微生物采油建設(shè)可行性策劃書

微生物采油可行性報(bào)告1．概述1.1石油開采石油是一種復(fù)雜的烴類混合物，這些烴類可能以氣態(tài)、液態(tài)或者瀝青質(zhì)的固態(tài)存在，它一般在地下的沉積巖層中存在，液態(tài)烴俗稱為原油，它存在于儲(chǔ)油巖層的孔隙中，孔隙的大小不同，因而開采時(shí)的難易程度也有所不同。在沒有外壓的情況下，孔隙中的原油很難溢出。常規(guī)的一次采油是油井建成之后，靠地層壓力將原油壓至地面，能開采出原油量的30%左右；二次采油需加壓、注水、注汽等，靠水或氣體的流動(dòng)將油從油井驅(qū)至地面，能獲得總儲(chǔ)量的10％~20％，剩余在油藏中的石油由于吸附在巖石空隙間難以開采，因此需要用新的方法將其開采出來，這就需要三次開采油。三次采油的主要機(jī)理是降低原油黏度，或增加注入水的黏度，縮小油水之間的黏度差，控制水的流動(dòng)性，提高驅(qū)油面積，從而提高原油的采收率。常規(guī)的三次采油方法有：熱驅(qū)，蒸汽驅(qū)油，化學(xué)驅(qū)油（包括表面活性劑驅(qū)油和聚合物驅(qū)油）以及微生物采油。常規(guī)的化學(xué)驅(qū)動(dòng)費(fèi)用都比較昂貴，而微生物采油隨著生物技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)向著經(jīng)濟(jì)開采原油的目標(biāo)邁出第一步。利用微生物開采枯渴的油層是目前最經(jīng)濟(jì)的方法，應(yīng)用這種方法不僅可以開采出流動(dòng)的原油，而且可以開采出不動(dòng)的石油，并能使枯渴井延長壽命。多年以來的研究證明：微生物采油是一種最有前途的強(qiáng)采方法。1.2微生物采油技術(shù)概述微生物采油技術(shù)，即微生物提高原油采收率技術(shù)（microbialenhancedoilrecovergMEOR），是通過將篩選的微生物注入油藏，利用微生物在油藏中的有益活動(dòng)，微生物的代謝產(chǎn)物與油藏中液相和固相的互相作用，對(duì)原油/巖油/水界面性質(zhì)的特性作用等，改變?cè)偷哪承┪锢砘瘜W(xué)特征，改善原油的流動(dòng)性質(zhì)，從而提高原油采收率的綜合性技術(shù)。采油微生物代謝過程中除了產(chǎn)酸，生物表面活性劑和氣體等代謝產(chǎn)物外，還產(chǎn)生聚合物和有機(jī)溶劑等，所有這些代謝產(chǎn)物都能在不同程度上以不同方式作用于地層原油，改善原油的性質(zhì)，以利于原油的開采，微生物采油技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，逐漸成為目前國內(nèi)外發(fā)展迅速的一項(xiàng)提高原油采收率技術(shù)，也是21世紀(jì)一項(xiàng)高新生物技術(shù)。廣義地說，微生物采油方法主要包括兩大類：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(xué)劑進(jìn)行驅(qū)油，也稱為微生物地上發(fā)酵提高采油率。目前該技術(shù)在國內(nèi)外已趨成熟；另一類是利用微生物及其代謝物提高采油率，主要是利用微生物地下發(fā)酵提高采收率。狹義上得微生物采油技術(shù)就是指利用微生物地下發(fā)酵提高采收率方法。本報(bào)告也將就后者進(jìn)行重點(diǎn)分析。微生物采油（即地下發(fā)酵發(fā)）是直接將微生物注入到油層，將儲(chǔ)油巖層作為一個(gè)巨大的發(fā)酵罐，在其中生長繁殖，代謝出對(duì)提高采收率有用的代謝產(chǎn)物或進(jìn)行原油改良，從而提高原油采收率得方法。與其他提高采收率的方法相比，微生物采油技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)；一、施工成本低，二、施工工藝簡單，操作方便，操作方式靈活多變，容易控制，三、具有不損壞地層，可反復(fù)使用，易生物降解，不易污染環(huán)境的生態(tài)學(xué)優(yōu)勢(shì)，四、增產(chǎn)效果持續(xù)時(shí)間長，五、使用范圍廣。2．微生物采油技術(shù)的現(xiàn)狀及前景微生物采油自20世紀(jì)20年代被提出后，由于受到多種因素的限制，發(fā)展一直很緩慢，20世紀(jì)20年代世界石油危機(jī)后，各國加速了對(duì)細(xì)菌采油的研究。最近幾年國外研究微生物采油的大學(xué)越來越多，許多大石油公司以及獨(dú)立的高科技實(shí)驗(yàn)室也在進(jìn)行研究和開發(fā)，并取得許多可喜的成果。在采油微生物研究初期，主要側(cè)重于菌種的篩選，菌種的性能評(píng)價(jià)，室內(nèi)模擬試驗(yàn)，礦廠應(yīng)用試驗(yàn)與提高原油采收率的研究。微生物采油技術(shù)在廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，其深入研究主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是微生物采油技術(shù)與礦廠工程學(xué)的深入研究；二是石油微生物菌種的生物學(xué)特性的基礎(chǔ)研究。為了給微生物采油技術(shù)提供性能優(yōu)良的菌種，采油微生物菌種的基礎(chǔ)研究十分活躍，主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面：微生物生理學(xué)研究，石油微生物遺傳學(xué)研究，者熱菌，耐溫菌的基礎(chǔ)研究，石油微生物酶的研究，石油微生物的分類鑒定。