微生物采油機理及應用

1、微生物采油機理及應用、隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展， 能源的生產(chǎn)與供求矛盾越發(fā)突出，石油作為工業(yè) 發(fā)展的命脈，由于其儲量的有限性，使得人們對它的研究和關注程度遠勝于其它能源。尋找有效而 廉價的采油新技術一直是專家們不斷探索的問題。有資料表明我國原油開采采出率僅有30%左右，遠低于發(fā)達國家50%-70%的采出率， 高粘、高凝和高含臘的膠質(zhì)瀝青油藏為原油的開采帶來諸多困難， 而新型微生物采油系列產(chǎn)品對“三高” 油藏的開發(fā)具有較強的針對性，能使采出率大幅度提高。定義微生物采油技術是一項利用微生物在油藏中的有益活動來提高石油產(chǎn)來提高石油產(chǎn)量的三次采油技術。將地面分離培養(yǎng)的微生物菌液和營養(yǎng)液注入油層 ,或單獨

2、注入營養(yǎng)液激活油層內(nèi)微生物 ,使其在油層內(nèi)生長繁殖 ,產(chǎn)生有利于提高采收率的代謝產(chǎn)物 ,以提高油田采收率的方法。微生物采油是技術含量較高的一種提高采收率技術 ,不但包括微生物在油層中的生長、繁殖和代謝等生物化學過程 ,而且包括微生物菌體、微生物營養(yǎng)液、微生物代謝產(chǎn)物在油層中的運移 ,以及與巖石、油、氣、水的相互作用引起的巖石、油、氣、水物性的改變【7】。同時，微生物在油層中生長代謝產(chǎn)生的氣體，生物表面活性物質(zhì)，有機酸，聚合物等物質(zhì)，這些微生物的代謝產(chǎn)物通過降低原油表面張力和粘度 ,可提高巖石孔隙介質(zhì)中原油的流速 ,增強洗油和驅(qū)油效果 ,提高原油采收率。來提高原油采收率的一種方法2。機理微生物的

3、采油機理是什么？在大量研究的基礎上 , 一般認為可能的機理有下幾點：(1) 微生物生長代謝能降解原油的重組分變成輕組分 , 產(chǎn)生的 CO2、 H2、 N2、 CH4 等氣體增加油層壓力 , 并降低原油的黏度 , 使其流動性變好。(2) 微生物生長代謝產(chǎn)生能促使油釋放的代謝產(chǎn)物 , 如低分子量的醇、有機物、生物表面活性劑等 , 使油水界面張力降低 , 從而使原油從巖石中釋放出來;(3) 微生物代謝產(chǎn)生的生物聚合物可控制液體流動 , 或者形成選擇性封堵: (4) 溶劑性產(chǎn)物可溶解原油 , 生成的 CO2、 H2、 CH4 等小分子產(chǎn)物可起到溶解驅(qū)油的作用。從已知的采油機理可知微生物提高采油率是一種

4、多用途的技術 , 應用該技術可以解決原油滲透率低、掃油效率低、流度比不利、氣錐進、水錐進、圈閉漬及結蠟結垢等問題，具體到各種工藝 , 微生物采油的機理又有所不同 , 不同的工藝設計可以解決不同領域的問題 , 這給油田操作者提供了廣泛而多樣的選擇3 。5. 2采油微生物產(chǎn)物分析采油微生物代謝產(chǎn)物及其分析是研究微生物采油機理研究的重要理論基礎 , 包木太總結了以烴為碳源的采油微生物在模擬油藏條件下的主要代謝類型和對油藏的作用的基礎上 ,概括了采油微生物代謝產(chǎn)物的定性和定量分析方法 (短鏈有機酸分析 -衍生化法、等速電泳法等 )和生物表面活性劑樣品的提取和分析方法 (軸對稱液滴分析法、快速液滴破裂實

