微生物采油技術發(fā)展前景及趨勢

廖仲毅

摘 要：近年來，隨著微生物技術的快速發(fā)展，使其應用領域變得愈來愈廣泛。在石油開采領域，微生物技術所發(fā)揮的作用變得愈來愈大。相對于傳統(tǒng)化學驅油、聚合物驅油及熱力驅油技術而言，微生物采油技術工藝先對簡單，且投入成本較低，并不會對油層產(chǎn)生破壞作用，污染較小。基于此，本文對微生物采油技術進行了綜合性闡述，探討了微生物采油技術現(xiàn)狀及發(fā)展前景，以供參考。

關鍵詞：石油開采；微生物采油；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TE357 文獻標志碼：A

1 微生物采油技術概述

微生物采油技術是一種新型石油開采技術，包括微生物在油層中的生長、繁殖及代謝等生物化學過程，也包括了微生物菌體、微生物營養(yǎng)液、微生物代謝產(chǎn)物在油層中的運移，以及與油、氣、水的相互作用導致的油、氣、水物性的改變。相關研究表明，一次采油、二次采油的總采收率僅為地下原油的30%～40%。在地層當中的殘余油含量高達60%～70%。借助微生物采油技術，能夠對這些殘余油進行有效采集。微生物采油技術主要是將微生物與相關營養(yǎng)源注入地下油層，讓微生物在油層當中繁殖。這些微生物會對原油產(chǎn)生直接作用，能夠在一定程度上改善原油物性，并提升原油在地層孔隙當中的流動性。同時，在微生物生長繁殖過程中，會產(chǎn)生一系列代謝物，有機酸、聚合物、活性物質等，部分代謝物能夠促進原油采收率提升。

2 微生物采油技術優(yōu)勢及劣勢分析

相對于傳統(tǒng)采油技術，微生物采油技術具有一定優(yōu)勢。微生物及培養(yǎng)基原料來源十分廣泛，容易獲取。根據(jù)油藏特征，可隨時調整微生物所使用的原料配方，從而獲得更好的驅油效果。多數(shù)微生物主要以水為生長介質，低質量的糖蜜即可作為營養(yǎng)源，培養(yǎng)操作較為簡便。借助注水管線便可將菌液直接注入于地層當中，無需對管線進行專門改造。在油藏當中微生物能夠隨地下流體保持自主移動狀態(tài)，其作用范圍較聚合物驅油技術更大，能夠深入到其他驅油工藝的部分盲區(qū)當中。將菌液注入油井后，并不需要額外加壓，不會破壞油層，幾乎沒有污染。借助微生物采油技術能夠有效解決油井生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的防蠟、降粘等問題，且利用率較高，具有較為理想的生態(tài)特性。由于微生物采油技術持續(xù)周期較長，微生物在油藏中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物能夠優(yōu)化原油性質，從而提高相對滲透率。由微生物技術處理獲得的注水系統(tǒng)，不但能夠提升注水量，還可降低注水壓力，有利于節(jié)約能源成本。另外，借助微生物調剖水驅過程，也能夠提高石油采收率，并延長采油量及油田開采期限。

當然，現(xiàn)階段微生物采油技術體系還不夠成熟，在其應用過程中也存在一定約束條件。盡管微生物采油技術適用范圍廣，但容易受到氣候及季節(jié)影響。冬季微生物活動會明顯減弱，會造成采油效率下降，采油量也會大幅度縮減。同時，在微生物快速繁殖的過程中，新陳代謝產(chǎn)物當中也會產(chǎn)生一定量的聚合物。隨著這些聚合物的不斷累積，會產(chǎn)生沉淀，會對石油開采產(chǎn)生一定程度的影響。另外，微生物對生存環(huán)境具有一定要求。若微生物處于高溫、高鹽度及重金屬環(huán)境下，其生存時間將大幅度縮減，會降低整體采油效率。