目前大部分微生物采油現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)均是含蠟量高的輕質(zhì)油中進(jìn)行的，而膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高的黏油微生物缺乏足夠的資料。顯然，原油黏度越高，通過微生物生命活動(dòng)降低其黏度，增加其流動(dòng)性也越困難。目前，高黏油微生物采油技術(shù)報(bào)道極少，高黏油的微生物開采現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)層有成功報(bào)道，但為數(shù)不多。高膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量也給高黏油的微生物開采帶來了不少困難，但是通過篩選高黏油優(yōu)良菌種，進(jìn)行高黏微生物開采礦場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，探討高黏油微生物采油機(jī)理，是目前世界上亟待解決的一項(xiàng)技術(shù)難題。3．可行性分析3．1微生物采油的機(jī)理微生物采油利用以蠟為碳源的耐氧厭氧菌對(duì)原油的作用和在此過程中所產(chǎn)生的輕組分及代謝產(chǎn)物——有機(jī)酸、醇和表面活性劑來改善原油的流動(dòng)性、改善油水、界面狀況和流動(dòng)關(guān)系，以增加油井產(chǎn)油量，提高油田開發(fā)效果，通過細(xì)菌對(duì)地層的直接作用，以及細(xì)菌產(chǎn)生的各種代謝產(chǎn)品對(duì)油層的作用，可以提高原油的采收率。細(xì)菌對(duì)油層的作用方式主要有以下幾種。3.1.1微生物的直接作用通過在巖石表面上的生長繁殖，占據(jù)孔隙空間，用物理方法驅(qū)出石油，改變碳?xì)浠衔锏酿s分。微生物能黏附則巖石表面，在油膜下生長，最后把油膜推開，使油釋放出來。3.1.2改變?cè)偷慕M成通過降解原因，使其變成低黏的原油。微生物以石油中正構(gòu)烷作為碳源而生長繁殖，從而改變了原油的碳鏈組成，使原油黏度降低而變得容易流動(dòng)。微生物不斷老化，改變了石蠟其原油的物理性質(zhì)，影響了原油液或固相的平衡，降低了石蠟其原的臨界溫度和壓力。微生物的增加能大大減少儲(chǔ)存、井眼和設(shè)備表面原油石蠟的溫度和壓力。微生物生長時(shí)釋放出的生物酶，可降解原油，使原油碳鏈斷裂，高碳鏈原油變?yōu)榈吞兼溤?，使重組分減少，輕質(zhì)組成增加，凝固流和黏均可降低。不僅改善原油在油層中的流動(dòng)性，而且會(huì)使原油層質(zhì)得到改善。3.1.3改變?cè)偷尿?qū)油環(huán)境3.1.3.1生物表面活性劑提高采收率微生物所產(chǎn)生的表面活性劑會(huì)降低油水界面張力，減少水驅(qū)油主管張力，提高驅(qū)替毛管數(shù)。同時(shí)生物表面活性劑會(huì)改變油藏巖石的潤濕性，從親油變成親水，使吸附在巖石表面上的油膜脫落，油藏成余飽和度降低，從而提高采收率。3.1.3.2生物氣提高采收率大多數(shù)微生物在代謝過程中都產(chǎn)生氣體，如CO2，H2，CH4等。這些氣體能夠使油層部分增壓并降低原油黏度，提高原油流動(dòng)能力；溶解巖石中的碳酸鹽，增加滲透率；使石油膨脹，其體積增大，有利于驅(qū)出原油，增加產(chǎn)量；同時(shí)氣泡的賈敏效應(yīng)還會(huì)增加水流阻力，提高注入水波及體積。3.1.3.3產(chǎn)生酸及有機(jī)溶劑提高采收率微生物產(chǎn)生的酸主要是相對(duì)低分子質(zhì)量的有機(jī)酸（甲酸、丙酸），也有部分無機(jī)酸（硫酸）。它們能溶解碳酸鹽，一方面增加孔隙度，提高滲透率；另一方面，釋放二氧化碳，提高油層壓力，降低原油黏度，提高原油流動(dòng)能力。產(chǎn)生的醇，有機(jī)酯等有機(jī)溶劑，可以改變巖石表面性質(zhì)和原油物理性質(zhì)，使吸附在孔隙巖石表面的原油被釋放出來，并易于采出地面。研究結(jié)果表明，微生物作用原油主要產(chǎn)生乙酸、丙酸，另外還有其他幾種短鏈有機(jī)酸。與此同時(shí)，微生物還產(chǎn)生兩種未知醇類，這些都是微生物在發(fā)酵原油過程中的代謝產(chǎn)物，它們有利于改善原油黏度，類似輕度酸化，增加巖石孔隙度，從而提高原油量。發(fā)酵液中的有機(jī)酸分析表明，細(xì)菌的生命活動(dòng)加速了石油的分解，它能代謝石油烷烴而產(chǎn)生脂肪酸，隨著發(fā)酵時(shí)間的增長，有機(jī)酸含量也同時(shí)增加。經(jīng)細(xì)菌發(fā)酵過的發(fā)酵液，PH明顯下降，一般可將發(fā)酵液的PH由7.0降低到6.0~5.5。3.1.3..4生物聚合物提高采收率微生物在油藏高滲透區(qū)生長繁殖及產(chǎn)生聚合物，能夠有選擇地堵塞大孔道，增大掃油系數(shù)和降低水油比。在水驅(qū)中增加水的黏度，降低水相的流動(dòng)性，減少指進(jìn)和過早的水淹，提高波及系數(shù)，增大掃油效率。在地層中產(chǎn)生的生物聚合物，能在高滲透地帶控制流度比，周整注水油層的吸水剖面，增大掃油面積，提高采收率。3.1.4綜合作用（表1）表1

