淺談微生物采油技術(shù)提高采收率機(jī)理及影響因素

張西子(中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

0 引言

所謂微生物，主要是指體積極小的動(dòng)物或者是植物，在微生物內(nèi)，包含了不同類型的酶，不用類型的酶之間可能出現(xiàn)上萬種不同的化學(xué)反應(yīng)，在該項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)內(nèi)，均有利于采出石油。微生物內(nèi)不同類型的酶之間形成的化學(xué)反應(yīng)被稱之為微生物新陳代謝作用。微生物的新陳代謝作用主要包含了三方面，第一方面，在有氧環(huán)境中實(shí)施新陳代謝，第二則是處于無氧環(huán)境下實(shí)施新陳代謝，最后是不管處于有氧狀態(tài)還是無氧狀態(tài)內(nèi)，都可以起到新陳代謝的作用。這些微生物新陳代謝期間，是以碳?xì)浠衔餅榛灸茉础?/p>

1 微生物采油技術(shù)

微生物采油技術(shù)是指從地面將微生物注入油層內(nèi)，一般是利用微生物在油藏內(nèi)產(chǎn)生的新陳代謝效果，使原油自身的流動(dòng)性發(fā)生變化，在正常采出石油的基礎(chǔ)上提升采收率，將采收技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮到最高。微生物代謝期間形成的生物表面活性劑以及生物乳化劑產(chǎn)生的作用極高，有利于進(jìn)一步提升洗油效率。而且微生物在油層巖石表面生長速度非常快，包含的生物聚合物和菌群在地層孔隙空間內(nèi)占據(jù)的比例極大，生物聚合物大部分屬于多糖，其可以將地層大孔道徹底堵塞，提升注入水波的系數(shù)和驅(qū)油效率。

通過相關(guān)分析來看，經(jīng)常使用的微生物包含了多種類型，分別是原生物、藻類、病菌和真菌以及細(xì)菌等。

(1)原生物自身有著較小的體積。

(2)只有處于光合作用下才可以將藻類的新陳代謝作用體現(xiàn)出來。

(3)病毒寄生在活細(xì)胞內(nèi)才可以存活下去，因此在油層環(huán)境內(nèi)不適合生存。

(4)對于真菌來講，雖然可以在油層內(nèi)正常存活下去，可是真菌自身產(chǎn)生的新陳代謝將會(huì)受到底層滲透率的約束，所以不太適合應(yīng)用微生物采油技術(shù)。

(5)細(xì)菌，不管是處于繁殖狀態(tài)還是生長狀態(tài)中，均適合在油層環(huán)境內(nèi)進(jìn)行生存，這是提高采收率的最佳微生物。

微生物深部調(diào)剖技術(shù)本身有著施工方便、安全性強(qiáng)和無污染的優(yōu)勢，從上個(gè)世紀(jì)九十年代初期開始，我國在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)展開了有關(guān)于微生物調(diào)剖技術(shù)方面的探究和實(shí)驗(yàn)工作，不過對于細(xì)菌大面積繁殖和代謝特征來講，所需的環(huán)境條件比較苛刻，并不適合在高溫高鹽油層條件下，相關(guān)技術(shù)還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步改進(jìn)和創(chuàng)新。

除此之外，微生物采油技術(shù)還是技術(shù)含量極高的一項(xiàng)技術(shù)，除了涉及到微生物在油層內(nèi)的生長、繁殖以及代謝等生物化學(xué)階段之外，還包含了各項(xiàng)物體在油層內(nèi)的轉(zhuǎn)移，在巖石、油、氣相互作用下引起的巖石和水物性改變情況，因此，加大對研究作用機(jī)理的探究力度是非常關(guān)鍵的。

當(dāng)前階段，應(yīng)用微生物采油技術(shù)的關(guān)鍵是微生物新陳代謝以后代謝產(chǎn)物對于油層內(nèi)原油產(chǎn)生的一系列影響，并且油層環(huán)境對于細(xì)菌新陳代謝作用過程的各方面都有著很大程度的影響，其決定了代謝產(chǎn)物在采收率提升方面的作用。所以，要想利用微生物采油技術(shù)提升采收率的話，就必須重點(diǎn)探究油層環(huán)境對微生物新陳代謝產(chǎn)生的作用。

2 微生物提升采收率方式的特征

和以往其他提升采收的方式相比較來看，微生物方式具備以下幾種特征。

(1)微生物主要是以水為主生長介質(zhì)，將質(zhì)量較次的糖蜜當(dāng)成營養(yǎng)，實(shí)施起來非常的方便，可以從注水管線或者是油套環(huán)形空間將菌液直接交換到地層，不需要改造管線或者是添加注入設(shè)備。

(2)因?yàn)槲⑸锾幱谟筒貎?nèi)，可以隨著地下流體自主移動(dòng)，作用范圍和聚合物相比較來看更大一些，注入井內(nèi)后不需要實(shí)施加壓工作，油層也不會(huì)受損，無污染，提升采收率的效果明顯。

(3)微生物有利于解決油井生產(chǎn)期間存在的各項(xiàng)問題，具體表現(xiàn)為解堵、調(diào)剖和防蠟等。

(4)能夠提升采收率的微生物代謝產(chǎn)物，在油層內(nèi)的產(chǎn)生情況利用率非常高，便于進(jìn)行生物方面的講解，有著動(dòng)態(tài)性的生態(tài)特征。

