基于油藏工程和反应工程评价微生物提高石油采收率（MEOR）技术

王云

【摘 要】 本篇文章是基于油藏工程和反应过程的基础上，对利用微生物提高石油采收率（MEOR）技术进行评价，重点讨论了通过诱发和增强微生物的活性来提高石油采收率，其中微生物活性指的是微生物和营养物在油藏内部发生化学反应过程中的化学剂，希望通过对该技术评价和研究能够对以后的微生物采油手段提供有用的建议和启发。

【关键词】 油藏工程；MEOR反应工程；微生物活性；石油采收率

所谓MEOR指的是通过提高驱替效率或者是波及的体积效率来增加石油的产量，这个过程是不包含利用微生物增加产量这种方式的。在使用MEOR技术时，要求对物理参数进行慎重的考虑，因为它要解决的是确定目标油藏、油层当中残留的化学剂品以及损耗量和使用量等问题。相比于化学方式提高采收率技术来说，MEOR技术并没有对微生物的各种特性，例如反应的速率、化学数量的计算、微生物反应生成物的浓度等进行定量化，不过在微生物的性能、油藏的各种条件等方面进行定量化是能够实现的。总的来说，MEOR技术是一种回报很高，但是风险也很大的技术，这种技术运用的最终效果如何在于它能不能把剩余的油变成提高采收率所需要的化学剂品。

一、MEOR模型的建立

碳源作为一种含碳化合物，是微生物生长的营养物，它可以来源于外部，通过将其溶解到注入的流体当中，也可以来源于内部，通过生物反应之后产生的剩余油当中。大部分的MEOR技术使用的是外部溶解的碳源，而且在注入油藏流体之后，还要对其进行特殊的培养和处理。我们假设最可行的MEOR方式是将微生物注入到油井当中，然后进行接种，接种完后便关闭井口，通过一定时期的培养和处理，将具有一定营养物的溶液注入到水驱当中。如果我们假定微生物所需要的营养物是在油层当中的剩余油，那么这种假定便具有很好地经济优势和地面工程施工优势。如果微生物在油井当中接种成功之后，一般都会保持静止的状态，但这并不是关键的条件，当微生物和碳源之间反应生出新的化学剂之后，这些化学剂就会跟随着油井中的溶液向油藏推进，使得目的油产出。这种方法比较简单易操作，而且具有重大的意义，它将MEOR这种技术和生物反应结合起来运用到油藏工程当中。

二、MEOR反应工程进行的条件

MEOR反应工程所需要的条件是非常多的，要考虑停留时间和反应时间之间的关系、油藏内部营养物的转化情况、油藏生物反应器中营养物的供应情况、生成的地层气体、生物反应器的尺寸、成长性的生物反应器、移动的反应器、生物反应器对转化效率的限制、油层黏性流体的生产情况等等这些方面，下面对两个主要的条件进行分析。

（一）MEOR反应时间与停留时间分析

如果注入的速度比较慢，那么采油的速度也就随之降低，使得油产的效果比较差，但是从经济的角度来看注入的速度快比慢更好，这就使得这两者之间产生了矛盾，这种矛盾对微生物的反应有更高的要求。要知道，要确保项目的成功，MEOR反应工程中生物反应装备中的反应时间必须小于停留的时间，这里讲的反应时间是指产生达到标准的化学剂所需要的时间。还有就是油层内部的营养物浓度是不会影响产生化学剂的速度的，不过化学剂的产生速度会跟着饱和度的上升而上升。在实际的操作中，其他的条件也会影响微生物的浓度，并且微生物的浓度会在时间和位置的变换中发生相应的变化，但是不管怎么说，注入油井时所需要的停留时间必须大于或者等于反应时间，这个标准的设定将油藏的参数和微生物的参数之间的关系定量化。

（二）油藏中营养物的转化

要知道，所有的生物反应器当中的内部营养物的量是一定的，而内部营养物可以促使微生物生成更大的段塞，一般来说，大的生物反应器需要体积更大的段塞，但是这就使得在油层中建立和延长微生物渗透的距离十分困难。假定生物反应器中的内部营养物的量是不变的，要是随着微生物的不断增加，生物反应器的体积就会不断地变大，最终使用的营养物的量也要随之增加。微生物在油藏中是变化运动的，这就使油井中的油变成了潜在的营养物。在这个过程中，如果不采取内部碳源的方式，而是采取外部碳源这种方式的话，便需要购入相应的碳源，并且将其运送到注入站，这需要一定的成本。

三、MEOR技术实施的条件运用

（一）实验探究

现今的很多实验都是关注微生物的孔隙物质在油藏中的移动、生长和生物反应等方面，却没有对其进行矿场的实验当中。如果将生物反应器的反应速率、反应所产生的物质量、生成物的浓度以及碳源注入油藏中并且关闭井口与石油采收率之间的关系等作为实施的条件，运用到预测MEOR矿场实验当中是不可行的，不过可以将岩心驱的结果运用到推算微生物和碳源之间的化学计算还是可以的，并且可以将化学计算作为矿场扩大的前提，对于估算段塞体积大小以及其驱油能力高低具有很强的指导性。

（二）油藏工程探究

前面提到，把微生物和相应的营养物注入到油藏中，可以使微生物和营养物之间发生反应，从而生成新的物质，这些物质便会跟随着油井内部溶液的移动而移动，对段塞进行推进，使得驱油效率和体积效率得到极大地提升，最终提高了石油采收率，不过很少有矿场使用MEOR这种技术。由于微生物的快速生长，产生的生物膜就会塞住了岩石孔隙，这就使得油藏的渗透率大大下降，从而提高了波及体积效率。这个比MEOR简单，因为在这个过程中并没有相应的化学剂产生。

（三）微生物增加产量的方法

我们这里所说的增加产量和提高采收率的概念时不同的，增加产量指的是能够更快地采收到一样数量的石油。在实际的操作中，一些增加产量的方法是为了减少地层伤害，而其他的增加产量方法主要关于微生物和石油之间的反应。一般来说，停留的时间取决于采收的速度，就像MEOR停留的时间取决于注入水溶液的速度。微生物和石油之间的反应作为了增加产量的重要方法，虽然和MEOR实施的不同，但是也有极限反应的情况出现。不过具体的技术还没有应用到微生物增加产量方法中。

四、结束语

總的来说，MEOR技术是一种高回报，但是又有高风险的技术，通过MEOR可以将剩余油中的潜在的碳源，这时未来经济发展的一个重要前景，在这种形势下，MEOR在矿场的使用成本和化学方法相比更加接近水驱。把微生物的反应工程和油藏工程进行结合所产生的概念，有利于促使油藏的特点、运行的情况以及微生物的性能之间的定量化，不过当今的技术水平还不能够准确地说明如何利用这些条件来评价MEOR实际实施的情况。

参考文献：

[1]郑承纲.微生物提高采收率技术研究[D].中国科学院研究生院（渗流流体力学研究所）2010

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[4]任红燕.油藏原位与实验室模拟系统中的微生物分子生态学研究[D].上海交通大学2011

[5]郑承纲.微生物提高采收率技术研究[D].中国科学院研究生院（渗流流体力学研究所）2010