微生物代謝產(chǎn)物對(duì)油層的作用微生物代謝產(chǎn)物對(duì)油層的作用溶劑

表面活性劑

酸

氣體

生物量

聚合物

3．2.微生物采油的應(yīng)用方案3.2.1單井周期注入微生物采油單井周期注入法，又稱單井吞吐法。為了提高低產(chǎn)油井的產(chǎn)量，需要將所篩選的采油微生物和其培養(yǎng)液、營養(yǎng)液從單口采油井高壓泵入油層；關(guān)井?dāng)?shù)日成數(shù)周，使微生物在油層中生長繁殖，并產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，微生物可運(yùn)動(dòng)到油井周圍直徑10m左右的儲(chǔ)油巖層；通過微生物及其產(chǎn)物的作用，疏通被堵塞的油層孔隙通道，增加原油的流動(dòng)性，提高原油的采收率。關(guān)井時(shí)間視微生物的生長繁殖情況而定，這主要取決于油層的溫度。開井后，采油微生物可被反排出來，故稱單井吞吐法。周期性的微生物采油，增油期維持時(shí)間較短，一般為半年或數(shù)月。為了保持高產(chǎn)，待采油量降低后，需要再次循環(huán)注入采油微生物，有一定局限性。在同一地區(qū)重復(fù)進(jìn)行了周期性注入時(shí)常出現(xiàn)生物凈化作用。周期性微生物采油機(jī)理見圖1。微生物單井吞吐采油的選井應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。①產(chǎn)能低，滲透率低的油井不適應(yīng)單井吞吐。②易出砂井，不宜采用單井吞吐。③黏土含量高的油層不宜采用。④高溫、高壓井不宜采用微生物開采。微生物注入量，注入周期確定要合理。菌液用量與處理頻率是否是最佳最優(yōu)，是影響經(jīng)濟(jì)效益的重要因素，應(yīng)根據(jù)具體情況調(diào)整，一般不宜超過六輪。微生物單井吞吐采油應(yīng)在含水70%~90%時(shí)進(jìn)行，有利于微生物生存、繁殖。微生物單井吞吐是小斷塊，連通狀況差，地層溫度低的“土豆”油藏的很好的增產(chǎn)措施。3.2.2微生物驅(qū)油微生物驅(qū)油是指將篩選到的采油微生物與其營養(yǎng)物從注水井高壓泵入儲(chǔ)油層。微生物隨注入水在油層內(nèi)遷移，直至運(yùn)動(dòng)到儲(chǔ)油層深部。微生物在油層內(nèi)生長繁殖，并產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物。細(xì)胞和代謝產(chǎn)物分別作用于原油，發(fā)揮出各自的驅(qū)油功能，降低原油黏度，增加原油的流動(dòng)性。驅(qū)替原油從油井中采出，從而提高原油采收率。微生物驅(qū)油是所有的微生物采油方法中真正提高原油采收率并且效果最好，顯效最長的微生物顯油技術(shù)。

微生物驅(qū)替原油機(jī)理見圖2。篩選采油所用微生物菌種的一般方法步驟見圖3。取樣現(xiàn)場(chǎng)厭氧富集菌落

試驗(yàn)裝置

富集裝置加壓加壓微生物篩選溫度

壓力

礦化度

產(chǎn)物

油分散體驅(qū)油

微型填礦柱

油氣高溫高壓

放大巖樣試驗(yàn)MEOR巖芯試驗(yàn)結(jié)果

機(jī)理研究結(jié)果

油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)第一步是現(xiàn)場(chǎng)取樣，從準(zhǔn)備用微生物處理的油藏原油、水中分離菌中。從油藏中分離出的微生物應(yīng)用與其油層條件類似的油藏效果較好。第二步是厭氧富集。從現(xiàn)場(chǎng)采集的油、水樣品裝入加壓厭氧的菌管中或試驗(yàn)裝置、富集裝置中進(jìn)行樣品富集厭氧培養(yǎng)。

