微生物驱油技术研究与发展现状

微生物采油技术研究现状与发展趋势
一、微生物采油技术发展概述[1]
微生物采油技术或称微生物强化技术（Microbai Enhanced Oil Recovery，ME-OR）是指将地面分离培养的微生物菌液和营养液注入油层，或者单纯注入营养液、油层内微生物，使其在油层生长繁殖，长生有利于采油的代谢产物，提高石油采收率的采油技术。

最早提出利用微生物采油的是美国学者Beckmann（1926年），美国能源研究院的Zo-Bell （1947年）进行了补充试验，得出了微生物能将石油从沙粒上释放出来的结论。

20世纪50年代，美国和苏联等国家已成功地进行了利用微生物采油的矿场实验。

我国从20世纪60年代开始研究微生物采油技术，20世纪90年代以来，加快了微生物采油技术的研究步伐。

到目前为止，我国先后在大庆、大港、辽河新疆、胜利等油田开展了微生物采油技术的推广应用，取得了显著的成效。

二、微生物采油技术具体发展[2]
2.1国外微生物驱的研究与应用
目前，美国、英国、加拿大、俄罗斯、罗马尼亚、荷兰及日本都在进行微生物采油试验研究，其技术正在日益完善。

1、俄罗斯的研究与应用[3]。

近10 年来，俄罗斯在内源微生物采油技术的研究与矿场应用方面发展迅速。

目前，该技术已进入工业化应用阶段，在罗马什金、鞑靼、巴什基尔等老油田取得了55×104t 的增油量，并延长了油藏的开发寿命。

在各种微生物提高采收率方法中，俄罗斯与德国专家联合研制的，以向地层注入梭状芽孢族(Clostridium) 或杆菌(Bacillus) 族的糖解微生物与含糖量不少于40％的糖蜜及无机添加剂为基础的工艺，在石油开采中得到推广。

从1983 年到1992 年，鞑靼、巴什科尔托斯坦和西西伯利亚等地区的一些油田进行了微生物提高采收率工艺的工业性试验。

试验证明，所研究的微生物提高采收率工艺是高效的。

如在鞑靼的五一油田，从1992 年开始注微生物试验，试验区包括5 口注入井和24 口采油井。

饱和油的地层厚度为8.3m，孔隙度为0.110，原始含油饱和度为0.97。

原油为重质、高硫、高黏石油(温度20℃条件下黏度为99.8mPa·s，硫的质量分数为0.035，石蜡的质量分数为0.03，脱气石油的密度为902kg/m3)。

1992~1994年在试验区总共注入1052.3t 糖蜜。

糖蜜发酵，形成大量可改变地层水、石油、气体、碳酸盐围岩特性的代谢物(CO2、低级脂肪酸、乙醇等)，大大改善了残余原油的驱替过程。

细菌群落富集发酵菌和甲烷形成菌，增大了它们的代谢活性。

到1996 年1 月1 日，在试验区增加原油产量超过4800t。

在试验区内增加的采油量占原油总产量的比例，从开始试验到1996 年1 月平均为30.6％，并且在采油井产量增加的同时显著地降低了产液的含水率。

到2002 年增加的采油量约14×104t，每注入1t 糖蜜，增加采油量为4.58t。

每增加1t 采油量，工艺费用不超过5 美元。

到目前为止，整个鞑靼共和国使用微生物提高采收率技术增加的产油量在50×104t 以上。

罗马什金油田从1992 年开始先后在8 个区块进行了微生物采油试验[9]，到2002 年累计增产油量超过32×104t。

2、美国微生物采油技术的研究与应用
美国的微生物提高采收率技术研究是从20 世纪40 年代开始的，80 年代在许多油田进行了先导性试验，已研究出各种各样的MEOR 采油工艺技术，如1986 年在得克萨斯的奥斯汀白垩地层使用的微生物控制结蜡、解堵除垢、单井吞吐、调剖技术等。

