淺談微生物強(qiáng)化采油技術(shù)在現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用

韓朝陽　田家領(lǐng)

摘要：世界上許多國家都開展了這項(xiàng)技術(shù)的研究試驗(yàn)，大都獲得了比較滿意的增產(chǎn)效果，尤其對(duì)于稠油的開采，更是其它方法無法比擬的。

關(guān)鍵詞：微生物強(qiáng)化采油技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

1微生物強(qiáng)化采油技術(shù)簡(jiǎn)介

微生物強(qiáng)化采油技術(shù)是一項(xiàng)科技含量高、發(fā)展迅猛的新技術(shù)，是現(xiàn)代生物技術(shù)在采油工程領(lǐng)域中開拓性的應(yīng)用，對(duì)于高含水和接近枯竭的老油田更顯示出其強(qiáng)大的生命力。微生物強(qiáng)化采油技術(shù)主要包括兩類：一類是利用微生物產(chǎn)品如生物聚合物和生物表面活性劑作為油田用化學(xué)劑進(jìn)行驅(qū)油，稱為微生物地上發(fā)酵提高采收率工藝，即生物工藝法，目前該技術(shù)在國內(nèi)外已趨成熟；另一類是利用微生物及其代謝產(chǎn)物提高采收率，主要是利用微生物地下發(fā)酵和利用油層中固有微生物的活力，稱為微生物地下發(fā)酵提高采收率方法。一般說微生物采油是指利用微生物地下發(fā)酵提高采收率的方法。用于采油的微生物可分為油層中固有的微生物和從外部注入的微生物兩種。固有微生物中有好氧菌和厭氧菌之分，前者的生長容易分解烴類物質(zhì)，降低石油質(zhì)量，而厭氧菌不僅不容易分解烴類，還可以產(chǎn)生有機(jī)酸、有機(jī)溶劑、氣體等，更有利于提高原油采收率。但是由于缺少營養(yǎng)，固有微生物的生長繁殖受到限制，可以向油層中注入微生物培養(yǎng)基促進(jìn)微生物的生長?？晒┻x擇的注入微生物的種類很多，它們可以在地面上培養(yǎng)到有充足的生物量后再注入地層中，從而能更快發(fā)揮作用，減少封井時(shí)間。微生物強(qiáng)化采油的機(jī)理比較復(fù)雜，就目前所知可歸納為如下幾點(diǎn)：①微生物的生長代謝可以將原油中的重質(zhì)組分分解為輕質(zhì)組分，將大分子的烴類轉(zhuǎn)化為低分子量的烴，從而降低原油粘度，使其流動(dòng)性能得到改善：②微生物在油藏內(nèi)代謝活動(dòng)產(chǎn)生的CO₂、H₂、N₂、CH₄等氣體能增加油層內(nèi)部的壓力，增強(qiáng)原油的溶解能力，促進(jìn)原來不連續(xù)原油區(qū)粘連成片，便于開采；③微生物的生長代謝能促使原油釋放出低分子量的醇、脂肪酸、糖脂、生物表面活性劑等，降低油水界面張力，改善原油的流動(dòng)性能；④微生物代謝產(chǎn)生的生物聚合物可以有選擇地堵塞滲透率較高的巖石層，使驅(qū)替流體轉(zhuǎn)向滲透率較小的孔隙，提高驅(qū)替效果；⑤微生物產(chǎn)生的酸性物質(zhì)能溶解巖石，改善油層滲流；⑥微生物中的厭氧菌產(chǎn)生的溶劑性產(chǎn)物能溶解石油，降低油水界面張力，使石油從巖石表面釋放。利用微生物提高采收率主要有四種方式：一是微生物清蠟和降低重油粘度。微生物清蠟可以代替溶劑的使用和熱油處理方法，大多數(shù)細(xì)菌對(duì)蠟質(zhì)脂肪烴的代謝速度高于對(duì)芳香烴的代謝速度，細(xì)菌產(chǎn)生的溶劑對(duì)近井區(qū)域地層也能起到很好的清洗作用；二是微生物選擇性封堵地層。把能產(chǎn)生生物聚合物的微生物注入地層，或向地層注入適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)液，使微生物在高滲透層內(nèi)大量繁殖形成生物多糖，可起到封堵高滲透地層的作用；三是周期性注入微生物采油。將微生物、營養(yǎng)液、生物催化劑注入一口生產(chǎn)井內(nèi)關(guān)井一段時(shí)間，發(fā)酵數(shù)天到數(shù)周，然后開井生產(chǎn)，經(jīng)過一段時(shí)間的生產(chǎn)，當(dāng)產(chǎn)量明顯下降時(shí)，重復(fù)上述過程；四是微生物強(qiáng)化水驅(qū)。在水驅(qū)油藏中開展微生物強(qiáng)化水驅(qū)，可有效地提高水驅(qū)效率。將菌種和營養(yǎng)液混合而成的微生物處理液由注水井注入地層，處理液被注入水推進(jìn)通過油層時(shí)，微生物代謝作用產(chǎn)生溶劑、表面活性劑、有機(jī)酸、氣體和繁衍出新細(xì)菌，這些代謝產(chǎn)物通過物理、化學(xué)作用將巖石孔隙中的原油釋放出來，使不能流動(dòng)的原油以油水乳化液的形式被注入水驅(qū)向生產(chǎn)井，從而延長油井壽命。