第三步是微生物篩選。將厭氧的培養(yǎng)物置于將進(jìn)行微生物處理的油藏條件下，考慮新黏試驗(yàn)，從中篩選適于油藏條件的微生物。然后進(jìn)考察菌種與注入水的配伍性。取污水處理站及注水井的水樣，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，觀察注入水對(duì)菌株的傷害，選擇抗傷害能力強(qiáng)的菌株。注入水對(duì)菌體的傷害是由于水處理藥劑所致，尤其是殺菌劑更為嚴(yán)重。因此，在施工過程中可停止加入水處理藥劑。第四步是驅(qū)油模擬實(shí)驗(yàn)。用微型填礦柱做巖芯模型，飽和原油和氣態(tài)烴，模擬油藏高溫、高壓、高礦化度條件，用篩選的微生物菌種做室內(nèi)驅(qū)油試驗(yàn)。在微型巖芯模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步做放大巖芯模擬試驗(yàn)，根據(jù)驅(qū)油效果確定微生物菌種。在做驅(qū)油巖芯模擬試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)同時(shí)對(duì)篩選的菌種做驅(qū)油機(jī)理的研究。將篩選的菌種在相應(yīng)的條件下做原油降黏效果分析及產(chǎn)酸，產(chǎn)氣定量分析，根據(jù)微生物的作用效果進(jìn)一步確定采油現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的微生物菌種。當(dāng)微生物采油法用于開采深層高溫油井時(shí)，從自然界分離到的微生物很少能夠滿足所有的要求。因此，應(yīng)當(dāng)通過遺傳操作來改造現(xiàn)有菌種及構(gòu)建符合特殊要求的微生物菌侏。3.2.3激活油藏微生物群落驅(qū)油油藏中存在著天然的微生物群落，但是由于某些營養(yǎng)物質(zhì)的貧乏，使原先微生物的數(shù)量少，活性低。如果從注水井中將微生物生長缺乏的營養(yǎng)物注入油層，激活油藏內(nèi)的天然微生物群落，使其生長繁殖，并產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，作用于原油，提高原油的采收率，可以節(jié)約大量的成本。實(shí)踐證明，在油藏條件下存在著本源微生物，本源微生物嚴(yán)格厭氧的單獨(dú)存在，從油藏種類的發(fā)展來看，由于微生物生理特性的作用，在礦場(chǎng)經(jīng)歷著自然的選擇，也可能涉及它們進(jìn)入地層的地質(zhì)時(shí)期，這些厭氧微生物幾乎總是與發(fā)酵、硫酸鹽還原、甲烷細(xì)菌結(jié)合在一起。這微生物可以利用原油中的烴炭作為碳源，從而使用微生物方法采油變得更加簡單。3.2.4微生物選擇性封堵微生物封堵油層的機(jī)理是：將形體較大且產(chǎn)生表面黏稠物質(zhì)的微生物菌種從注入井中注入，微生物可以送移到大孔道或有溶洞的儲(chǔ)油巖層部位，通過微生物的生長繁殖和代謝作用，產(chǎn)生大菌體細(xì)胞和細(xì)胞分泌的表面黏稠物質(zhì)，在地層的巖石表面形成一層生物膜，有效地封堵大孔道或溶洞，降低地層的滲透率。因?yàn)槲⑸锇舛嗵菍?duì)細(xì)胞的親和力大于對(duì)裸露巖石的表面親和力，所以注入的微生物細(xì)胞向封堵部位的生物膜聚集，形成更大的封堵層。細(xì)菌產(chǎn)生的機(jī)械封堵會(huì)使驅(qū)油液從高滲區(qū)轉(zhuǎn)向未波及區(qū)，提高波及斤數(shù)，防止注入水“指狀”流動(dòng)，提高原油采收率。3.2.5微生物壓裂液壓裂將在厭氧條件下大量產(chǎn)生有機(jī)酸的微生物及營養(yǎng)物高壓注入孔隙度甚小，滲透率很低的儲(chǔ)油層，微生物生長過程中產(chǎn)生大量有機(jī)酸，可以溶解巖層使之形成縫隙，提高滲透率，利于原油流動(dòng)，提高原油采收率。利用微生物壓裂液壓裂地層技術(shù)施工時(shí)，需先將所用的菌株及營養(yǎng)物注入地下油層，再用凝膠填充油管和產(chǎn)層附近的空間，然后加壓，當(dāng)壓裂后，油層的壓力降低，并井?dāng)?shù)月后，再次開采，此時(shí)的產(chǎn)油量大大增加。4.采油微生物的注意事項(xiàng)4.1采油微生物應(yīng)具備的生物學(xué)特性采油微生物可以降低油—水界面和油—巖石界面的張力，降低原油黏度，由此改變?cè)偷男再|(zhì)。因此，注入油層的采油微生物必須具備如下的基本生物特征。①厭氧或兼性厭氧。在地層無氧條件下能生長繁殖并進(jìn)行厭氧發(fā)酵，在地上有氧條件下也能生長繁殖。②在油層高溫、高壓、高鹽等極端環(huán)境下能生長繁殖并代謝，且生長速度比油層中本來存在的微生物生長速度快。③采油微生物最好能以油層中存在的烴類作碳源，能以儲(chǔ)油層內(nèi)的無機(jī)鹽作為氮源或營養(yǎng)元素，以減少成本。④采油微生物必須與其注入油層的環(huán)境條件相配伍相適應(yīng)。能在油層內(nèi)運(yùn)移，能生長繁殖，并產(chǎn)生有機(jī)、氣體、表面活性劑、生物聚合物、有機(jī)溶劑等多種代謝產(chǎn)物。能在50°C以上的溫度及缺氧條件下生長的中度嗜鹽細(xì)菌，是用于微生物采油的最有力的競(jìng)爭者。4.2菌種的選擇及營養(yǎng)物的配制4.2.1菌種的選擇不同的微生物適應(yīng)地層中各種條件的能力及產(chǎn)生的代謝物不同。另外，不同的生物工程目的所需的微生物代謝產(chǎn)物也有所不同。因此，根據(jù)地層條件和生物工程目的合理選擇菌種是工程獲得成功的關(guān)鍵。地層條件中，著先需要考慮的是地層溫度，因?yàn)椴煌奈⑸锬蜔崮芰Σ煌ū?）。

