微生物采油技術(shù)研究論文

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[論文關(guān)鍵詞]：微生物采油技術(shù)發(fā)展機(jī)理

[論文摘要]：目前，微生物采油技術(shù)引起了微生物學(xué)界、石油工業(yè)界、石油地質(zhì)界和地球化學(xué)界等相關(guān)學(xué)科的廣泛興趣和關(guān)注。詳細(xì)介紹微生物采油技術(shù)概況，明確分析微生物采油技術(shù)概況機(jī)理，并探討其發(fā)展方向。

微生物原油采收率技術(shù)(microbialenhanancedoilrecovery，MEOR)

是利用微生物在油藏中的有益活動(dòng)，微生物代謝作用及代謝產(chǎn)物作用于油藏殘余油，并對(duì)原油/巖石／水界面性質(zhì)的作用，改善原油的流動(dòng)性，增加低滲透帶的滲透率，提高采收率的一項(xiàng)高新生物技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是注入的微生物菌種能否在地層條件下生長(zhǎng)繁殖和代謝產(chǎn)物能否有效地改善原油的流動(dòng)性質(zhì)及液固界面性質(zhì)。與其它提高采收率技術(shù)相比，該技術(shù)具有適用范圍廣、操作簡(jiǎn)便、投資少、見(jiàn)效快、無(wú)污染地層和環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。

一、微生物采油技術(shù)概況

1926年，美國(guó)科學(xué)家Mr.Beckman提出了細(xì)菌采油的設(shè)想。1946年Zobeu研究了厭氧的硫酸鹽還原菌從砂體中釋放原油的機(jī)理，獲得微生物采油第一專利。I．D．shtum(前蘇聯(lián))及其它國(guó)家等學(xué)者也分別作了大量的創(chuàng)新性工作，奠定了微生物采油的基礎(chǔ)。美國(guó)的Coty等人首次進(jìn)行了微生物采油的礦物試驗(yàn)。馬來(lái)西亞應(yīng)用微生物采油技術(shù)在Bokor油田做先導(dǎo)性礦物試驗(yàn)，采油量增加了47%。2002年至2003年，我國(guó)張衛(wèi)艷等在文明寨油田進(jìn)行了微生物礦場(chǎng)應(yīng)用，累計(jì)增產(chǎn)原油1695t，累計(jì)少產(chǎn)水1943t，有效期達(dá)10個(gè)月。

美國(guó)和俄羅斯在微生物驅(qū)油研究和應(yīng)用方面，處于世界領(lǐng)先地位。美國(guó)有1000多口井正在利用微生物采油技術(shù)增加油田產(chǎn)量，微生物采油項(xiàng)目在降低產(chǎn)水量和增加采油量方面取得了成功。1985年至1994年，俄羅斯在韃靼、西西伯利亞、阿塞拜疆油田激活本源微生物，共增產(chǎn)原油13.49x10t，產(chǎn)量增加了10～46％。1988年至1996年，俄羅斯在11個(gè)油田44

個(gè)注水井組應(yīng)用本源微生物驅(qū)油技術(shù)，共增產(chǎn)21x10t。

20世紀(jì)60年代我國(guó)開(kāi)始對(duì)微生物采油技術(shù)進(jìn)行研究，但發(fā)展緩慢。80年代末，大慶油田率先進(jìn)行了兩口井的微生物地下發(fā)酵試驗(yàn)(30℃)。大港、勝利、長(zhǎng)慶、遼河、新疆等油田與美國(guó)Micro～Bac公司合作，分別進(jìn)行了單井吞吐試驗(yàn)。1994年開(kāi)始，大港油田與南開(kāi)大學(xué)合作，成功培育了一系列采油微生物，該微生物以原油和無(wú)機(jī)鹽為營(yíng)養(yǎng)，具有降低蠟質(zhì)和膠質(zhì)含量功能，并在菌種選育與評(píng)價(jià)、菌劑產(chǎn)品的生產(chǎn)、礦場(chǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)施工與檢測(cè)等諸方面取得了成績(jī)。1996年以來(lái)，吉林油田與13本石油公司合作，探究了微生物采油技術(shù)在扶余油田東189站的29口井進(jìn)行的吞吐試驗(yàn)，21口井見(jiàn)效，見(jiàn)效率達(dá)70%。2000年底，大慶油田采油廠引進(jìn)了美國(guó)NPC公司的耐高溫菌種，在Y一16井組進(jìn)行了耐高溫微生物驅(qū)油提高采收率研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明，采收率達(dá)43.41%，增加可采儲(chǔ)量1.81×10t，施工后當(dāng)年增油615.5t。勝利油田羅801區(qū)塊外源微生物驅(qū)油技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)提高采收率2.66%。

二、微生物采油技術(shù)機(jī)理

（一）微生物采油技術(shù)與油田化學(xué)劑

在大慶油田開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段都會(huì)使用不同性質(zhì)的化學(xué)劑，現(xiàn)以大慶油田為例。當(dāng)大量化學(xué)劑進(jìn)入油藏后，將發(fā)生物理變化和化學(xué)變化，對(duì)微生物采油過(guò)程可能產(chǎn)生不同的影響。化學(xué)劑既可引起微生物生存環(huán)境（滲透壓、氧化還原電位、pH值）的改變，又可直接改變生物的生理（呼吸作用、蛋白質(zhì)、核酸及影響微生物生長(zhǎng)的大分子物質(zhì)的合成）以及影響微生物細(xì)胞壁的功能，從而影響微生物的生長(zhǎng)，降低采收率。

