浅谈微生物强化采油技术在现代技术中的应用

韩朝阳　田家领

摘要：世界上许多国家都开展了这项技术的研究试验，大都获得了比较满意的增产效果，尤其对于稠油的开采，更是其它方法无法比拟的。

关键词：微生物强化采油技术优点

1微生物强化采油技术简介

微生物强化采油技术是一项科技含量高、发展迅猛的新技术，是现代生物技术在采油工程领域中开拓性的应用，对于高含水和接近枯竭的老油田更显示出其强大的生命力。微生物强化采油技术主要包括两类：一类是利用微生物产品如生物聚合物和生物表面活性剂作为油田用化学剂进行驱油，称为微生物地上发酵提高采收率工艺，即生物工艺法，目前该技术在国内外已趋成熟；另一类是利用微生物及其代谢产物提高采收率，主要是利用微生物地下发酵和利用油层中固有微生物的活力，称为微生物地下发酵提高采收率方法。一般说微生物采油是指利用微生物地下发酵提高采收率的方法。用于采油的微生物可分为油层中固有的微生物和从外部注入的微生物两种。固有微生物中有好氧菌和厌氧菌之分，前者的生长容易分解烃类物质，降低石油质量，而厌氧菌不仅不容易分解烃类，还可以产生有机酸、有机溶剂、气体等，更有利于提高原油采收率。但是由于缺少营养，固有微生物的生长繁殖受到限制，可以向油层中注入微生物培养基促进微生物的生长。可供选择的注入微生物的种类很多，它们可以在地面上培养到有充足的生物量后再注入地层中，从而能更快发挥作用，减少封井时间。微生物强化采油的机理比较复杂，就目前所知可归纳为如下几点：①微生物的生长代谢可以将原油中的重质组分分解为轻质组分，将大分子的烃类转化为低分子量的烃，从而降低原油粘度，使其流动性能得到改善：②微生物在油藏内代谢活动产生的CO₂、H₂、N₂、CH₄等气体能增加油层内部的压力，增强原油的溶解能力，促进原来不连续原油区粘连成片，便于开采；③微生物的生长代谢能促使原油释放出低分子量的醇、脂肪酸、糖脂、生物表面活性剂等，降低油水界面张力，改善原油的流动性能；④微生物代谢产生的生物聚合物可以有选择地堵塞渗透率较高的岩石层，使驱替流体转向渗透率较小的孔隙，提高驱替效果；⑤微生物产生的酸性物质能溶解岩石，改善油层渗流；⑥微生物中的厌氧菌产生的溶剂性产物能溶解石油，降低油水界面张力，使石油从岩石表面释放。利用微生物提高采收率主要有四种方式：一是微生物清蜡和降低重油粘度。微生物清蜡可以代替溶剂的使用和热油处理方法，大多数细菌对蜡质脂肪烃的代谢速度高于对芳香烃的代谢速度，细菌产生的溶剂对近井区域地层也能起到很好的清洗作用；二是微生物选择性封堵地层。把能产生生物聚合物的微生物注入地层，或向地层注入适当的营养液，使微生物在高渗透层内大量繁殖形成生物多糖，可起到封堵高渗透地层的作用；三是周期性注入微生物采油。将微生物、营养液、生物催化剂注入一口生产井内关井一段时间，发酵数天到数周，然后开井生产，经过一段时间的生产，当产量明显下降时，重复上述过程；四是微生物强化水驱。在水驱油藏中开展微生物强化水驱，可有效地提高水驱效率。将菌种和营养液混合而成的微生物处理液由注水井注入地层，处理液被注入水推进通过油层时，微生物代谢作用产生溶剂、表面活性剂、有机酸、气体和繁衍出新细菌，这些代谢产物通过物理、化学作用将岩石孔隙中的原油释放出来，使不能流动的原油以油水乳化液的形式被注入水驱向生产井，从而延长油井寿命。

2微生物强化采油技术在我国发展现状

近几年来，我国先后从美国、加拿大引进微生物产品和微生物采油技术，从多方面来加快我国微生物采油技术的发展。先导性试验的油田增多，推广速度加快。先后在新疆、大庆、扶余、大港、胜利、冀东、辽河、江汉等油田开展了微生物采油技术的推广应用，先导性试验共2000多井次。在1966年，新疆石油管理局就开始利用微生物进行原油脱蜡技术的研究，1986年开展了微生物稠油脱蜡技术的研究工作；进入1990年代以来，加快了微生物采油技术的研究步伐，新型调剖堵水剂——黄原胶的研究已取得实用性成果，开发研究出的新菌种能降低原油界面张力60％，而且能够耐压24MPa。大庆油田开展的菌种配伍性研究，进展十分喜人。辽河油田锦州采油厂1995年率先开展了将微生物处理技术用于针对稠油中胶质、沥青质组分的研究，1996年进入矿场试验阶段，1996～1997年先后在辽河千12块进行微生物吞吐26井次，取得良好效果。扶余采油三厂自1992年6月至1995年5月底在86口井中应用微生物强化采油技术，成功率高达79％，平均提高采油量204％，增产原油近15.4kt。1999年，微生物单井吞吐采油技术在胜利油田6个采油厂实施了77口油井，累计增油11kt，平均单井增油148t，投入产出比1:9以上，取得了良好的经济效益。2003年2月，大庆油田的微生物驱油试验获得成功，在朝阳沟油田实施13口油井，注入微生物菌液24.5t，累计增产原油1428t。2002年5月，我国目前最大吨级(5kt)的微生物采油厂在山东东营动工兴建，这将对我国微生物强化采用技术的发展起到巨大的促进作用。

3微生物强化采油技术的优点及应用条件

微生物强化采油技术与其它三次采油方法相比具有以下优点：①注入的微生物和培养基价格便宜，成本低，来源广，容易获得，便于应用，可以针对具体的油藏灵活调整微生物配方；②微生物具有自我复制功能，注入到有油藏中的细菌通过生长、繁殖，可以在一个很长的时期内起作用；③几种机理同时起作用，效果显著，因此在矿场试验中往往将具有不同功能的细菌一起注入地下，使它们共同起作用；④设备与注入工艺简单，与注水驱替注入方式类似，微生物采油矿场试验不需要大型地面设备，注入工艺也很简单，因此，施工非常方便，成本低廉；⑤不会对地层产生伤害、引起油和水品质明显下降，也不会引起明显的结垢腐蚀或堵塞等问题；⑥微生物只在需要它的地方繁殖并产生代谢产物，针对性较强；⑦微生物体积小，运移能力强，能进入其它驱油工艺不能触及到的油层中的死角和裂缝：⑧产物可以降解，不污染环境；⑨可开采各种类型的原油，尤其对重质原油效果优异。微生物生长需要一定的环境条件，使用微生物采油必须选择适宜的油层条件，如温度、压力、矿化度、pH值、渗透率等，并非所有油层都适宜采用微生物强化采油技术，这也决定了其自身的局限性。其中油层温度以30～50℃为最佳，油层深度最好小于1500m，矿化度最好在10％以下。

4微生物强化采油技术的研究应用前景

微生物强化采油技术经过半个多世纪的发展已日趋成熟。世界上许多国家都开展了这项技术的研究试验，大都获得了比较满意的增产效果，尤其对于稠油的开采，更是其它方法无法比拟的。我国绝大多数油田都进入了三次采油阶段，有一些油田的化学驱油也已经开展了十几年，产出液含水已经比较高，必须考虑用微生物技术进行采油。同时我国稠油资源分布很广，地质储量达16.4亿吨，陆地稠油约占石油总资源的20％以上，这更为微生物采油提供了广阔的应用前景。