第一步是現(xiàn)場(chǎng)取樣，從準(zhǔn)備用微生物處理的油藏原油、水中分離菌中。從油藏中分離出的微生物應(yīng)用與其油層條件類似的油藏效果較好。第二步是厭氧富集。從現(xiàn)場(chǎng)采集的油、水樣品裝入加壓厭氧的菌管中或試驗(yàn)裝置、富集裝置中進(jìn)行樣品富集厭氧培養(yǎng)。第三步是微生物篩選。將厭氧的培養(yǎng)物置于將進(jìn)行微生物處理的油藏條件下，考慮新黏試驗(yàn)，從中篩選適于油藏條件的微生物。然后進(jìn)考察菌種與注入水的配伍性。取污水處理站及注水井的水樣，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，觀察注入水對(duì)菌株的傷害，選擇抗傷害能力強(qiáng)的菌株。注入水對(duì)菌體的傷害是由于水處理藥劑所致，尤其是殺菌劑更為嚴(yán)重。因此，在施工過程中可停止加入水處理藥劑。第四步是驅(qū)油模擬實(shí)驗(yàn)。用微型填礦柱做巖芯模型，飽和原油和氣態(tài)烴，模擬油藏高溫、高壓、高礦化度條件，用篩選的微生物菌種做室內(nèi)驅(qū)油試驗(yàn)。在微型巖芯模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步做放大巖芯模擬試驗(yàn)，根據(jù)驅(qū)油效果確定微生物菌種。

在做驅(qū)油巖芯模擬試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)同時(shí)對(duì)篩選的菌種做驅(qū)油機(jī)理的研究。將篩選的菌種在相應(yīng)的條件下做原油降黏效果分析及產(chǎn)酸，產(chǎn)氣定量分析，根據(jù)微生物的作用效果進(jìn)一步確定采油現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的微生物菌種。當(dāng)微生物采油法用于開采深層高溫油井時(shí)，從自然界分離到的微生物很少能夠滿足所有的要求。因此，應(yīng)當(dāng)通過遺傳操作來改造現(xiàn)有菌種及構(gòu)建符合特殊要求的微生物菌侏。3.2.3激活油藏微生物群落驅(qū)油油藏中存在著天然的微生物群落，但是由于某些營養(yǎng)物質(zhì)的貧乏，使原先微生物的數(shù)量少，活性低。如果從注水井中將微生物生長缺乏的營養(yǎng)物注入油層，激活油藏內(nèi)的天然微生物群落，使其生長繁殖，并產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，作用于原油，提高原油的采收率，可以節(jié)約大量的成本。實(shí)踐證明，在油藏條件下存在著本源微生物，本源微生物嚴(yán)格厭氧的單獨(dú)存在，從油藏種類的發(fā)展來看，由于微生物生理特性的作用，在礦場(chǎng)經(jīng)歷著自然的選擇，也可能涉及它們進(jìn)入地層的地質(zhì)時(shí)期，這些厭氧微生物幾乎總是與發(fā)酵、硫酸鹽還原、甲烷細(xì)菌結(jié)合在一起。這微生物可以利用原油中的烴炭作為碳源，從而使用微生物方法采油變得更加簡單。

3.2.4微生物選擇性封堵微生物封堵油層的機(jī)理是：將形體較大且產(chǎn)生表面黏稠物質(zhì)的微生物菌種從注入井中注入，微生物可以送移到大孔道或有溶洞的儲(chǔ)油巖層部位，通過微生物的生長繁殖和代謝作用，產(chǎn)生大菌體細(xì)胞和細(xì)胞分泌的表面黏稠物質(zhì)，在地層的巖石表面形成一層生物膜，有效地封堵大孔道或溶洞，降低地層的滲透率。因?yàn)槲⑸锇舛嗵菍?duì)細(xì)胞的親和力大于對(duì)裸露巖石的表面親和力，所以注入的微生物細(xì)胞向封堵部位的生物膜聚集，形成更大的封堵層。細(xì)菌產(chǎn)生的機(jī)械封堵會(huì)使驅(qū)油液從高滲區(qū)轉(zhuǎn)向未波及區(qū)，提高波及斤數(shù)，防止注入水“指狀”流動(dòng)，提高原油采收率。