Brown 等人在Creek Unit 油田的一个区块，通过注入营养物质激活储层内微生物进行深部调剖和选择性封堵高渗层，在最初的3 年多时间里共增油6.9×104bbl (1.1×104m3)，预计增油(40～60) ×104bbl[(6.4～9.5)×104m3]，延长油田经济寿命5～11a。

近20 年来，美国能源部先后资助了47 个微生物采油研究项目，目前有8 个项目正在进行。

研究结果和矿场试验证明，在注水开发后期的油藏实施微生物驱油技术，可使采收率再提高16%。

如俄克拉何马州Delawware-Childers 油田1986～1993 年开展的两个微生物矿场试验项目，采收率分别提高了13%和19.6%。

3、阿拉伯国家微生物提高采收率技术的研究
过去的10 多年间，沙特阿拉伯和埃及的工程师们在实验室对微生物提高采收率技术进行了研究，为这项技术在阿拉伯国家的研究应用奠定了基础。

研究包括微生物对界面张力、相变和岩石润湿性的影响，营养物类型、细菌种类、渗透率、API 度和矿化度对MEOR 的影响，MEOR 模拟技术，MEOR对环境的影响等。

目前已从沙特原油和地层水中分离出了12 种细菌，并已初步完成了这些微生物特性和细菌代谢活动与提高原油采收率关系的研究。

结论认为，尽管阿拉伯地区的地层盐度较高，但1%的糖蜜浓度仍能增加油的相对渗透率。

在研究中，Desouky 等人[15]开发了一维模型以模拟微生物提高原油采收率过程。

该模型包含5 个分量(油、水、细菌、营养物和代谢物)，具有吸收、扩散、趋药性、细菌生长和腐败、营养物消耗、渗透率损害和孔隙度降低功能。

实验室结果与模拟结果的比较强调了开发模型的有效性，该模型可用来研究本源细菌、段塞大小、培育时间、残余油饱和度、绝对渗透率和注入流量对原油采收率的影响。

研究结果显示，使用以糖蜜为介质的链球菌可采出更多的油。

原油采收率对注入的本源菌的浓度变化、细菌繁殖段塞大小、培育时间和残余油饱和度较敏感。

绝对渗透率的变化或注入流量对采油量没有影响。

Sayyouh 根据7 个阿拉伯国家(沙特、埃及、科威特、卡塔尔、阿联酋、伊拉克和叙利亚)300 多个地层的数据分析，研究了阿拉伯国家应用MEOR 的可行性，预计利用MEOR 技术可采出30%的剩余油。

3、北海地区微生物提高采收率技术的研究与应用
英国在20 世纪90 年代开展了广泛的微生物提高采收率技术的研究。

研究包括微生物提高采收率技术分析、油藏模拟器模拟研究、效益预测研究等。

2001 年，挪威国家石油公司在北海的Norne 油田进行了MEOR 的现场试验，获得成功。

该试验不需要注入外源微生物，而是直接应用油藏中或注入水中的喜氧微生物，这些喜氧微生物利用原油作碳源，在油藏产生表面活性物质。

现场实施时，注入海
水，并在注入水中加入一些营养和氧气。

这项技术将在Norne 油田获得30MMstb(MMstb：Million StockTank Barrels，百万储罐桶)增油量，相当于在后来的15 年开发期间提高采收率6％。

微生物运移模拟器(MTS)被认为可以作为工业化应用模拟器。

这些模拟器在其发展过程中经过严格检测，并且在一些油田应用得很成功。

CMG 公司(Computer Modelling GroupLtd) 提供的STARS(Steam
Thermal and Advanced Processes Reservoir Simulator)模拟器性能较强。