（二）微生物驅(qū)油機(jī)理

因?yàn)椋⑸锾岣咴筒墒章首饔蒙婕暗綇?fù)雜的生物、化學(xué)和物理過(guò)程，除了具有化學(xué)驅(qū)提高原油采收率的機(jī)理外，微生物生命活動(dòng)本身也具有提高采收率機(jī)理。雖然目前的研究不斷深入，但仍然無(wú)法對(duì)微生物采油技術(shù)各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行量化描述，據(jù)分析，主要包括以下幾個(gè)方面：

1.原油乳化機(jī)理。微生物的代謝產(chǎn)物表面活性劑、有機(jī)酸及其它有機(jī)溶劑，能降低巖石一油一水系統(tǒng)的界面張力，形成油一水乳狀液（水包油），并可以改變巖石表面潤(rùn)濕性、降低原油相對(duì)滲透率和粘度，使不可動(dòng)原油隨注入水一起流動(dòng)[1引。有機(jī)酸能溶解巖石基質(zhì)，提高孔隙度和滲透率，增加原油的流動(dòng)性，并與鈣質(zhì)巖石產(chǎn)生二氧化碳，提高滲透率。其它溶劑能溶解孔隙中的原油，降低原油粘度。

2.微生物調(diào)剖增油機(jī)理。微生物代謝生成的生物聚合物與菌體一起形成微生物堵塞，堵塞高滲透層，調(diào)整吸水剖面，增大水驅(qū)掃油效率，降低水油比，起到宏觀和微觀的調(diào)剖作用，可以有選擇地進(jìn)行封堵，改變水的流向，達(dá)到提高采收率的效果。在較大多孔隙中，微生物易增殖，生長(zhǎng)繁殖的菌體和代謝物與重金屬形成沉淀物，具有高效堵塞作用。

3.生物氣增油機(jī)理。代謝產(chǎn)生的CO、CO2、Nz、H、CH和C3H等氣體，可以提高地層壓力，并有效地融入原油中，形成氣泡膜，降低原油粘度，并使原油膨脹，帶動(dòng)原油流動(dòng)，還可以溶解巖石，擠出原油，提高滲透率。

4.中間代謝產(chǎn)物的作用。微生物及中間代謝產(chǎn)物如酶等，可以將石油中長(zhǎng)鏈飽和烴分解為短鏈烴，降低原油的粘度，并可裂解石蠟，減少石蠟沉積，增加原油的流動(dòng)性。脫硫脫氮細(xì)菌使原油中的硫、氮脫出，降低油水界面張力，改善原油的流動(dòng)性。

5.界面效應(yīng)。微生物粘附到巖石表面上而生成沉積膜，改善巖石孔隙壁面的表面性質(zhì)，使巖石表面附著的油膜更容易脫落，并有利于細(xì)菌在孔隙中成活與延伸，擴(kuò)大驅(qū)油面積，提高采收率。

（三）理論研究

1.國(guó)內(nèi)外的數(shù)學(xué)模型。20世界80年代末，國(guó)外的Islam、Zhang和Chang等建立了微生物采油的數(shù)學(xué)模型并開(kāi)展了相應(yīng)的數(shù)值模擬研究。Zhang模型優(yōu)于Islam模型在于可描述微生物在地層中的活動(dòng)，卻難于現(xiàn)場(chǎng)模擬。Chang模型是三維三相五組分，能描述微生物在地層中的行為，不能描述在油藏中的增產(chǎn)機(jī)理。

2.物理模擬。物理模擬研究基本上是應(yīng)用化學(xué)驅(qū)的物理模型試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)過(guò)程。微生物驅(qū)油模型的核心是巖心管部分，其長(zhǎng)度影響微生物的生長(zhǎng)繁殖。應(yīng)建立大型巖心模型，使微生物充分繁殖，便于分析研究微生物的驅(qū)油效果。通過(guò)物理模擬研究微生物驅(qū)油法，可獲得微生物在巖心中的推進(jìn)速度及濃度變化，對(duì)巖心滲透率的影響等信息。

（四）源微生物的采油工藝

國(guó)內(nèi)油田（大慶等）已進(jìn)人高含水開(kāi)發(fā)期，是采用內(nèi)源微生物驅(qū)油還是采用外源微生物驅(qū)油，要根據(jù)具體油藏內(nèi)的微生物群落進(jìn)行分析。若具體油藏中內(nèi)存在有益微生物驅(qū)油的微生物群落，宜采用內(nèi)源微生物驅(qū)油工藝，這是目前國(guó)內(nèi)致力于運(yùn)用最新微生物采油技術(shù)。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)油田中，特別是大慶油田，在微生物采油技術(shù)具有提高采收率的效果，對(duì)大多數(shù)的油藏都能充分發(fā)揮微生物采油的優(yōu)勢(shì)。制約微生物采油技術(shù)的主要因素在于油藏中微生物群落結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工藝及物理模擬實(shí)驗(yàn)的局限性。外源菌種的選育和評(píng)價(jià)指標(biāo)、特性，微生物的研究、菌液的生產(chǎn)和礦場(chǎng)試驗(yàn)等方面還需深化。

參考文獻(xiàn)：

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