发油层中微生物菌种的方法，在加拿大的萨斯喀彻 温省南部地区的高含水油田成功应用了微生物驱油 技术后，再回归生产，发现试验井含水率下降 10% 、 石油产量一年内平均提高 200% 。笔者认为该试验 极为成功，应用微生物驱油技术后含水率明显下降， 产油量急剧上升，显示出微生物驱油技术在高含水 油田中的巨大应用优势。
微生物驱油技术作为三次采油技术［1-2］的核心 技术之一，是利用微生物及其代谢产物作用于油层 来提高原 油 采 收 率 的［3］。 它 能 有 效 改 善 原 油 物 性 及油藏地层条件，提高渗透率，且具有成本低、见效 快、应 用 范 围 广、安 全 性 高 和 环 境 友 好 等 优 点［4］。 因而，该技术目前研究较多且已应用在国内外各大 油田。本文综述了微生物驱油技术的应用研究进 展，阐述了微生物驱油原理与研究近况，概述了微生 物驱油技术的应用，并对微生物驱油技术今后的应 用发展提出了建议，以期为相关应用研究提供借鉴。
El-Sheshtawy 等［12］从油藏里分离出地衣芽孢杆 菌，并对其产生的生物表面活性剂利用傅里叶变换 红外光谱（ FTIＲ） 进行分析，以探究其提高原油采收 率的能力。结果表明，乳化能力提高至 96% ，蒸馏 水的表面张力从 72 mN / m 下降到 36 mN / m，在该 填砂模型中原油采收率提高 16． 6% 。该实验利用 FTIＲ 技术对生物表面活性剂的化学结构进行了分 析，更为深入细致地探讨了其在改善原油物性方面 的作用，值得借鉴。 1． 2． 2 微生物驱油技术在我国的研究进展 90 年 代以来，我国大大加快了研究应用微生物驱油技术 的步伐。新疆、扶余、大庆、胜利、大港、冀东、江汉、 辽河等 油 田 均 进 行 了 应 用 微 生 物 驱 油 技 术 的 试 验［13］，大约进行了 2 000 井次。2005 年，中原油田 在 M42、M159 等井组的 29 口井内，进行了 12 井次 微生物驱油试验研究，其中有 25 口井明显见效。截 至 2005 年 6 月，含水率下降了 3． 6% ，日增油量达 38． 2 t，累计增油量达 7 000 t［14］。近几年来，我国加 强国际间的技术合作，积极从国外引进先进的微生 物采油技术，以期加快我国微生物采油技术发展的 步伐。
Song 等［17］通过大规模的微生物驱油实验对营 养物消耗和注入策略进行了动态的调查分析，得出 如下结论： 由细胞形成的生物膜黏附在多孔介质表 面，可以促进岩石润湿性改变，从而提高残余油采收 率，且随着被激发微生物数量的增加，上游的残余油 饱和度与下游相比明显减小； 调整注入策略后，残余 油采收率提高 11． 9% 。该实验分析了原油采收率、 生物量、营养物消耗等因素之间的关系，确定出最优 化的注入策略，为“如何应用微生物驱油技术”提供 了一种新的技术思路。
Wang 等［21］在胜利油田探究了营养物注入对油 藏内微生物群落结构及其多样性的影响。试验表 明，注 入 营 养 物 后，S12-4 井 的 产 出 液 中 含 水 率 从 92% 下降到 80% ，且该井的原油产量持续增加，从 2． 9 t /d 上升到 6． 2 t /d。该实验以油藏的环境特征 和微生物群落为依据，有针对性地设计“刺激方案” 以驱油，为微生物驱油技术的定点试验提供了一种 思路。孙磉礅等［22］对在胜利油田 7 个区块进行了 不同方式的微生物驱油试验后，发现各区块含水上 升率明显下降，且见效持续时间长，以罗 801 块为 例，其含水上升率连续 8 年控制在 1． 5% 以内，累计 增油 12． 28 万吨。但该实验中物模试验没有模拟出 复杂的油藏条件，影响了微生物驱油技术的现场应 用效果。Hou 等［23］针对大庆朝阳沟低渗透油田中 微生物吞吐和微生物驱的应用，进行了研究，发现实 施微生物驱油后，10 口油井中有 7 口见效明显，其 产油量上升，含水率下降。试验区日产液由 50． 7 t
The application research status of microbial enhanced oil recovery
YUE Qing-you，SONG Li，PAN Yi，WANG Yue-chao，YANG Shuang-chun
（ College of Petroleum Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China）
yangchun_bj@ 126． com
578
应用化工
第 46 卷
验，分析产出的液体表明，微生物浓度比注前明显升 高，原油采收率也有所提高。加拿大、英国、波兰、澳 大利亚等国也都进行了相关的研究试验［9］。
Pegah 等［10］利用嗜热脂肪芽孢杆菌和阴沟肠杆 菌产生的生物表面活性剂进行驱油实验，研究发现： 油水界 面 张 力 在 25 min 内 从 32． 0 mN / m 下 降 到 16． 3 mN / m； 只含原油的培养基黏度为 27． 26 cP，而 原油与微生物混合的培养基中黏度为 25． 40 cP。可 见，应用微生物驱油技术能达到改善原油物性效果， 不过黏度下降幅度较小，实验效果不够理想。