英国石油开发商根据Norne 油田的现场试验结果，用STARS 模拟器对英国陆上油田实施MEOR进行了评价，认为MEOR 有着巨大的应用潜力。

预计在已开发的油田通过MEOR 可以获得2.2×108～2.9×108bbl 的增油量；在未开发的油田将有0.4×108～0.9×108bbl 的增油量。

2.2国内微生物驱油的研究与试验
自20 世纪90 年代以来，我国加快了微生物采油技术的研究步伐。

中科院、南开大学和克拉玛依石油化工研究院等多家科研机构参与了与油田有关的联合研究，为室内实验尽快转入矿场试验发挥了积极作用。

目前，从事这方面研究的还有华东理工大学、成都沼气研究所、中国海洋大学、中国石油大学等院校及科研院所。

国内已基本掌握了菌种培育技术，研制出了油田专用系列菌种。

新疆、大庆、扶余、大港、胜利、冀东、辽河、江汉等油田均已开展了微生物采油的先导性试验，进行了约2000 井次，有些地区已进入推广应用阶段。

大庆油田开展的菌种配伍性研究成果显著。

近几年来，先后从美国、加拿大引进微生物产品和微生物采油技术，加快了微生物采油技术的发展。

胜利油田在20 世纪90 年代初开始微生物采油技术的研究，目前已建成国内第一个石油微生物技术研究中心。

经过多年研究，其微生物清防蜡技术已基本成熟，并进入工业化应用阶段。

至90 年代末，研究方向从单井向区块转化，微生物驱先后在4 个区块进行了现场试验，累计增油超过6×104t。

辽河油田锦州采油厂1995 年率先开展了将微生物处理技术适用于针对稠油中胶质、沥青质组分的研究，1996 年进入矿场试验阶段，1996～1997 年先后在辽河千江块进行微生物吞吐26 井次，取得了良好的效果。

2001 年以来，大港油田与长江大学合作，在孔店油田开展内源微生物驱油矿场应用试验，2004年扩大应用到3 个区块。

截至目前，已累计增油约2.2×104t，投入产出比1∶13.2，取得了明显的效益。

中原油田文明寨油田储层非均质强、吸水差异大、部分小层动用程度低、常规驱油技术难见成效。

2005 年以来，在M42、M159 等井组进行了12 井次微生物驱油，对应油井29 口，见效25 口。

截至2005
年6 月，日增油38.2t/d，累计增油7000t，含水下降了3.6%。

三、微生物采油技术的优点与发展前景
3.1微生物驱油技术的优点[4]
①成本低(和其他三次采油工艺相比, 微生物驱油技术的成本是较低的) ;
②施工方便, 现场不需要增加大量专用设备, 可由注水系统完成;
③适应范围较广, 温度低于100℃、渗透率大于50×10- 3Lm2 地层都适合该技术的应用;
④不损害地层, 不会造成设备的腐蚀和破坏;
⑤不污染环境(所用的原料均为细菌生长的营养品, 所用的细菌为非病原体, 对人及其他生物无害) ;
⑥微生物驱油的产出液不需要特殊处理(与水驱相同)。

中原油田属高温高盐油藏, 开展微生物采油需要开发专门的微生物菌种。

1998 年以来通过大量的研究工作, 目前已成功地掌握了微生物驱油菌种筛选、培养等系列技术。

3.2微生物驱油技术的发展前景[5]
据国外的研究结果，俄罗斯采用聚合物驱油，增产1t 原油的额外成本是30 美元，而利用内源微生物技术采油，增产1t 原油的额外成本是5～10 美元。

英国Beatrice 油田现场试验的提高采收率幅度为10%，增油成本是1.5～3 美元/bbl。

我国大庆油田微生物三次采油增产1t 原油的额外成本是200～300 元人民币，由此可见微生物提高采收率技术在成本上的优势。

此外，微生物采油对油藏环境无二次污染，对人体健康和环境无毒害，是一种绿色环保的工艺技术。

因此，微生物采油技术必将成为继水驱、聚合物驱、气驱之后老油田提高采收率的新途径。

参考文献：
[1] 提高石油采收率基础/岳湘安，王尤富，王克亮;
[2] 微生物驱油技术的研究进展与应用前景/刘骊川;
[3] 微生物提高采收率技术的发展及应用/史权;
[4] 微生物驱油技术研究及应用/管润红, 王志敏;
[5] 微生物驱油技术的研究进展与应用前景/刘骊川;。