微生物采油技术讲义全

二、微生物采油技术工艺
表1 矿场MEOR应用的各种工艺
MEOR工艺 生产中的问题
应用微生物的性能
单井激励 强化水驱 调剖 清洗井筒 缓解指进
地层受到伤害,渗透 产表面活性剂、气体,降解烃类 性差
原油受到 毛细管力束缚
产表面活性剂、气体、酸和醇
地层有孔道， 水驱效率低
结蜡
产聚合物或增殖形成生物团
产乳化剂、表面活性剂，降解 烃类
• 能够使石蜡沉积量降低70% • 在地面管线内壁生成生物膜 • 不允许管线内石蜡沉积 • 能够在15-43℃区间生长 • 经济
4、生物降解：一个环保的治理石油废弃物的方法
环境污染源
矿井的油泥
漏油污染的土 地
漏油污染的水
储油站地区的漏油 漏油污染的农田
漏油污染的茶园
油污的环境威胁
•影响土壤质量 •影响淡水生态系统和生态生长环境 •影响海水生态环境和生态生长环境 •影响人类健康 •影响空气质量 •影响气候变化
调整配方； 只要停止注入营养液，即可终止微生物活动；
微生物细胞很小，且能运移，所以能进入其它驱油工艺不能 全及的油层中的死角和裂缝； 微生物只在有油的地方繁殖并产生代谢物，克服了盲目性； 成本低，细菌能自我复制，通过层内繁殖扩大其有利作用； 不损害地层，可在一井中多次应用； MEOR产物均可生物降解，不污染环境。
起调剖作用，进行选择性封堵改变水的流向；
脱硫、脱氮细菌使原油中的硫、氮脱出，降解沥青、胶质， 降低原油粘度； 产生有机酸、有机溶剂等； 微生物能使储层表面润湿性反转，改变流动性能； 微生物附着在岩石表面生长形成生物沉积膜，有利于细菌 在孔隙中存活与延伸，扩大驱油面积
4、微生物驱油技术定位
1、国外微生物采油技术发展概况
（1）发展历程
1895年，Miyoshi首先记载了微生物作用于烃类的现象。 1926年， Beckman提出“利用微生物采油”的设想。同年， Bastin等
证实油层水中存在硫酸还原菌等。 1943年，Zobell申请了微生物采油的专利； 1946年，提出应用厌氧硫酸还原菌采油现场实施方案。 1947年，美国首次工业试验。 1953年，Zobell用其它菌型进行采油的实验研究。
• 经常刮井（数天1次，一周一次等） • 导致油井减产 • 更多的能源消耗 • 昂贵的工作
作用机理：
微生物自身具有粘附在金属或粘土矿物等水润性物体表 面生长的特点,能够在金属和粘土矿物表面形成一层微生物保 护膜,具有屏蔽晶核,阻止结晶的作用。
微生物的新陈代谢作用可产生脂肪酸、糖脂、类脂体等 多种生物表面活性物质,这类表面活性物质可以和蜡晶发生相 互作用，参与蜡晶形成，促进蜡晶畸变，改变蜡晶状态,阻止 结晶的进一步生长,从而有效的阻止蜡、沥青、胶质等重质组 份的沉积。
化学方法 先进技术包括：增强流度控制、深
层蒸汽、微生物驱等
微生物强化采油过程
微生物强化采油是一种提高采收率技术，通常应用在低产油井以 提高产量。 这项技术包括：向油藏注入耐温、耐压、耐盐、厌氧菌群和营养 液 菌群繁殖生长，分芽繁殖，产生有用的代谢产物（如酸、气体、 溶液和生物表面活性剂等等）使油向井筒流动
微生物采油技术
一、概述
1、国外微生物采油技术发展概况 2、国内微生物采油技术发展概况 3、微生物提高采收率机理 4、微生物驱油技术定位 5、微生物提高采收率的优点
二、微生物采油技术工艺
1、微生物强化采油 2、油井套管防石蜡沉积技术 3、提高原油在地面管线中的流动效率 4、生物降解：一个环保的治理石油废弃物的方法
渗透率 > 50×10-3μm2 温度 < 100℃ 矿化度 < 15万mg/L
水驱后油藏
化学驱后油藏
小断块油藏
5、微生物提高采收率的优点
对边际油田而言，在经济上具有吸引力，且效果持续时间长； 工序简单，操作方便。一般不必增添井场设备； 可用于开采各种类型的原油，开采重质原油效果更好； 注入的微生物和营养基价格便宜，可针对具体的油藏，灵活
引进专业人才等。 2002年和2004年，中国石油两次召开微生物采油技术研讨会，确定了微
生物采油技术研究、发展重点和发展规划。 近几年来，大庆、胜利、辽河、大港、吉林、河南、新疆、玉门、长庆、