5、驗法、直接薄層色譜法等) 以及生物氣分析和有機物分析 ,同時指出了進一步詳盡的研究采油微生物代謝產(chǎn)物對微生物采油機理的研究和不同類型油田的技術應用的意義。微生物采油的方法及其優(yōu)點：微生物采油基本方法廣義地說主要包括兩大類: 一類是利用微生物產(chǎn)品如生物聚合物和生物表面活性劑作為油田化學劑進行驅(qū)油 , 稱為微生物地上發(fā)酵提高采油率工藝 , 即生物工藝法 , 目前該技術在國內(nèi)外已趨成熟; 另一類是利用微生物及其代謝產(chǎn)物提高采油率 , 主要是利用微生物地下發(fā)酵和利用油層中固有微生物的活動 , 稱為微生物地下發(fā)酵提高采收率方法 。狹義地說微生物采油是指利用微生物地下發(fā)酵提高采收率方法 。該方法與其他三次

6、采油方法相比具有以下優(yōu)點: (1)成本低廉，微生物采油技術施工簡單 ,費用低 ,在無需改動管柱和修建大型地面設施的條件下 ,即可完成施工。在低滲透油田具有良好的應用前景 ,經(jīng)大慶油田和克拉瑪依油田現(xiàn)場實驗 ,投入和產(chǎn)出比可達 1 24。 (2)本質(zhì)解決原油的高粘性。相比其它方法暫時降低原油的高粘性 ,微生物采油技術可從本質(zhì)上解決原油高粘性的問題 ,即選擇性的將原油中的長鏈烴等重組分降解 ,轉(zhuǎn)化為有機酸、多糖等可作為表面活性劑物質(zhì) ,同時產(chǎn)生物氣增加地層壓力。 (3)環(huán)境友好。微生物采油不污染破壞油層 ,可在同一井中多次使用 ,且微生物的產(chǎn)物具備生物降解功能 ,作為解堵劑時也不會導致環(huán)境污染問題

7、 (4)無聚驅(qū)后堵塞問題 （5）聚合物驅(qū)油后會仍有大量的剩余油殘留在低滲透層中，切油層中滯留的聚合物還會給后續(xù)的驅(qū)油帶來負面的影響，而使用微生物驅(qū)油無此問題，并且可將導致堵塞的聚合物分解?！?】 4 微生物采油方法的局限性及采油中存在的問題微生物采油方法也有其自身的局限: (1) 對于高溫 ( > 89 ) 或高含鹽量 ( > 10 %) 的地層通常不能適用; (2) 營養(yǎng)基中有時含有一定量的重金屬離子 , 可能對微生物有負作用; (3) 需進行實驗室配伍性試驗以及合理的工程設計 , 其采油機理尚未完全探明證實; (4) 對特定油層的最佳微生物應用工藝尚在建立之中; (5) 油田應

8、用的篩選標準仍需不斷改進; (6) 能可靠預測現(xiàn)場過程的地層模擬技術尚未開發(fā) 1微生物在井下的出現(xiàn)對石油開采既有有利的一面 , 又有不利的一面 , 具體地說不利方面有: (1某些細菌能產(chǎn)生粘性滲出液即菌膠團 , 堵塞地層(2) 鋼套管、油管及泵受到硫酸鹽還原菌產(chǎn)生的腐蝕性化學物質(zhì)的侵蝕 , 能使低硫原油性能變壞; (3由于硫酸鹽還原產(chǎn)生的 H2S在地層中與鐵反應生成硫酸亞鐵黑色沉淀 , 經(jīng)常堵塞污染生產(chǎn)管線; (4有些微生物能導致用于 EOR工藝的化學劑降解李風 華。 發(fā)展 目前 ,國外分離得到的自然采油菌主要有假單胞菌、芽孢桿菌、微球菌、棒桿菌、分歧桿菌、節(jié)桿菌、梭菌、甲烷桿菌、擬桿菌、熱厭