3.2.5微生物壓裂液壓裂將在厭氧條件下大量產(chǎn)生有機(jī)酸的微生物及營養(yǎng)物高壓注入孔隙度甚小，滲透率很低的儲(chǔ)油層，微生物生長過程中產(chǎn)生大量有機(jī)酸，可以溶解巖層使之形成縫隙，提高滲透率，利于原油流動(dòng)，提高原油采收率。利用微生物壓裂液壓裂地層技術(shù)施工時(shí)，需先將所用的菌株及營養(yǎng)物注入地下油層，再用凝膠填充油管和產(chǎn)層附近的空間，然后加壓，當(dāng)壓裂后，油層的壓力降低，并井?dāng)?shù)月后，再次開采，此時(shí)的產(chǎn)油量大大增加。4.采油微生物的注意事項(xiàng)4.1采油微生物應(yīng)具備的生物學(xué)特性①厭氧或兼性厭氧。在地層無氧條件下能生長繁殖并進(jìn)行厭氧發(fā)酵，在地上有氧條件下也能生長繁殖。②在油層高溫、高壓、高鹽等極端環(huán)境下能生長繁殖并代謝，且生長速度比油層中本來存在的微生物生長速度快。

③采油微生物最好能以油層中存在的烴類作碳源，能以儲(chǔ)油層內(nèi)的無機(jī)鹽作為氮源或營養(yǎng)元素，以減少成本。④采油微生物必須與其注入油層的環(huán)境條件相配伍相適應(yīng)。能在油層內(nèi)運(yùn)移，能生長繁殖，并產(chǎn)生有機(jī)、氣體、表面活性劑、生物聚合物、有機(jī)溶劑等多種代謝產(chǎn)物。

能在50°C以上的溫度及缺氧條件下生長的中度嗜鹽細(xì)菌，是用于微生物采油的最有力的競(jìng)爭者。4.2菌種的選擇及營養(yǎng)物的配制4.2.1菌種的選擇不同的微生物適應(yīng)地層中各種條件的能力及產(chǎn)生的代謝物不同。另外，不同的生物工程目的所需的微生物代謝產(chǎn)物也有所不同。因此，根據(jù)地層條件和生物工程目的合理選擇菌種是工程獲得成功的關(guān)鍵。

地層條件中，著先需要考慮的是地層溫度，因?yàn)椴煌奈⑸锬蜔崮芰Σ煌ū?）。表2微生物生長的溫度范圍

類別生長溫度/°C舉例最底最適最高低溫微生物中溫微生物高溫微生物-5~105~1025~4010~2015~4045~6525~3045~5070~100活性淤泥梭狀芽孢桿菌黃單胞桿菌其他需要考慮的地層條件有礦化度、滲透率、PH和地層水化學(xué)組分等。通常，做一頂有關(guān)地層流體和所用的微生物之間的配伍性試驗(yàn)，即能檢驗(yàn)出微生物能否適應(yīng)這些條件，從而大體上預(yù)測(cè)出應(yīng)用這種微生物能否獲得增產(chǎn)效果。這種配伍性試驗(yàn)可用試管進(jìn)行。方法是將八種微生物配方分別在地層流體（有時(shí)還要用地層巖石）中進(jìn)行培養(yǎng)。對(duì)微生物的生長狀況和代謝產(chǎn)物的生成情況進(jìn)行測(cè)試，以便確定出最佳條件。用這種方法確定的標(biāo)準(zhǔn)可用來為具體的油藏條件選擇出在用的微生物配方。根據(jù)微生物工程目的選擇菌種時(shí)可參考表3中列出的微生物處理類型

表3

微生物地層處理類型微生物采油工藝生產(chǎn)問題所用的微生物類別微生物增產(chǎn)處理地層壓力不足；注入能力問題；有毛管力造成的束縛油通常使用能產(chǎn)生表面活性劑、氣體、酸和醇類的細(xì)菌微生物洗井結(jié)蠟問題使用能產(chǎn)生乳化劑，表面活性劑和酸的微生物，能降解烴類的微生物微生物強(qiáng)化水驅(qū)有毛管力造成的束縛油通常使用能產(chǎn)生表面活性劑、氣體、酸和酶的微生物微生物改善滲透率波及效率低使用能產(chǎn)生聚合物或產(chǎn)生大量生物的細(xì)菌生物聚合物驅(qū)油注井入突進(jìn)，不利的流度化使用能產(chǎn)生聚合物的微生物微生物堵水高水油比使用能產(chǎn)生聚合物或大量生物質(zhì)的微生物4.2.2營養(yǎng)液的配制對(duì)注入地層的微生物必須提供營養(yǎng)液。營養(yǎng)液的配制主要根據(jù)選用的菌種、地層條件和工程目的來確定。通常，菌種不同，所需的營養(yǎng)物質(zhì)也有所不同。微生物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)有助于確定微生物的最優(yōu)營養(yǎng)配方組分。微生物一般都需要磷化合物，含氧化合物，含碳化合物，硫，各種微量元素，氫、維生素、二氧化碳等。地層中可能會(huì)缺乏這些營養(yǎng)物質(zhì)中的一種或數(shù)種。因此，營養(yǎng)液的組分主要包括地層中缺乏的營養(yǎng)物質(zhì)，利用從地層中取得的巖樣，通過原子吸收先

