硝酸鹽還原菌提高原油采收率

譚攀（長江大學化學與環境工程學院， 湖北 荊州 434023）

硝酸鹽還原菌提高原油采收率

譚攀
（長江大學化學與環境工程學院， 湖北 荊州 434023）

為了滿足不斷增加的石油需求，本文介紹了一種新的微生物提高原油采收率的方法。通過注入硝酸鹽，激活油藏中的反硝化細菌的生長，改變油藏中的微生物群落結構，從而提高原油采收率。隨著對生物競爭理論更深入的研究，注入硝酸鹽激活油藏中的反硝化細菌而提高原油采收率將具有更大的潛力。

MEOR；硝酸鹽

0 引言

眾所周知，油藏經過傳統的開采后，約有三分之二的原油未被開采出，這是由于原油的粘度、滲透性和油水相之間較高的界面張力等。而微生物提高原油采收率（MEOR）可以幫助傳統的開采技術達到預期效果。

1 MEOR技術

MEOR技術是指通過利用微生物的代謝活動及其代謝產物作用于油藏和油層流體，提高原油采收率的一系列技術的統稱。在MEOR過程中，一些特別的微生物可以產生生物表面活性劑，以降低界面張力而提高原油的乳化性和流動性等。微生物采油技術具有成本低、適應性強、工藝簡單、對產層無傷害和無環境問題等優勢，是繼熱力法采油、混相驅、化學驅之后的第四類提高采收率技術［1］。

2 硝酸鹽還原菌提高原油采收率

①近些年許多學者提出了生物競爭理論，認為體系中加入NO3-是激活了油藏中天然存在的硝酸鹽還原菌（NRB），改變了油藏中的微生物群落結構。硝酸鹽還原是無氧或微氧條件下，微生物進行的硝酸鹽呼吸，即以NO或者NO代替O2作為電子受體進行新陳代謝，這個過程被稱為反硝化作用。而其代謝產物主要是氣態的N2O、N2和生物表活劑［2］。

②眾所周知，微生物提高原油采收率是因為：a.改變地層的滲透性以提高注水效率； b.生產生物表面活性劑以降低表面和界面張力； c.改變潤濕性； d.生產的聚合物的表面活性劑使原油更具流動性；e.生產低分子量羧酸使巖石溶解；f.生成的氣體以增加地層壓力；g.減少油的粘度。

朱洪波等人研究了在厭氧環境、注入硝酸鹽以及添加二價鐵離子條件下，油藏中的本源微生物提高原油采收率。在上述條件下，硝酸鹽作為唯一的電子受體，微生物生長代謝時，使可溶性礦物質離子Fe2+沉淀為不溶的鐵氧化物。這些穩定的礦物質改變了層流系統中的水力學變化，使巖石層中孔隙受到束縛以及孔喉直徑減少，從而降低了高滲透區的滲透性以及使獨特性的流體分布均質化。該研究證明了通過激活NRB在鐵離子和硝酸鹽條件下代謝（NDFO）產生鐵礦物沉淀，導致層流系統的水力學變化。在該情況下，模擬柱系統的總的油回收率顯著增強，此外，在處理模擬柱時觀察到氮氣小氣泡的產生。由于其在油中的混溶性，N2降低原油的粘度，使之更無粘性。因為廉價和無腐蝕性，N2已經長期被成功地用作注入流體提高采收率［3］。

③但是近些年對這些機理的研究表明，降低界面張力、改變潤濕性主要的是能提高采收率。當產物生物表活劑降低界面張力從初始的29或者32Mn/m到3.2或者2.8Mn/m時，原油采收率能增加4%到38.5%v/v。這足以表明產物生物表活劑改變潤濕性以提高剩余油的流動性的能力［4］。而在Marcio等人的研究中，當界面張力急劇減小時，硝酸鹽的消耗也急劇增多，這就表明硝酸鹽作為營養源以及補充的電子受體在MEOR中發揮重要作用［5］。

3 結語

在采油過程中，注入硝酸鹽激活了油藏中天然存在的反硝化細菌，改變了油藏中的微生物群落結構。這些反硝化細菌在還原硝酸鹽的過程中，與SRB競爭電子供體（有機碳源），不僅改變了地層的滲透性，提高了注水的波及效率，并且代謝的生物表活劑降低了原油的界表面張力，降低了原油的粘度，從而提高了原油采收率。隨著對生物競爭理論更深入的研究，注入硝酸鹽激活油藏中的反硝化細菌而提高原油采收率將具有更大的潛力。

［1］李希明，等.微生物采油技術研究［J］.油氣采收率技術，1997，4（1）：1-10.

［2］鄭承綱.微生物提高采收率技術研究［D］.中國科學院滲流流體力學研究所，2010.6.4.

［3］Hongbo Zhu et.al.Applicability of Anaerobic Nitrate-Dependent Fe（II） Oxidation to Microbial Enhanced Oil Recovery （MEOR）［J］.Environ.Sci.Technol.2013，47：8970-8977.

［4］Sarafzadeh，P.，Hezave，A.Z.，Ravanbakhsh，M.，Niazi，A.，& Ayatollahi，S.（2013）.Colloids and Surfaces B： Biointerfaces，105：223-229.

［5］Marcio et.al.Effects of Nitrate Injection on Microbial Enhanced Oil.Recovery and Oilfield Reservoir Souring［J］.Appl Biochem Biotechnol 2014，174：1810-1821.