9、氧菌等。采用基因工程學方法培育出的非天然存在的自然菌用于微生物采油即基因工程采油菌?；蚬こ叹軌蚋鶕?jù)某種目標而進行培養(yǎng)，因此其往往具有獨特的性能如耐高溫、富產(chǎn)酸、富產(chǎn)表面活性劑等，能夠增強微生物與原油的作用效果。 我國對微生物采油技術的研究始于 20世紀 60年代 ,進入 20世紀 80年代以后對該項技術的研究和現(xiàn)場試驗工作逐漸活躍起來 ,取得了很多可借鑒性的工作 ,個別研究成果也達到了國際先進水平。 5. 3微生物驅(qū)油的數(shù)學模型國外對微生物提高采收率的數(shù)學模型和數(shù)值模擬的研究始于20世紀80年代末和90年代初,) 隨后許多學者相繼發(fā)表了有關的研究結果以及相應的數(shù)學模型，這些模型多以黑油模型

10、為基礎，引入微生物生長方程，運移方程和滲透率變化方程。雷光倫 在參考國外微生物驅(qū)油數(shù)學模型和分析研究微生物驅(qū)油過程及機理基礎上 ,首次提出了國內(nèi)較完整的微生物驅(qū)油數(shù)學模型 ,是一個三維、三相、多組分產(chǎn)物與底物的微生物驅(qū)油數(shù)學模型 ,可計算微生物生長、運移和濃度分布等。經(jīng)初步計算結果表明 ,計算值與實驗值基本一致。鑒于微生物采油技術在我國的研究和應用現(xiàn)狀 ,為了促進該技術短時間內(nèi)能在油田開發(fā)中形成生產(chǎn)能力 ,最終實現(xiàn)微生物采油技術的產(chǎn)業(yè)化,今后主要的研究工作應包括 :建立采油微生物評價指標體系與評價標準 ;在此基礎上分別確定稠油油藏、高含水油藏、聚合物驅(qū)后油藏等不同油藏條件的采油微生物評價指標體

11、系與評價標準 繼續(xù)進行采油微生物菌種篩選與培養(yǎng) ,建成具有初步規(guī)模的中國采油微生物菌種庫 ;運用現(xiàn)代生物工程技術 ,對我國開發(fā)采油微生物工程菌的技術與經(jīng)濟及環(huán)境問題做出可行性評價 ;建立針對油藏條件確定采油微生物菌種的計算機專家系統(tǒng) ,實現(xiàn)微生物采油油藏篩選與菌種庫后選菌種匹配的智能化 ,完成采油微生物與油藏適應性的研究?！?】微生物采油技術應用領域及發(fā)展趨勢（1） 應用領域,微生物采油技術的應用領域十分廣泛，綜合概括起來如下：單井增產(chǎn)措施，微生物提高采收率驅(qū)，清蠟，改善粘度，控水，改善重油（2） 發(fā)展趨勢：由于微生物采油技術的綜合性，復雜性和多學科行，其研究工作將出現(xiàn)出現(xiàn)學科聯(lián)合的現(xiàn)象，進一

12、步加強微生物作用下水-油-巖的互相作用及其規(guī)律的研究，徹底查清不同地層條件下微生物提高原油采收率的機理，拓寬并完善微生物采油技術的篩選標準。建立完善的用于微生物驅(qū)油的菌種庫。而采油微生物菌種評價，代謝產(chǎn)物分析，微生物驅(qū)油數(shù)值模擬技術的發(fā)展，將使微生物采油的經(jīng)濟型得到進一步的證明?！?】 微生物直接驅(qū)油機理：1 產(chǎn)生的表面活性物質(zhì)將水驅(qū)條件下的不能流動的殘余油乳化，增加原油流動性。2 改變巖石表面潤濕性，使油膜從巖石表面剝離，成為流動相。3 生物氣溶于原油降低其黏度，原油在生物氣泡表面向前滑動而降低滲流阻力。該技術適用于豐產(chǎn)期過后的油井，這類油井經(jīng)過第一階段的自噴，第二階段的抽油之后，在顆粒接觸的縫隙角隅處仍然存在有大量的殘余油。1本源微生物菜油技術的原理和應用 常彥斌 科技資訊 2006 132微生物菜油增產(chǎn)機理及應用 談士海 油氣井測試 2003