青海等油田MEOR矿场试验规模越来越大。
（2）现状及发展趋势
近年来中国石油在MEOR基础研究和应用的主要成果有： ①分离筛选出多种能够适应特定油藏条件的微生物菌种； ②采用生物技术构建采油微生物菌株方面取得进展。 ③通过基础研究丰富和深化了微生物采油机理的认识。 ④通过对外合作，吸收先进的理论，数值模拟研究取得进 ⑤在油藏评价和施工设计方面，建立了微生物驱油矿场试验
不会使水体污染 不会使空气污染
最低
作用机理
细菌吃掉油或其他有机污 染物
细菌消化油或其他有机污染 物，并转化成二氧化碳和水
并将二氧化碳和 水释放出来
微生物菌群
•微生物菌群由四株可以吃掉油污的微生物组成 •可以在不同的环境温度下生存：15-60℃，最高盐度6%。 •不会对环境产生污染或损害 •能够很快清除油污，通常是4-6个月 •容易操作
方案设计规范草案 ⑥在矿场应用方面，除塔里木之外的各油田都开展了提高单
井产量的微生物增产措施，取得了成功率不等的效果。
3、微生物提高采收率机理
微生物将石油中的长链饱和烃分解为短链烯烃； 微生物代谢产生气体，使原油膨胀，降低粘度，增加油
层压力； 微生物代谢产生具有广泛效果的表面活性剂； 微生物在地下代谢生物聚合物与细菌一起形成物理堵塞，
2、国内微生物采油技术发展概况
（1）发展历程
60年代，玉门、新疆油田等开展过短期MEOR工作。 80年代后期，研究了注水油藏中微生物的生长活动规律，筛选出糖蜜发
酵菌种并在大庆进行了单井吞吐试验。 90年代以后，一方面引进国外技术，一方面组织产学研科研攻关。基础
研究和应用研究一起上。 2000年后，中国石油正式规划微生物采油技术研究；包括实验室建设和
与常规方法技术对比：
热水洗井
化学清蜡剂
微生物试剂
1. 技术较为成熟
1. 操作简便 1. 清蜡效果好，周期长
主 2. 洗井液来源广泛
2. 动用设备少 2. 操作简便，动用设备少
要
3. 能克服原油集输过程中的结
优
蜡的问题
点
4. 干净卫生，无污染
5. 综合经济效益好
主 1. 引起粘土膨胀，造成近 1. 作 用 有 限 ， 1. 油井中必须无杀菌剂
传统的补救环境伤害的方法
• 填埋 • 焚烧 • 空气泡沫 • 自然降解（像挥发性有机物的蒸发、自动氧化、光氧化等等） • 表面活性剂 • 化学分解，倒入注入井等等 • 土耕法
生物降解：自然发生微生物将有害的表面转换成无害的成分。用来清除漏 油、油泥、有污染的场所、有污染的水体，任何其他的污染例如杀虫剂 污染等等。
从废弃油
到肥沃的土壤
三、采油菌菌种筛选
1、采油菌菌种来源
①从自然界筛选； ②基因突变； ③通过遗传因素改良； ④油层中的微生物直接利用。
2、筛选菌种的基本条件
筛选适应油层的菌种需从油藏具体环境和微生物自身 的特点两个方面来确定 。试验菌作用于原油、油层后，必 须有助于改善原油、油层的物性使其地下原油能够更有效 地被采出。菌种的生理化特性必须与储层物性（渗透率、 孔隙大小分布、孔隙度、润湿性、黏土矿物），地层水性 质、地层温度、压力相匹配 。
高采收率的试验。 英国、加拿大、澳大利亚、波兰、日本等国都开展了相应的研究试验
工作。
（2）发展趋势
MEOR设想于20世纪20年代末。其后40多年间，发 展缓慢。－基础研究阶段
20世纪70年代爆发世界石油危机，促进了MEOR研 究和应用步伐。－经济技术需求阶段
20世纪80－90年代，生物工程和信息技术的迅速 发展，导致MEOR研究和矿场试验取得了一系列成 果。－快速发展和工业化阶段
细菌产物和他们的作用
酸： 提高孔隙度和渗透率 气体（CO2、CH4）：提高孔隙压力、原油膨胀、和降低粘度 溶液：溶解原油 生物表面活性剂：降低表面张力 生物聚合物：流度控制、选择性封堵
微生物强化采油过程的优越性
• 经济 • 操作简单 • 操作设备少 • 应用广泛 • 微生物可以在90℃的油藏中仍具有活性 • 菌群就地繁殖，无致病性、无毒并且对环境无害
要
井地带堵塞
仍需热洗 2. 对微生物品质要求高
缺 2. 将融化的井底重质组份 2. 对 油 品 质 量
