探讨微生物采油技术的优越性及其技术特点 微生物在遗传研究的优越性
时间：2019-05-01 03:14:31 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘 要】微生物提高采收率（Microbial Enhanced Oil Recovery）是指利用微生物及其代谢产物增加石油产量的一种石油开采技术。目前，世界各主要产油国都把微生物采油技术，确定为新一代采油技术重点研究。为了提高外围油田采收率，解决主力油田剩余油开采难题，大庆油田有近百口油井通过微生物采油矿场试验，累计增油已逾2万吨，投入产出比为1：5。由此可见，随着这项技术的逐步完善，微生物采油将成为一项不可忽视的提高采收率技术。本文笔者深入分析了微生物采油技术的一些优越性及这项技术的特点。
【关键词】微生物采油；采收率；提高
随着全球微生物技术的发展，微生物采油技术已向前迈出了可喜的步伐。有人认为，利用微生物开采石油的时代已经到来。微生物提高采收率（Microbial Enhanced Oil Recovery）是指利用微生物及其代谢产物增加石油产量的一种石油开采技术。该技术是将经过筛选和评价的微生物与培养基注入地下油层，通过微生物就地繁殖和代谢，产生酸、气体、溶剂、生物表面活性剂和生物聚合物，改变岩石孔道和油藏原油的物理化性质，提高原油产量和增加油藏原油采收率。
一、微生物采油是一种最有前景的提高采收率方法
大量的室内研究和现场试验结果表明，微生物采油是一种最有前景的提高采收率方法。1991年美国已把微生物采油技术列为继热驱、化学驱、气驱等三次采油之后的第四次提高原油采收率方法，并已在许多油田得到应用。前苏联也把微生物采油列为一种工业性应用的新的提高采收率方法。东欧各国、澳大利亚、加拿大等国也很重视对微生物采油的研究，并把研究成果应用于矿场。
微生物采油以其可观的经济效益、独特的优点和广阔的发展前景引起各国石油工业界的重视。我国对微生物采油的研究，早在60年代末就开始探讨用地面烃类发酵，就地制备生物表面活性剂及生物聚合物的试验。七五”期间中科院微生物所与大庆油田合作，开展了两口井的微生物吞吐试验并取得了明显效果。“八五”期间，吉林油田和中科院微生物所合作已在35口井试验，累计增油4462吨。大港油田使用美国菌种，在枣园油田两口井内试验，已增油360吨。
大庆油田微生物采油技术研究始于1965年，1990年率先在国内进入矿场实验，2002年以来成功进行了多次先导性矿场试验，并已经掌握一整套拥有自主知识产权的微生物驱油技术。2002年，通过应用微生物采油技术，采油十厂的13口吞吐试验井，注入微生物后平均含水下降16％，一类油层的5口井累计增油1846吨。2011年，通过优选菌种和优化注入方式，采油七厂微生物驱油的7口试验井，日产油量由25吨上升到41吨、含水由47％下降到40％，两年来累计增油7000多吨。其中，有两口已关闭3年的废井，又恢复了生产。
二、微生物采油的技术特点
1、微生物采油技术的发展迫切要求综合各学科的研究成果
通过各学科间技术的交叉，大大提高微生物采油的研究进程和微生物提高采收率的成功率。微生物学家必须依靠油藏地质学家和石油工程师提供的有关地层构造、油藏条件等资料，研究微生物在油藏条件的生长、繁殖及代谢过程；遗传学家必须按微生物学家和石油工程师的要求设计并培育菌种；环境工程师必须使注入微生物不污染水源，排放的废水不导致人类受害和环境污染；化学工程师必须进行微生物与油藏及流体反应产物的分析和化验，以及微生物注入方案监测；石油工程师依靠微生物学家和遗传工程师提供的菌种及其营养物结构，掌握细菌培养，实施微生物注入。
遗传工程学在微生物采油技术中起着越来越重要的作用。微生物采油成功的关键在于“超级细菌”的发现。这种超级细菌的要求为：
（1）能在不利的油藏环境下（高温、高盐、高压和无氧等）迅速繁殖和运移；
（2）能产生大量的有益于原油流动的代谢产物；
（3）能降解迥的重质组分，能脱硫、脱重金属。
这种超级细菌的产生意味着微生物采油技术新纪元的开始。总之，微生物采油的成功是各学科的共同协作的成果。
2、微生物采油技术中地层条件对细菌的影响
用于采油的微生物必须能在地层中增殖。影响细菌在油层中的生长、繁殖、代谢的因素很多，这些因素包括氧化——还原电势、氢离子浓度、压力、温度、盐度、营养物的可利用性，以及不存在阻化剂或毒性因子等。如果深埋在地下岩层中的这些条件与微生物生长所需的营养基能够保证的话，微生物能顺利地生长、繁殖和代谢。
微生物提高采收率最困难的是要有效地将注入的微生物分布到难采出的原油的整个多孔岩石中。迄今为止的一些试验证明，细菌的传播有好几种机理：细菌细胞可靠布朗运动，靠生物体的自然运动，靠细胞增殖，以及靠注入流体的流动等机理而传播。
细菌及多孔介质的物理、化学和所带电荷的性质，对决定细菌的扩散倾向是很有作用的。由于细胞倾向于粘附到岩石表面，降低了注入细胞通过岩石的能力。对此问题的研究表明，如果对表面电荷已经了解并进行了补偿，细菌在岩石表面上的附着力可以降低。当这种表面电荷最小时，细菌就可在很大程度上穿透多孔岩石，并相应地使原油采收率增加。
Meyers等人对粘质赛氏杆菌(Serratia marcescens)穿透到被油饱和以及没有被油饱和的岩心中的情况进行了研究，他们发现穿透的速度和程度，与岩心的渗透率、孔隙度或岩心是否含油都没有什么关系。Yen等人则发现岩石中存在原油，提高了芽孢和生活细胞(Viablecells)的穿透能力。Clark发现细菌穿透渗透率为200～400×10-3μm2的岩心时，细菌细胞的大小不是主要因素，发生影响的是离子浓度。注入高浓度的细菌悬浮液（每毫升含细胞数大于10个）时会堵塞地层，并因此而减小细胞的分散作用。发现注入10-3mol的焦磷酸离子，使微生物细胞在砂岩中的穿透能力增高。曾经观察到岩石的表面电荷，以及荷电细菌细胞与荷电岩石表面之间的相互作用因焦磷酸盐的处理而改变。
梭状芽孢杆菌(Clostridium)及芽孢杆菌(Bacillus)的芽孢穿透砂岩岩心和充填砂粒时，比植物的细胞(Vegetativecells)容易些。有人发现这种情况是由于芽孢上较高的电荷与岩石上的同类电荷相互作用引起的相互排斥力的结果。Knapp等人指出，在砂岩中，可运动的微生物比不能运动的微生物的穿透速度要高3～7倍。
微生物提高采收率取决于所选的微生物转化某些基质的特征能力，微生物是在这些基质上进行新陈代谢的，某些代谢产物将以有利方向影响原油的运移。
目前，微生物采油在全世界发展迅猛，可以预料，随着这项技术的逐步完善，微生物采油将成为一项不可忽视的提高采收率技术。