3 微生物采油技術應用現(xiàn)狀

微生物能夠對原油結構進行改造，將高黏度原油轉變?yōu)榈宛ざ仍?。由于微生物的新陳代謝需依賴石油中的正構烷烴作為碳源，在生長繁殖過程中，便能夠改變原油的碳鏈結構。在微生物不斷老化的情況下，能夠轉變石蠟基原油的物理性質，進而影響原油固相或液相的平衡，能夠降低石蠟基的臨界壓力及溫度。同時，微生物所產(chǎn)生的各種生物活性酶也能夠對原油產(chǎn)生降解作用，促進原油碳鏈斷裂，將高碳鏈原油轉變?yōu)榈吞兼溤?。在這個過程中，輕質組分含量將有所上升，重質組分含量將下降，原油黏度及凝固點均會降低。

與歐美發(fā)達國家相比，我國微生物采油技術起步相對較晚，尚處于初級發(fā)展階段，還未形成成熟化的技術體系，在具體應用過程中還存在一定瓶頸，主要作為輔助性技術使用。目前，通過微生物對油層作用來提升采收率的方法主要涵蓋兩類，即地面發(fā)酵法與地層發(fā)酵法：

（1）地面發(fā)酵法

地面發(fā)酵法主要是在試驗區(qū)內(nèi)構建發(fā)酵反應器，在有氧或厭氧條件下，借助脂類化合物、糖類化合物促進微生物新陳代謝，并獲得代謝產(chǎn)物如聚合物、有機酸、溶劑以及表面活性物質等。將這些物質注入到儲油層，即可在一定程度上提升驅油率。例如，生物表面活性劑是微生物新陳代謝過程中產(chǎn)生的大分子物質，具有雙親性，具有良好的界面性能。由于生物表面活性劑的特定性與其含雜率在一般油田作業(yè)當中的要求較低，于是所有的細胞發(fā)酵液幾乎能夠全部利用。為了應對不同類型的石油儲層，可對已知菌株生長環(huán)境進行針對性調整，從而獲取特定性的生物表明活性劑。

（2）地下發(fā)酵法

地下發(fā)酵法主要是將地下油層作為“發(fā)酵反應器”，反應條件則是天然的油藏條件。將微生物菌液及營養(yǎng)液注入儲油層當中，從而激活油層中的本源微生物。在本源微生物及其代謝產(chǎn)物的作用下，可進一步提升原油采收率。在好氧微生物生長代謝過程中，可激活部分離水驅井井口較近位置的兼具厭氧性與好氧性的烴降解微生物。烴類化合物的部分官能團會被氧化，會生成醇、酮等界面活性劑以及多糖類物質。這些物質可作為產(chǎn)甲烷菌及厭氧菌的發(fā)酵液，也可作為釋放原油的溶劑。而在厭氧微生物生長代謝階段，可激活在缺氧層當中產(chǎn)甲烷微生物，所產(chǎn)生的二氧化碳及甲烷溶解于原油后，可提升原油流動性，進一步提升原油采收率。另外，將能夠產(chǎn)生聚合物的微生物注入于地層當中，所產(chǎn)生的聚合物可對吸水剖面進行有效調節(jié)。被黏連在巖石縫隙表面的生物聚合物及菌體能夠產(chǎn)生選擇性封堵作用，有利于強化水驅。

4 微生物采油技術展望

微生物采油技術具有一定的復雜性，在菌種優(yōu)化、菌種培養(yǎng)方面，與工業(yè)生產(chǎn)需求還存在一定差距，這也導致了采取微生物技術增產(chǎn)時效果并不穩(wěn)定。同時，部分菌種所產(chǎn)生的毒害代謝物會對油井產(chǎn)生腐蝕作用。這些都是微生物采油技術未來發(fā)展過程中需要完善的環(huán)節(jié)。從宏觀上來看，微生物采油將是未來石油開采的重要發(fā)展趨勢，在相關技術不斷成熟、完善的情況下，其應用空間會逐步增大。在今后的研究中，應大力培養(yǎng)耐重金屬、耐低溫菌種，提升菌種的耐受性，增強微生物對不同環(huán)境的適應能力，進一步提升微生物采油技術的應用范圍。同時，要加快微生物采油評價指標體系建設步伐，并制定相應的研究評價標準。總體上來看，微生物物采油技術較傳統(tǒng)采油技術優(yōu)勢明顯，但在部分環(huán)節(jié)上還需要進一步完善，需要各領域專家共同合作，進一步探究機理，拓展技術應用空間，不斷提升工藝水平，以此來帶動整個石油行業(yè)發(fā)展。

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