3 探究微生物采油技術(shù)提高采收率影響因素

3.1 地層溫度

溫度是影響因素中最為明顯的一方面，同時(shí)也決定了微生物，當(dāng)處于地溫梯度中，地層溫度本身伴隨著地層深度增加而隨之提升。當(dāng)對地層溫度在細(xì)菌新陳代謝作用影響之下進(jìn)行重點(diǎn)探究期間，必須全面掌握不同細(xì)菌成長、繁殖和新陳代謝過程中適合的溫度情況，合理控制。這是因?yàn)楫?dāng)溫度處于較高狀態(tài)的話，將不利于微生物正常生長，甚至有的情況下還會(huì)導(dǎo)致微生物發(fā)生死亡現(xiàn)象，雖然有的細(xì)菌溫度幾乎達(dá)到了100℃以上，可是依然可以進(jìn)行繁殖以及代謝，不過適合應(yīng)用于微生物采油技術(shù)內(nèi)的細(xì)菌和新陳代謝作用要求相符合，能夠在相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)形成代謝產(chǎn)物，然后應(yīng)用于驅(qū)油。有的情況下，細(xì)菌正常代謝的溫度必須控制在55℃以下，在應(yīng)用細(xì)菌代謝提升采收率所選取地層的地層溫度不可以超出55℃。

3.2 油層中的pH值

當(dāng)pH 太高或者是太低的話，將會(huì)對酶以及各項(xiàng)生物大分子穩(wěn)定性有著直接的影響，從而干擾到生物活性。pH 在微生物中的生命活動(dòng)也有著極大程度的影響，對于不同類型的微生物來講，對于pH 條件提出的要求是不相同的，它們只能處于pH范圍中進(jìn)行健康成長，油層內(nèi)的pH 值一般是介于3～7之間，細(xì)菌繁殖基于新陳代謝作用背景下的pH 值在7左右，處于該項(xiàng)范圍內(nèi)較窄，對pH 條件下的要求可以將微生物對于環(huán)境的適應(yīng)能力體現(xiàn)出來。所以，在油層內(nèi)pH 值在7左右的情況下比較適合使用細(xì)菌的新陳代謝提升采收率。

3.3 油層中所包含的原始細(xì)菌

在注水的油藏地下，往往存在比較穩(wěn)定原微生物生態(tài)系統(tǒng)，由于原油自身包含很多的細(xì)菌，其中涵蓋了原始存在的細(xì)菌。因此，如果使用微生物采油技術(shù)，包含的細(xì)菌與原始細(xì)菌是否共存就成為了至關(guān)重要的問題。對于新注入的細(xì)菌而言，一定會(huì)和原始的細(xì)菌發(fā)生相互作用。而這些發(fā)生的作用可能直接影響到石油的遷移。在原微生物中往往包含有利于石油開采的細(xì)菌，如果利用好這些細(xì)菌群，可以在最大程度上減少微生物對石油儲(chǔ)存環(huán)境的影響，因此，新注入的細(xì)菌需要和原始存在的細(xì)菌可以共生，才不影響細(xì)菌的正常代謝，從而提高石油開采率。

3.4 地層的壓力

如果地層的壓力在300MPa 時(shí)，細(xì)菌的正常生存環(huán)境不會(huì)受到影響，但是，地下油層的壓力往往在十幾MPa 到幾十MPa中間，因此，油層的壓力不會(huì)影響細(xì)菌的正常生存，小于地層溫度對細(xì)菌的影響。然而，卻不能忽視壓力對微生物采油的所造成的影響。如果壓力大于100MPa，壓力過大將會(huì)直接影響細(xì)菌自身的形態(tài)。如果壓力過高，細(xì)菌的形態(tài)將會(huì)由桿狀變成球狀。通過這里可以看出，壓力不會(huì)直接破壞微生物的生存環(huán)境，然而，卻會(huì)直接影響整個(gè)細(xì)菌群的結(jié)構(gòu)，從而會(huì)直接影響整個(gè)微生物的新陳代謝，如果微生物的形態(tài)發(fā)生改變，也會(huì)直接影響石油的開采。在嚴(yán)重的情況下和，還會(huì)導(dǎo)致孔喉堵塞，直接影響原油的開采等，從而影響微生物的采油能力。

3.5 地層水的礦化度

如果地層水所包含的鹽分過大，則會(huì)影響微生物的正常生長，如果處于缺氧并且含磷的環(huán)境，也將會(huì)影響細(xì)菌的正常生長。主要由于地層水中所包含的陽離子會(huì)對細(xì)菌造成很大的影響，此時(shí)，如果地層水的礦化度偏高，就會(huì)直接影響細(xì)菌的正常生存。所以，細(xì)菌僅僅在礦化度相對偏低的環(huán)境下生存。地層水中鹽分的濃度大于0.5%，就會(huì)直接影響細(xì)菌的正常生長。

3.6 油層和原油中的無用成分

在細(xì)菌的正常生長過程中，需要一定的營養(yǎng)物質(zhì)維持生存。而微生物采油技術(shù)是將含有營養(yǎng)物質(zhì)的營養(yǎng)液以及細(xì)菌直接放置到油層。在注入營養(yǎng)液之前，首先考慮到注入的營養(yǎng)液是否影響原油。為此，在不對原油質(zhì)量造成影響的條件下將原油中存在的無用成分當(dāng)作培養(yǎng)細(xì)菌的營養(yǎng)液，重點(diǎn)研究并且分析原油中無用成分對細(xì)菌正常存活造成的影響。

4 結(jié)語

從以上論述來看，伴隨著生物技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，其各項(xiàng)優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)了出現(xiàn)，再加上外形非常小，可以自由活動(dòng)，因此能夠進(jìn)入其他驅(qū)油工藝內(nèi)全面解決各項(xiàng)問題，比如裂縫和死角等。在本篇文章中，主要對微生物采油技術(shù)原理進(jìn)行了重點(diǎn)探究，分析和判斷了影響微生物采油的影響因素，特別是對于各項(xiàng)地層環(huán)境綜合性分析來講，有著極高的作用。