微生物在石油开采中的应用

微生物在石油开采中的应用

摘要：经过几十年的发展，微生物采油技术（MEOR）已经成为继热力学驱、化学驱、聚合物驱之后的第4种提高采收率的新“三采”技术。已经引起了石油工程技术人员的空前关注。本文阐明了微生物采油的方法及特点、作用机理及应用，最后对微生物采油的前景做了展望。

关键词：微生物采油；机理；作用机理；菌种筛选。

前言：MEOR应用于三次采油、提高原油采收率的一项高新技术。主要特点是成本低、适应性强、施工方便、不伤害地层、不污染环境。特别对于枯场或近枯场的油旅更显示其强大的生命力。微生物在生物代谢作用下所产生的酶类，可以裂解重质烃类和石蜡，使原油粘度、凝固点降低，从而降低原油的流动阻力，改善原油的流动性能，提高原油产量和采收率。

1、微生物采油的背景、方法及特点

当今石油工业面临的一个重要问题是怎样采出在开发成熟的油田和即将枯竭的油田中仍然留在地下未被开采出的很大百分比的原油可采储量。新的技术必须通过经济方法处理现有生产井和扭转井堵塞的加速度，从而延长油田的生产寿命并且提高油藏的原油采收率。

我国稠油（高黏度重质稠油，黏度在1000mPa·s以上）资源分布很广，陆地稠油约占石油总资源的20%以上。稠油突出的特点是沥青质、胶质的含量比较高，具有高凝固点、难流动、难开采、高成本等特点。在我国的准噶尔盆地、塔里木盆地、吐鲁番盆地、渤海湾盆地和松辽盆地等盆地中有丰富的稠油资源，也发现了许多稠油大油田，如塔里木的塔河油田、渤海的PL193油田等，如果能寻找到一种经济有效的方法采出这些原油，对缓解我国石油进口压力具有重要意义。于是研究人员将目光转到微生物上，希望借助于以原油为碳源的微生物能够解决这些短板。

MEOR是指利用微生物提高石油采收率的各种技术总称，凡是与微生物有关的采油技术均属于MEOR。微生物提高石油采收率并不是一种单一的方法，具有明显的优点：①成本低，微生物的主要营养物之一是用通常手段难以采出的石油，微生物的繁殖能力和适应性很强，作用效果持续时间长。这尤其对边际

油田吸引力大；②MEOR工序简单，利用常规注入设备即可实施，不必增添井场设备，比其他EOR技术实用且操作方便；③应用范围广，不仅可开采各种类型的原油(重油、轻油、中质原油)，更适于开采重油；④注入的微生物和培养基原料来源广，容易制取，且可根据具体油藏特点灵活调整微生物的配方；⑤易于控制，通过停止注入营养液，即可终止微生物的活动；⑥为生物细胞小且运动性强，能进入其他驱油工艺的盲区如死油区或裂缝；⑦微生物只有在有油的地方繁殖并产生代谢产物，避免了表面活性剂注入或降粘剂段塞的盲目性；⑧MEOR产物均可生物降解，不损害底层，不会造成环境污染，且可以在同一井中重复使用多次。

2微生物采油机理

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采油率的机理外，微生物生命活动本身也具有提高采油率机理。2.1微生物的产气作用

在油井一采、二采之后，通常地下压强会降低，油井下的石油不容易抽上地面，传统做法是向油井注水，通过这种方式增大底下的压强，达到将石油抽上来的目的，但是这种方法会使得抽上来的石油含水量高，品质较差，增加后续的分离成本。而微生物在地下发酵过程中能产生各种气体，如CH4、CO2、N2、H2等，这些气体会增加油井下的压强，相应的可以减少注水量，从而提升原油的品质，降低成本。

2.2微生物代谢产生各种有机物质

微生物在油井中以重链烃为碳源，会代谢产生许多化合物，如生物聚合物、生物表面活性剂、小分子有机酸、醇类等。这些物质可以降低原油粘度，减小表面张力，使得原油的流动性加强。