点 推入较远的近井地带， 有不良影响
造成第二次堵塞
3. 污染环境
3. 每次热洗需占用 2～3 4. 现 场 施 工 工
天生产时间，减少油井 作量大
产量
含蜡原油处理前后的对比
百度文库
处理前
处理后
3、提高原油在地面管线中的流动效率
• 最终产品：二氧化碳、水和细胞生物量。
• 与其他传统的方法相比（如下表）：例如焚烧，更具经济性和环保。
参数 有效性 应用性
债务 场地要求 环保性
水体污染 空气污染
费用
传统方法 某程度上存在有毒物，不能完全清除
处理技术
生物降解技术 完全清除有毒废物是可能的
应用是有限的，不能就地应用，受场地和机 械的可用性局限。在许多情况这些过程不容
问题
地面管线原油中石蜡沉积 地面管线被沉积的石蜡堵塞 一些管线爆裂，导致原油泄漏 泄漏的原油产生环境危害 管线压力增加导致产量降低
传统的防止管线石蜡沉积的方法
• 管线定期要用溶剂清洗 • 导致产量降低 • 更多的能源消耗 • 昂贵的工作
解决方案：喜温的、厌氧微生物菌群—FIB 19
三、采油菌菌种筛选 四、微生物采油技术现场应用实例
(1)单井吞吐 (2)微生物驱 （3）稠油开采
一、概述
微生物驱油技术（Microbial Enhanced Oil Recovery）
微生物采油（MEOR）是指将地面分离培养的微生物菌液和 营养液注入油层，或单纯注入营养液激活油层内微生物， 使其在油层内生长繁殖，产生有利于提高采收率的代谢产 物或直接作用于原油改善原油物性，以提高油田采收率的 采油方法。
菌群微观照片
微生物强化采油工程的实施
将微生物菌种和媒介从实验室运到 井场
通过膜过滤法对媒介进行消毒
微生物强化采油工程的实施
将消过毒的媒介转到罐中
用搅拌器将菌群和媒介混合
微生物强化采油工程的实施
将菌种和媒介注入油井
2、油井套管防石蜡沉积技术
问题：石蜡堵塞井筒
结 蜡 部 位 油 藏
问题：传统的防护措施
烃氧化菌对原油中石蜡等长碳链的碳氢化合物的降解作 用。
应用条件：
日产液量(m3/d)：1～60； 含水率（%）：5～85； 适应温度（℃）：25～70； 矿化度（%）：< 15； H2S含量（%）：< 6； 原油密度（g/cm3）：> 0.85； 含蜡量（%）；> 3； 通常热洗周期（d）：< 50。
上述工作奠定了细菌采油的基础。
1954年，美国阿肯色州成功进行MEOR的矿场试验。 86年～90年美国 (NIPER)2次资助俄克拉荷马州Delawere-Childers油
田的矿场试验，原油产量提高13%和19.6%。 20世纪50年代，前苏联和东欧国家进行MEOR研究； 俄罗斯从88年开始在Romashkinskoe油田进行激活地下本源微生物提
易实施
Present
要求有独立的场地
可以普遍应用（可以用来处理水、土壤、泥等）可 以就地应用，对场地的依赖性小，过程容易实施
eliminated 可以就地实施不需要独立的场地
不环保，直接或间接产生二次污染
水体污染的原因 空气污染的原因
高
相当环保的方法。最终产物是二氧化碳、水和死细 胞可以帮助使污染的土地恢复肥沃
地层水或气指进
产聚合物或增殖形成生物团
1、微生物强化采油
问题 大约40%的原油通过一次和二次采油采出来 大约60%的原油留在地下 由于孔隙度非常小传统技术很难开采致密油藏
采油
一次采油可采出大约 12%-15%的原油
二次采油可采出大约 15%-20%的原油， 一般采用注水的方法
提高原油采收率 另外的4%-11%是应用目前的先进 的技术生产的 目前技术包括：热采、注气混相、
施工方法：
用热水或热油洗井,做到井筒无蜡沉积,无有害化学剂，一 般常规热洗即可。 待油井产出液含水恢复正常后（一般为热洗后一到两天）， 将配置好的菌液从油套环空挤入即可。
效果评价：
如果不再采用其它常规的清防蜡措施,油井不结蜡, 便可视为完全有效。在短时间的现场试验时,加入菌液 20天～45天后,功图显示没有结蜡,抽油机电流和载荷 没有增加,即为有效。接着再加入2次到3次,使试验周 期达到通常清防蜡措施周期的3倍以上，表示效果良好。