法、離子層析法，由感耦合等離子體等技術(shù)可以額定出地層中缺乏的營養(yǎng)物質(zhì)。所選用的各種營養(yǎng)物質(zhì)應(yīng)當(dāng)是在地層條件下具有熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性的，而且不會(huì)與地層流體中的無機(jī)鹽反應(yīng)而形成沉淀物，以免堵塞地層。另外，在含黏土的地層中，營養(yǎng)液應(yīng)不至于引起地層黏土膨脹和微粒遠(yuǎn)移。

為了增強(qiáng)微生物配方的效果，可選擇某種化學(xué)試劑作為微生物配方的增效劑。增效劑可直接添加到菌種配方中，也可用作微生物增產(chǎn)處理液的前置液。增效劑可采用生物表面活性劑，也可采用工業(yè)合成化學(xué)劑。當(dāng)增效劑作為前置液使用時(shí)，可通過巖石表面吸附來提高微生物細(xì)胞及微生物代謝產(chǎn)物的傳遞速度。當(dāng)增效劑直接添加到微生物配方中時(shí)，可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。另外，某些化學(xué)劑能促進(jìn)微生物產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物，或通過改變微生物細(xì)胞的代謝途徑而產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物。

對(duì)于單井處理，在靜壓頭下使菌種流入井內(nèi)即可。可在注水井上安裝一個(gè)旁通的接頭，由此注入的菌種即被注入水沖入地層。在水驅(qū)開發(fā)中大規(guī)模處理時(shí)，最好用大罐裝微生物和營養(yǎng)液，再通過分流管線泵入各注入井。

4.3適合微生物采油工程的油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)和篩選程序油藏是由固、液、氣三相構(gòu)成的，其物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)微生物的生存、繁殖和代謝活動(dòng)都有決定性影響。并非所有油藏皆適于用微生物采油。根據(jù)大量的研究，油層的深度、壓力、溫度、地層水的化學(xué)組分、礦化度、PH和原油密度等參數(shù)對(duì)微生物的生存和代謝活動(dòng)都有具體限制作用。只有這些參數(shù)的值在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)時(shí)，應(yīng)用微生物采油技術(shù)才能獲得增產(chǎn)效果。美國國家石油和能源研究所制定出了微生物采油的油藏篩選標(biāo)準(zhǔn)（表4）油藏參數(shù)評(píng)價(jià)范圍含鹽度

溫度

深度

微量元素含量

地層滲透率

地層固有微生物

原油重度

原油類型

殘余油飽和度

單井控制面積

根據(jù)油藏中對(duì)微生物有限制作用的各種參數(shù)，制定了以下油藏篩選程序（表5）

表5

油藏篩選程序油藏參數(shù)篩選程序選用的菌種確定提高原油產(chǎn)量的潛在機(jī)理礦化度應(yīng)用配伍性試驗(yàn)評(píng)價(jià)微生物的生長與代謝活動(dòng)溫度/深度在地層條件下用配伍性試驗(yàn)評(píng)價(jià)微生物的生長與代謝活動(dòng)微量元素應(yīng)用配伍性試驗(yàn)確定出對(duì)微生物生長和代謝活動(dòng)有害的影響地層滲透率如果進(jìn)行各井微生物處理，應(yīng)進(jìn)行單井注放能力試驗(yàn)和巖芯驅(qū)潛研究地層中固有微生物在地層條件下應(yīng)用配伍性試驗(yàn)評(píng)價(jià)微生物的生長和代謝活動(dòng)5．產(chǎn)品工藝流程基因修飾試驗(yàn)分析分離純化初篩選厭氧富集取樣再篩先密封灌裝貯存配制營養(yǎng)液6.成本核算微生物采油的成本低，它不需要復(fù)雜的地面設(shè)施和昂貴的原材料，其本設(shè)施僅有裝有制備細(xì)菌接種物所需的浸液加熱器和注入泵，而且這些設(shè)施在許多注入場(chǎng)地均可使用。因此，進(jìn)行微生物采油的成本如下（表6）：

表6

成本核算

（以年產(chǎn)10000m3菌液計(jì)）項(xiàng)目費(fèi)用（人民幣/萬元）廠房發(fā)酵罐分裝機(jī)基本科研分析設(shè)備固定資本合計(jì)2000150304002580基質(zhì)（糖蜜或糖）電子勞力（科研經(jīng)費(fèi)）后勤費(fèi)用包裝運(yùn)行資本合計(jì)80100100070101260總合計(jì)38407.經(jīng)濟(jì)效益分析微生物采油可運(yùn)用于現(xiàn)有全部適用于微生物采油的油藏，無需特別增加采油設(shè)施，可能需要重新鋪設(shè)管線及鉆注入井（一次性投資），但就其成本仍要低于其他驅(qū)油方法（較化學(xué)驅(qū)油而言，微生物驅(qū)油成為約為其1/2~2/3左右），且石油開采為國家壟斷行業(yè)，無需特別增加市場(chǎng)營銷方面的費(fèi)用。參考國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品的價(jià)格，定每立方米菌液售價(jià)9.13億元，年收入9.13億元。