2微生物強(qiáng)化采油技術(shù)在我國發(fā)展現(xiàn)狀

近幾年來，我國先后從美國、加拿大引進(jìn)微生物產(chǎn)品和微生物采油技術(shù)，從多方面來加快我國微生物采油技術(shù)的發(fā)展。先導(dǎo)性試驗(yàn)的油田增多，推廣速度加快。先后在新疆、大慶、扶余、大港、勝利、冀東、遼河、江漢等油田開展了微生物采油技術(shù)的推廣應(yīng)用，先導(dǎo)性試驗(yàn)共2000多井次。在1966年，新疆石油管理局就開始利用微生物進(jìn)行原油脫蠟技術(shù)的研究，1986年開展了微生物稠油脫蠟技術(shù)的研究工作；進(jìn)入1990年代以來，加快了微生物采油技術(shù)的研究步伐，新型調(diào)剖堵水劑——黃原膠的研究已取得實(shí)用性成果，開發(fā)研究出的新菌種能降低原油界面張力60％，而且能夠耐壓24MPa。大慶油田開展的菌種配伍性研究，進(jìn)展十分喜人。遼河油田錦州采油廠1995年率先開展了將微生物處理技術(shù)用于針對(duì)稠油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)組分的研究，1996年進(jìn)入礦場(chǎng)試驗(yàn)階段，1996～1997年先后在遼河千12塊進(jìn)行微生物吞吐26井次，取得良好效果。扶余采油三廠自1992年6月至1995年5月底在86口井中應(yīng)用微生物強(qiáng)化采油技術(shù)，成功率高達(dá)79％，平均提高采油量204％，增產(chǎn)原油近15.4kt。1999年，微生物單井吞吐采油技術(shù)在勝利油田6個(gè)采油廠實(shí)施了77口油井，累計(jì)增油11kt，平均單井增油148t，投入產(chǎn)出比1:9以上，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。2003年2月，大慶油田的微生物驅(qū)油試驗(yàn)獲得成功，在朝陽溝油田實(shí)施13口油井，注入微生物菌液24.5t，累計(jì)增產(chǎn)原油1428t。2002年5月，我國目前最大噸級(jí)(5kt)的微生物采油廠在山東東營動(dòng)工興建，這將對(duì)我國微生物強(qiáng)化采用技術(shù)的發(fā)展起到巨大的促進(jìn)作用。

3微生物強(qiáng)化采油技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用條件

微生物強(qiáng)化采油技術(shù)與其它三次采油方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①注入的微生物和培養(yǎng)基價(jià)格便宜，成本低，來源廣，容易獲得，便于應(yīng)用，可以針對(duì)具體的油藏靈活調(diào)整微生物配方；②微生物具有自我復(fù)制功能，注入到有油藏中的細(xì)菌通過生長、繁殖，可以在一個(gè)很長的時(shí)期內(nèi)起作用；③幾種機(jī)理同時(shí)起作用，效果顯著，因此在礦場(chǎng)試驗(yàn)中往往將具有不同功能的細(xì)菌一起注入地下，使它們共同起作用；④設(shè)備與注入工藝簡(jiǎn)單，與注水驅(qū)替注入方式類似，微生物采油礦場(chǎng)試驗(yàn)不需要大型地面設(shè)備，注入工藝也很簡(jiǎn)單，因此，施工非常方便，成本低廉；⑤不會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生傷害、引起油和水品質(zhì)明顯下降，也不會(huì)引起明顯的結(jié)垢腐蝕或堵塞等問題；⑥微生物只在需要它的地方繁殖并產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，針對(duì)性較強(qiáng)；⑦微生物體積小，運(yùn)移能力強(qiáng)，能進(jìn)入其它驅(qū)油工藝不能觸及到的油層中的死角和裂縫：⑧產(chǎn)物可以降解，不污染環(huán)境；⑨可開采各種類型的原油，尤其對(duì)重質(zhì)原油效果優(yōu)異。微生物生長需要一定的環(huán)境條件，使用微生物采油必須選擇適宜的油層條件，如溫度、壓力、礦化度、pH值、滲透率等，并非所有油層都適宜采用微生物強(qiáng)化采油技術(shù)，這也決定了其自身的局限性。其中油層溫度以30～50℃為最佳，油層深度最好小于1500m，礦化度最好在10％以下。

4微生物強(qiáng)化采油技術(shù)的研究應(yīng)用前景

微生物強(qiáng)化采油技術(shù)經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展已日趨成熟。世界上許多國家都開展了這項(xiàng)技術(shù)的研究試驗(yàn)，大都獲得了比較滿意的增產(chǎn)效果，尤其對(duì)于稠油的開采，更是其它方法無法比擬的。我國絕大多數(shù)油田都進(jìn)入了三次采油階段，有一些油田的化學(xué)驅(qū)油也已經(jīng)開展了十幾年，產(chǎn)出液含水已經(jīng)比較高，必須考慮用微生物技術(shù)進(jìn)行采油。同時(shí)我國稠油資源分布很廣，地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)16.4億噸，陸地稠油約占石油總資源的20％以上，這更為微生物采油提供了廣闊的應(yīng)用前景。