微生物采油技術(shù)提高采收率機(jī)理及影響因素分析

馮虎

摘要：本文對微生物采油技術(shù)提高采收率的機(jī)理進(jìn)行分析，并分析總結(jié)不同地層因素對微生物提高采收率的影響。關(guān)鍵詞：微生物采油；影響因素微生物是指體積極小的動(dòng)物或植物。微生物中含有各種各樣不同種類的酶，不同種類的酶之間可能會(huì)發(fā)生成千上萬種不同的化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)中很多都有利于石油的采出。微生物中不同種類的酶之間的化學(xué)反應(yīng)的總和可以稱為微生物的新陳代謝作用。微生物的新陳代謝作用可分為三類，第一類是在有氧環(huán)境下進(jìn)行新陳代謝，如黃單胞菌屬、假單胞菌屬等；第二類是在無氧環(huán)境下進(jìn)行新陳代謝， 如腸桿菌、脫硫弧菌屬等；最后一類無論在有氧或無氧環(huán)境下都可以進(jìn)行新陳代謝作用，如節(jié)桿菌屬，芽孢桿菌屬等。而很多微生物新陳代謝過程中利用的主要能源就是碳?xì)浠衔?，也就是原油中所富含的化合物。微生物采油技術(shù)就是指從地面將微生物注入油層，微生物在油層中進(jìn)行新陳代謝作用，從而促進(jìn)石油的采出，提高最終采收率的采油技術(shù)。

常見的微生物大致可以分為五種：原生物、藻類、病毒、真菌、細(xì)菌。其中原生物體積過小，藻類只有在光合作用下才能進(jìn)行新陳代謝作用，病毒必須寄生在活細(xì)胞內(nèi)才能存活，所以都不適用于油層環(huán)境。真菌雖然可以在油層之中存活，但是真菌的新陳代謝會(huì)很大程度受到地層滲透率的限制，所以也不適用于微生物采油技術(shù)。而細(xì)菌無論生長還是繁殖都適應(yīng)于油層環(huán)境，是目前最適用于提高采收率的微生物。

微生物采油技術(shù)的關(guān)鍵和重點(diǎn)在于微生物新陳代謝后的代謝產(chǎn)物對油層中原油移動(dòng)的影響。而油層環(huán)境對細(xì)菌新陳代謝作用過程在各個(gè)方面都有影響，直接關(guān)系到代謝產(chǎn)物對提高采收率的影響。所以， 使用微生物采油技術(shù)來提高采收率首先應(yīng)該考慮油層環(huán)境對微生物新陳代謝作用的影響：

1. 油層之中的 PH 值

油層之中的 PH 值通常在 3-7 之間，細(xì)菌繁殖并進(jìn)行新陳代謝作用最適應(yīng)的 PH 值大約在 7 左右，而且這個(gè)范圍很小。所以當(dāng)油層中PH 值在 7 左右就非常適合利用細(xì)菌的新陳代謝來提高采收率。

2. 地層溫度

在一定地溫梯度下，地層溫度隨地層深度增加而升高。在分析地層溫度對細(xì)菌新陳代謝作用的影響時(shí)應(yīng)該對不同細(xì)菌生長、繁殖、新陳代謝過程所適應(yīng)的溫度有所了解。雖然部分細(xì)菌在溫度高達(dá) 100℃ 之上仍然能夠進(jìn)行繁殖和代謝，但是適用于微生物采油技術(shù)中的細(xì)菌應(yīng)該滿足可以在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行新陳代謝作用并可快速生成代謝產(chǎn)物用于驅(qū)油，而大部分細(xì)菌正常代謝的溫度都不超過 55℃。所以在使用細(xì)菌代謝來提高采收率所選取地層的地層溫度不宜超過 55℃。

3. 地層壓力

在壓力小于 300MPa 環(huán)境下細(xì)菌生長、繁殖、新陳代謝過程并不會(huì)受到影響，而油層所處地層壓力往往在十幾兆帕到幾十兆帕之間， 所以地層壓力對細(xì)菌新陳代謝作用的影響其實(shí)并不大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于溫度的影響。但不能因此忽視地層壓力對微生物采油的影響。因?yàn)楫?dāng)壓力超過 10MPa 后，壓力會(huì)對細(xì)菌的細(xì)胞形態(tài)有所影響，壓力繼續(xù)增大， 細(xì)菌的形態(tài)就會(huì)有所改變。形態(tài)和大小的改變會(huì)影響細(xì)菌在油層中的運(yùn)移，甚至造成細(xì)菌堵塞孔喉，降低地層滲透率，影響原油正產(chǎn)運(yùn)移等一系列問題。

4. 地層水礦化度

地層水中的陽離子對細(xì)菌的影響很大。地層水的礦化度如果過高就影響細(xì)菌的生存。所以大部分細(xì)菌都只能在礦化度極低的環(huán)境下才能正常生長、繁殖、代謝。一般地層水中的鹽濃度大于0.5%后就會(huì)影響細(xì)菌的新陳代謝作用。

5. 油層及原油中無用組分

營養(yǎng)物是細(xì)菌生存和代謝過程中不可缺少的物質(zhì)。微生物采油技術(shù)中通常選擇將含有營養(yǎng)物的營養(yǎng)液與細(xì)菌一同注入油層中。這時(shí)就需要考慮所注入營養(yǎng)液對原油是否有所影響。如果在不影響原油質(zhì)量的情況下，將原油中的無用組分或雜質(zhì)作為營養(yǎng)物來支持細(xì)菌生長， 就可以避免注入營養(yǎng)液影響原油質(zhì)量的問題。所以分析油層環(huán)境中無用成分對細(xì)菌生長的作用至關(guān)重要。

6. 油層中原始細(xì)菌

原油本身就含有各種各樣的細(xì)菌，包括油層之中都有原始生長的細(xì)菌。微生物采油技中所注入的細(xì)菌與這些油層中的原是細(xì)菌是否兼容就成了至關(guān)重要的問題。所注入細(xì)菌與原始細(xì)菌肯定會(huì)發(fā)生相互作用，而這些作用是否會(huì)影響細(xì)菌的代謝以及代謝產(chǎn)物對原油運(yùn)移的影響。所以選取的注入細(xì)菌必須要和油層中原始細(xì)菌存在共生關(guān)系，不影響細(xì)菌的正常代謝，并最終提高采收率。

結(jié)語

闡述微生物采油技術(shù)的原理，綜合分析微生物采油的影響因素， 尤其是對各類地層環(huán)境綜合分析更顯得具有實(shí)際意義。針對地層環(huán)境對微生物采油的影響并提高采收率具有重要的指導(dǎo)意義。

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基金項(xiàng)目：國家科技重大專項(xiàng)“低滲透致密砂巖氣藏壓裂裂縫及參數(shù)優(yōu)化”（2016ZX05050-009）