微生物采油技术提高采收率机理及影响因素分析

冯虎

摘要：本文对微生物采油技术提高采收率的机理进行分析，并分析总结不同地层因素对微生物提高采收率的影响。关键词：微生物采油；影响因素微生物是指体积极小的动物或植物。微生物中含有各种各样不同种类的酶，不同种类的酶之间可能会发生成千上万种不同的化学反应，这些化学反应中很多都有利于石油的采出。微生物中不同种类的酶之间的化学反应的总和可以称为微生物的新陈代谢作用。微生物的新陳代谢作用可分为三类，第一类是在有氧环境下进行新陈代谢，如黄单胞菌属、假单胞菌属等；第二类是在无氧环境下进行新陈代谢， 如肠杆菌、脱硫弧菌属等；最后一类无论在有氧或无氧环境下都可以进行新陈代谢作用，如节杆菌属，芽孢杆菌属等。而很多微生物新陈代谢过程中利用的主要能源就是碳氢化合物，也就是原油中所富含的化合物。微生物采油技术就是指从地面将微生物注入油层，微生物在油层中进行新陈代谢作用，从而促进石油的采出，提高最终采收率的采油技术。

常见的微生物大致可以分为五种：原生物、藻类、病毒、真菌、细菌。其中原生物体积过小，藻类只有在光合作用下才能进行新陈代谢作用，病毒必须寄生在活细胞内才能存活，所以都不适用于油层环境。真菌虽然可以在油层之中存活，但是真菌的新陈代谢会很大程度受到地层渗透率的限制，所以也不适用于微生物采油技术。而细菌无论生长还是繁殖都适应于油层环境，是目前最适用于提高采收率的微生物。

微生物采油技术的关键和重点在于微生物新陈代谢后的代谢产物对油层中原油移动的影响。而油层环境对细菌新陈代谢作用过程在各个方面都有影响，直接关系到代谢产物对提高采收率的影响。所以， 使用微生物采油技术来提高采收率首先应该考虑油层环境对微生物新陈代谢作用的影响：

1. 油层之中的 PH 值

油层之中的 PH 值通常在 3-7 之间，细菌繁殖并进行新陈代谢作用最适应的 PH 值大约在 7 左右，而且这个范围很小。所以当油层中PH 值在 7 左右就非常适合利用细菌的新陈代谢来提高采收率。

2. 地层温度

在一定地温梯度下，地层温度随地层深度增加而升高。在分析地层温度对细菌新陈代谢作用的影响时应该对不同细菌生长、繁殖、新陈代谢过程所适应的温度有所了解。虽然部分细菌在温度高达 100℃ 之上仍然能够进行繁殖和代谢，但是适用于微生物采油技术中的细菌应该满足可以在极短时间内进行新陈代谢作用并可快速生成代谢产物用于驱油，而大部分细菌正常代谢的温度都不超过 55℃。所以在使用细菌代谢来提高采收率所选取地层的地层温度不宜超过 55℃。

3. 地层压力

在压力小于 300MPa 环境下细菌生长、繁殖、新陈代谢过程并不会受到影响，而油层所处地层压力往往在十几兆帕到几十兆帕之间， 所以地层压力对细菌新陈代谢作用的影响其实并不大，远远小于温度的影响。但不能因此忽视地层压力对微生物采油的影响。因为当压力超过 10MPa 后，压力会对细菌的细胞形态有所影响，压力继续增大， 细菌的形态就会有所改变。形态和大小的改变会影响细菌在油层中的运移，甚至造成细菌堵塞孔喉，降低地层渗透率，影响原油正产运移等一系列问题。

4. 地层水矿化度

地层水中的阳离子对细菌的影响很大。地层水的矿化度如果过高就影响细菌的生存。所以大部分细菌都只能在矿化度极低的环境下才能正常生长、繁殖、代谢。一般地层水中的盐浓度大于0.5%后就会影响细菌的新陈代谢作用。

5. 油层及原油中无用组分

营养物是细菌生存和代谢过程中不可缺少的物质。微生物采油技术中通常选择将含有营养物的营养液与细菌一同注入油层中。这时就需要考虑所注入营养液对原油是否有所影响。如果在不影响原油质量的情况下，将原油中的无用组分或杂质作为营养物来支持细菌生长， 就可以避免注入营养液影响原油质量的问题。所以分析油层环境中无用成分对细菌生长的作用至关重要。

6. 油层中原始细菌

原油本身就含有各种各样的细菌，包括油层之中都有原始生长的细菌。微生物采油技中所注入的细菌与这些油层中的原是细菌是否兼容就成了至关重要的问题。所注入细菌与原始细菌肯定会发生相互作用，而这些作用是否会影响细菌的代谢以及代谢产物对原油运移的影响。所以选取的注入细菌必须要和油层中原始细菌存在共生关系，不影响细菌的正常代谢，并最终提高采收率。

结语

阐述微生物采油技术的原理，综合分析微生物采油的影响因素， 尤其是对各类地层环境综合分析更显得具有实际意义。针对地层环境对微生物采油的影响并提高采收率具有重要的指导意义。

参考文献：

[1] 杨承志.化学驱提高石油采收率[M].北京：石油工业出版社， 1999.

[2] 岳湘安.提高石油采收率基础[M].北京：石油工业出版社，2007.

基金项目：国家科技重大专项“低渗透致密砂岩气藏压裂裂缝及参数优化”（2016ZX05050-009）