淺談微生物強化采油技術在現代技術中的應用

韓朝陽　田家領

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

關鍵詞：微生物強化采油技術優點

1微生物強化采油技術簡介

微生物強化采油技術是一項科技含量高、發展迅猛的新技術，是現代生物技術在采油工程領域中開拓性的應用，對于高含水和接近枯竭的老油田更顯示出其強大的生命力。微生物強化采油技術主要包括兩類：一類是利用微生物產品如生物聚合物和生物表面活性劑作為油田用化學劑進行驅油，稱為微生物地上發酵提高采收率工藝，即生物工藝法，目前該技術在國內外已趨成熟；另一類是利用微生物及其代謝產物提高采收率，主要是利用微生物地下發酵和利用油層中固有微生物的活力，稱為微生物地下發酵提高采收率方法。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，降低石油質量，而厭氧菌不僅不容易分解烴類，還可以產生有機酸、有機溶劑、氣體等，更有利于提高原油采收率。但是由于缺少營養，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基促進微生物的生長。可供選擇的注入微生物的種類很多，它們可以在地面上培養到有充足的生物量后再注入地層中，從而能更快發揮作用，減少封井時間。微生物強化采油的機理比較復雜，就目前所知可歸納為如下幾點：①微生物的生長代謝可以將原油中的重質組分分解為輕質組分，將大分子的烴類轉化為低分子量的烴，從而降低原油粘度，使其流動性能得到改善：②微生物在油藏內代謝活動產生的CO₂、H₂、N₂、CH₄等氣體能增加油層內部的壓力，增強原油的溶解能力，促進原來不連續原油區粘連成片，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，改善原油的流動性能；④微生物代謝產生的生物聚合物可以有選擇地堵塞滲透率較高的巖石層，使驅替流體轉向滲透率較小的孔隙，提高驅替效果；⑤微生物產生的酸性物質能溶解巖石，改善油層滲流；⑥微生物中的厭氧菌產生的溶劑性產物能溶解石油，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，大多數細菌對蠟質脂肪烴的代謝速度高于對芳香烴的代謝速度，細菌產生的溶劑對近井區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。把能產生生物聚合物的微生物注入地層，或向地層注入適當的營養液，使微生物在高滲透層內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、營養液、生物催化劑注入一口生產井內關井一段時間，發酵數天到數周，然后開井生產，經過一段時間的生產，當產量明顯下降時，重復上述過程；四是微生物強化水驅。在水驅油藏中開展微生物強化水驅，可有效地提高水驅效率。將菌種和營養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通過油層時，微生物代謝作用產生溶劑、表面活性劑、有機酸、氣體和繁衍出新細菌，這些代謝產物通過物理、化學作用將巖石孔隙中的原油釋放出來，使不能流動的原油以油水乳化液的形式被注入水驅向生產井，從而延長油井壽命。

2微生物強化采油技術在我國發展現狀

近幾年來，我國先后從美國、加拿大引進微生物產品和微生物采油技術，從多方面來加快我國微生物采油技術的發展。先導性試驗的油田增多，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的推廣應用，先導性試驗共2000多井次。在1966年，新疆石油管理局就開始利用微生物進行原油脫蠟技術的研究，1986年開展了微生物稠油脫蠟技術的研究工作；進入1990年代以來，加快了微生物采油技術的研究步伐，新型調剖堵水劑——黃原膠的研究已取得實用性成果，開發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用于針對稠油中膠質、瀝青質組分的研究，1996年進入礦場試驗階段，1996～1997年先后在遼河千12塊進行微生物吞吐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口井中應用微生物強化采油技術，成功率高達79％，平均提高采油量204％，增產原油近15.4kt。1999年，微生物單井吞吐采油技術在勝利油田6個采油廠實施了77口油井，累計增油11kt，平均單井增油148t，投入產出比1:9以上，取得了良好的經濟效益。2003年2月，大慶油田的微生物驅油試驗獲得成功，在朝陽溝油田實施13口油井，注入微生物菌液24.5t，累計增產原油1428t。2002年5月，我國目前最大噸級(5kt)的微生物采油廠在山東東營動工興建，這將對我國微生物強化采用技術的發展起到巨大的促進作用。

3微生物強化采油技術的優點及應用條件

微生物強化采油技術與其它三次采油方法相比具有以下優點：①注入的微生物和培養基價格便宜，成本低，來源廣，容易獲得，便于應用，可以針對具體的油藏靈活調整微生物配方；②微生物具有自我復制功能，注入到有油藏中的細菌通過生長、繁殖，可以在一個很長的時期內起作用；③幾種機理同時起作用，效果顯著，因此在礦場試驗中往往將具有不同功能的細菌一起注入地下，使它們共同起作用；④設備與注入工藝簡單，與注水驅替注入方式類似，微生物采油礦場試驗不需要大型地面設備，注入工藝也很簡單，因此，施工非常方便，成本低廉；⑤不會對地層產生傷害、引起油和水品質明顯下降，也不會引起明顯的結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生代謝產物，針對性較強；⑦微生物體積小，運移能力強，能進入其它驅油工藝不能觸及到的油層中的死角和裂縫：⑧產物可以降解，不污染環境；⑨可開采各種類型的原油，尤其對重質原油效果優異。微生物生長需要一定的環境條件，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化采油技術，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微生物強化采油技術的研究應用前景

微生物強化采油技術經過半個多世紀的發展已日趨成熟。世界上許多國家都開展了這項技術的研究試驗，大都獲得了比較滿意的增產效果，尤其對于稠油的開采，更是其它方法無法比擬的。我國絕大多數油田都進入了三次采油階段，有一些油田的化學驅油也已經開展了十幾年，產出液含水已經比較高，必須考慮用微生物技術進行采油。同時我國稠油資源分布很廣，地質儲量達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用前景。