2.3微生物代谢产生的酶类

微生物在生物代谢作用下所产生的酶类，可以裂解重质烃类和石蜡，再综合2.2中微生物代谢产生的各种化学物质，可以使原油粘度、凝固点降低，从而降低原油的流动阻力，改善原油的流动性能，使得油井石缝中原油流出，能够溶解岩石，增加岩石孔隙度和渗透率，将有助于提高原油产量和采收率。

2.4微生物发酵产生的生物聚合物

微生物在油井中发酵产生的生物聚合物能调整注水油层的吸水剖面，控制高渗地带的流度比，改善地层渗透率。

2.5微生物的封堵作用

微生物注入水驱油层后，生长繁殖的菌体和代谢产物与重金属形成沉淀物，具有高效堵水作用，封堵率可达到99%。这对于非均质油藏的堵水调剖面效果较好，可提高原油产量和采收率。在地层中产生的生物聚合物，能够在高渗透地带控制流度比，调整注水油层的吸水剖面，增大扫油面积，提高采收率。

3微生物的筛选

油井中的环境都是非常苛刻的，通常都具有高温、高压、高盐的特点，为了发挥微生物采油的优点，需要选用生存能力强、代谢活性高的菌株，才能实现利用微生物来提高原油品质和采油率的目的。

一般以利用原油中的重质链烃为碳源的微生物都是生长在含油量丰富的地方，所以将从油田污水、污泥以及炼油厂污水中获得微生物样品作为筛选对象，应用微生物室内富集培养与分离纯化技术，筛选出具有应用潜力的菌株。当然，也可以将菌株的筛选与细胞工程、基因工程等技术结合起来，进行培育，也可以在很大程度上获得高产高效的菌株。

4应用

近年来，为了探索提高采收率的新途径，已先后在我国华北、新疆、吉林、河南、胜利、长庆、辽河、大庆、中原等14个油田开展了微生物采油现场先导性试验，并且在一些油田取得了较好的增产效果。

4.1微生物水驱

该技术是将菌种和营养液混合而成的微生物处理液注入目的层，使微生物作用于油层，当处理液被注入水推进并通过油层时，微生物通过代谢作用产生生物表面活性剂、气体、酸、醇等代谢产物的同时，还不断增殖。代谢产物通过物理、化学作用将岩石表面黏附的原油和岩石孔隙中的原油释放出来，使原来不能流动的原油以油水乳状的形式被注入到水驱生产井中，在生产井中被采出。

4.2周期性微生物处理（微生物吞吐法）

该技术是将微生物发酵液及营养液注入生产井内，关井一段时间（从数天到数周不等），让微生物进行发酵，然后开井生产，周而复始。

4.3微生物选择性封堵地层（微生物调剖法）

该技术是把能够生产聚合物的微生物注入地层，使其在高渗透层内大量繁殖，从而可以起到封堵高渗透带的作用。改种方法比注入人工合成的有机聚合物或凝胶更为有效，而且不会造成底层的永久性破坏。

4.4微生物清蜡和降低重油粘度

微生物清蜡技术可以取代溶剂和分散剂的使用，并能基本上取代热油处理法。微生物清蜡和降黏机理在于微生物对石蜡和仲有得代谢作用。通常，大多数微生物对蜡类芳香烃的代谢速度大于对对芳香烃的代谢速度。微生物代谢产生的溶剂对近井区域能起到很好的清洗作用。

5展望

微生物采油技术具有其他三次采油技术无可比拟的有点——多功能性，近些年来，随着生物技术的不断发展，目前，一经发现开始应用一些在极端环境下能够生存、繁殖的微生物、但是MEOR技术也有自己的局限性：微生物在温度较高、盐度较大、重金属离子含量较高的的油藏条件下易于遭到破坏，微生物产生的表面活性剂和生物聚合物有造成沉淀的危险，裴炎微生物的条件不易把握，微生物采油甲护身在冬季不易施工。为了克服这些局限性，在现有的菌种基础上，通过基因工程手段获取基因工程菌，使其性能更加优良，同时将计算机技术、基因检测技术等新技术用于为生物钟。

参考文献

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[3] 杜宜娟，王晓梅，刘如林，梁凤；微生物采油技术的研究[J]；内蒙古石油化工；1998