采收率的技术先后产生，且应用效果显著。其中，自 1926 年 Beckman 提出 “细菌能采油”的构想至今， 经过 80 多年的发展，微生物强化水驱、微生物吞吐、 微生物选择性封堵地层、微生物清蜡等已发展成一 项较为 成 熟 的 提 高 采 收 率 技 术［6］———微 生 物 驱 油 技术（ MEOＲ） 。
Hamideh 等［11］在微生物驱油实验中，建立微观 可视模型，通过测定油藏的相对渗透率，分析其润湿 性变化，发现随着界面张力减小和油藏润湿性由亲 油转为亲水的变化，残余油饱和度减小，原油采收率 增加了 24． 5% 。该实验中巧妙的设计了透明玻璃 的微观模型，使油水两相流微观可视，从而检测润湿 性的变化和残余油饱和度的减小，更为准确。
收稿日期： 2016-05-07 修改稿日期： 2016-06-03 基金项目： 辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划（ LJQ2015063） 作者简介： 岳庆友（ 1987 － ） ，男，山东高密人，辽宁石油化工大学讲师，硕士，从事油气田开发研究。电话： 18841321570，
E － mail： 328097946@ qq． com 通讯联系人： 杨双春（ 1977 － ） ，女，辽宁石油化工大学副教授，博士，从事油田化学研究。电话： 15242346207，E － mail：
1 微生物驱油技术的原理与研究近况
Leabharlann Baidu1． 1 微生物驱油原理 在世界石油开发范围内，经过一次、二次常规采
油之后的总采收率只能达到地下原油含量的 30% ～ 40%［5］，而 遗 留 在 地 层 的 残 余 油 高 达 60% ～ 70% 。如何提高原油采收率成为石油行业亟待解决 的重大问题之一。多年来，经过众多专家与学者的 大量研究实践，热驱、化学驱、气驱、微生物驱等提高
微生物驱油技术是指将微生物及其营养源注入 油藏地层中，一方面利用微生物自身直接作用，改善 原油物性，提高原油流动性，另一方面，利用微生物 代谢产生的有机酸、生物表面活性物质、聚合物等具 有驱油作用的代谢产物，来提高原油采收率的一种 技术［7-8］。 1． 2 微生物驱油技术研究近况 1． 2． 1 微生物驱油技术在国外的研究进展 20 世 纪 70 年代以来，加拿大、捷克、波兰等国陆续地开展 了矿场试验，并取得了不错的效果。1988 年，俄罗 斯在 Ｒomashkinskoe 油田开展了通过筛选特定的营 养物和空气，将其与注水作业一起注入到油层中，来 激活地层中的本源微生物以提高原油采收率的试
第 46 卷第 3 期 2017 年 3 月
应用化工 Applied Chemical Industry
Vol． 46 No． 3 Mar． 2017
微生物驱油技术的应用研究进展
岳庆友，宋力，潘一，王月超，杨双春
（ 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001）
摘 要： 综述了微生物驱油技术提高原油采收率的研究进展，其优势有含水率下降和产油量增加、原油物性改善、 残余油饱和度减小。但微生物驱油技术的应用中仍有一些问题亟待解决，如在微生物驱油与压裂等技术的结合、 机理研究、监测等方面，对此提出了相应的建议。 关键词： 微生物； 驱油； 应用； 研究 中图分类号： TQ 423； TE 355； TE 357． 4 文献标识码： A 文章编号： 1671 － 3206（ 2017） 03 － 0577 － 04 DOI:10.16581/j.cnki.issn1671-3206.20170120.041
2 微生物驱油技术的应用现状
微生物驱油技术作为驱油体系具有创新性，将 调剖和驱替集于一体，不仅能很好地应用于常规油 田，甚至也在高含水或近枯竭的低渗透油田的应用 中产生 了 显 著 的 效 果［18-20］。 应 用 微 生 物 驱 油 技 术 提高原油采收率的优势，主要体现在以下三个方面。 2． 1 含水率下降产油量增加
含水稠油油藏的可行性，又鉴于高含水稠油油藏的 广泛分布，相关研究有进一步深入的价值。
Zou 等［16］从被石油污染的土壤样本中分离出 不动杆菌，并对不动杆菌产生的生物表面活性剂进 行了研究。他们发现该生物表面活性剂可使水的表 面张力由 65 mN / m 下降到 35 mN / m，使油水界面张 力由 45 mN / m 下降到 15 mN / m； 且根据气相色谱分 析法发现 原 油 中 的 重 质 组 分 增 加、轻 质 组 分 减 少。 该实验大大改善原油物性，为处理解决石油的环境 污染问题，提供了有利的理论支撑，相关研究工作值 得进一步深入扩展。