產(chǎn)品固定資產(chǎn)2580萬元，運(yùn)行成本1260萬元/年，廠房設(shè)備折舊費(fèi)120萬/年，不可預(yù)見費(fèi)50萬/年，稅收3652萬元/年，小計(jì)5082萬元/年。產(chǎn)品凈利潤8.6218億元，當(dāng)年收回成本。此后每年投資回報(bào)率1696.5%。8.微生物采油中存在的問題微生物采油方法有其自身的局限性：①對(duì)于高溫（＞89°C）或高含鹽量（＞10%）的地層通常不能適用；②營養(yǎng)基中有時(shí)含有一定量的重金屬離子，可能對(duì)微生物有副作用；③某些細(xì)菌能產(chǎn)生黏性滲出液即菌膠團(tuán)，堵塞地層；④鋼套管、油管及泵受到硫酸鹽還原菌產(chǎn)生的腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，能使低硫原油性能破壞；⑤由于硫酸鹽還原產(chǎn)生的H2S在地層中與鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵黑色沉淀，經(jīng)常堵塞污染生產(chǎn)管線；⑥有些微生物能導(dǎo)致用于泵油工藝的化學(xué)劑降解。目前研究的微生物只能在適中的溫度，鹽含量及壓力下存活。如果地理?xiàng)l件多變，這些微生物的有效利用會(huì)受到限制。然而，有顯著的證據(jù)可以說明石油儲(chǔ)存庫不像一些實(shí)驗(yàn)室研究所表明的那樣是微生物經(jīng)受不住的環(huán)境，事實(shí)上微生物能從深的儲(chǔ)存庫中得到分離，并且它們可能已發(fā)展了專門的機(jī)制來克服低氧。一些不需氧的微生物已被分離了。對(duì)這些微生物的進(jìn)一步研究可能會(huì)利于石油工業(yè)中有用微生物的開發(fā)。另外，也可對(duì)現(xiàn)有采油微生采用基因修飾等手段以克服其局限性。

9可行性研究結(jié)論與建議9.1結(jié)論與建議

根據(jù)前面各節(jié)的研究分析結(jié)果，對(duì)項(xiàng)目在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)，對(duì)建設(shè)方案進(jìn)行總結(jié)，提出結(jié)論性意見和建議。主要內(nèi)容有：9.1.1對(duì)推薦的擬建方案的結(jié)論性意見對(duì)推薦的擬建方案建設(shè)條件、產(chǎn)品方案、工藝技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境影響的結(jié)論性意見。9.1.2對(duì)主要的對(duì)比方案進(jìn)行說明9.1.3對(duì)可行性研究中尚未解決的主要問題提出解決辦法和建議9.1.4對(duì)應(yīng)修改的主要問題進(jìn)行說明，提出修改意見9.1.5對(duì)不可行的項(xiàng)目，提出不可行的主要問題及處理意見9.2可行性研究中主要爭議問題的結(jié)論

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章總論 11.1項(xiàng)目名稱與承辦單位 11.2研究工作的依據(jù)、內(nèi)容及范圍 11.3編制原則 31.4項(xiàng)目概況 31.5技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 51.6結(jié)論 6第二章項(xiàng)目背景及建設(shè)必要性 82.1項(xiàng)目背景 82.2建設(shè)的必要性 9第三章建設(shè)條件 113.1項(xiàng)目區(qū)概況 113.2建設(shè)地點(diǎn)選擇 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3項(xiàng)目建設(shè)條件優(yōu)劣勢(shì)分析 錯(cuò)誤！未定義書簽。第四章市場(chǎng)分析與銷售方案 134.1市場(chǎng)分析 134.2營銷策略、方案、模式 14第五章建設(shè)方案 155.1建設(shè)規(guī)模和產(chǎn)品方案 155.2建設(shè)規(guī)劃和布局 155.3運(yùn)輸 185.4建設(shè)標(biāo)準(zhǔn) 185.5公用工程 205.6工藝技術(shù)方案 215.7設(shè)備方案 215.8節(jié)能減排措施 24第六章環(huán)境影響評(píng)價(jià) 256.1環(huán)境影響 256.2環(huán)境保護(hù)與治理措施 266.3評(píng)價(jià)與審批 28第七章項(xiàng)目組織與管理 297.1組織機(jī)構(gòu)與職能劃分 297.2勞動(dòng)定員 297.3經(jīng)營管理措施 307.4技術(shù)培訓(xùn) 30第八章勞動(dòng)、安全、衛(wèi)生與消防 318.1編制依據(jù)及采用的標(biāo)準(zhǔn) 318.2安全衛(wèi)生防護(hù)原則 318.3自然災(zāi)害危害因素分析及防范措施 328.4生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的危害因素分析及防范措施 328.5消防編制依據(jù)及采用的標(biāo)準(zhǔn) 348.6消防設(shè)計(jì)原則 358.7火災(zāi)隱患分析 358.8總平面消防設(shè)計(jì) 358.9消防給水設(shè)計(jì) 368.10建筑防火 368.11火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng) 378.12預(yù)期效果 37第九章項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度 PAGEREF