微生物采油技术综述

1文献检索班级：13生科2班学号：1313070218姓名：陈嘉发2微生物采油技术综述陈嘉发摘要:微生物采油技术具有经济效益高,环境影响小等众多优势,目前已不断走向成熟,在石油工业中的应用也日渐广泛。本文简要论述了微生物采油的发展历史、微生物采油技术方法、微生物采油作用影响，并得出结论微生物采油技术以其独特的采油方式日益受到石油行业的重视,该技术原料来源广、投入成本低、效益好,可用于开采各种类型的原油。而且效果持续时间长、工序简单、安全性好,还不损害地层。微生物采油有广阔的应用前景,受到了国内外的广泛关注。微生物采油对新型采油技术的发展有着重要的意义。关键词:微生物；采油技术；技术应用；发展趋势0引言经过近半个世纪的发展,微生物采油技术已获得了较大的进展,现场试验和相关研究表明,微生物采油技术能够较好的适合一定的油藏类型,且操作简便,费用较低,对地层与环境无污染,具有广阔的应用前景,受到了国内外的广泛关注。1发展概况1.1发展历史国外早在1895年就开始微生物作用初探,1926年Bastin证实了油层水中存在硫酸盐还原菌等生理菌群,同年Beckman提出了细菌采油的设想。1943年,ZoBell提出应用厌氧硫酸盐还原菌进行二次采油的现场方案,随后用其它类型细菌进行提高原油采收率的实验研究,奠定了细菌采油的基础。1982年在美国召开了“世界微生物采油会议”,系统地交流了多年来的研究成果。随着生物工程和信息技术的迅速发展,美、英、俄等国在室内研究及矿场试验方面取得了令人瞩目的成果。国内于1955年就开始了微生物勘探研究。20世纪60年代中期,研究细菌代谢多聚糖类等增稠剂元-A-144假单孢杆菌。70年代,主要开展生物表面活性剂方面的研究,筛选到了两株菌4B105g和4-13。“七五”期间,微生物三次采油被列为国家科技攻关项目,主要开展微生物地下发酵提高采收率、生物表面活性剂等方面的研究,筛选出厌氧发酵糖蜜和C-C的有机酸菌株,并在大庆油田东6J-22井进行了吞吐试验。目前,工业性应用阶段逐步开始,大庆、胜利等油田都已制定了攻关项目,大港油田建立了微生物菌液厂,并3率先进行了区块的微生物驱矿场先导试验[1]。1.2微生物采油技术概述微生物采油技术含量较高,是一种可以提高原油采收率的多功能性新型石油开采技术。将精心研配出的微生物营养液注通过水管线或者油套环形空间注入地下油层,微生物有益菌在油层内自动生长繁殖,可以改善原油的特性,增加原油在油层内的流动性。同时,利用微生物生长代谢出来的活性剂、有机酸等物质亦可以大大提高原油的开采率。这种采油技术的优势在于首先经济成本低。微生物的繁殖能力强,有较强的环境适应能力,一旦实施,具有长时间的持续效果,并可以在同一井中多次重复应用。其次,工艺过程简易。微生物培养原料较为常用且容易制取,利用常规注入设备如水管线即可实施。再次,应用起来方便灵活。可以根据不同油田地质特点灵活配置营养液,如果需要停止微生物的活动,即可随时停止营养液的注入。最后,石油开采过后,微生物产出物均可使用生物降解的方法自行综合消除,既不损害地层也不会造成过大的环境污染。既成本廉价又高效环保。有望成为未来油田开发后期稳油控水、提高采收率的主要技术之一[2]。1.3微生物采油技术的方法和特点在宏观上,微生物的采油技术主要包括两种类型。第一种是生物工艺法。具体就是将微生物的产品作为油田的化学剂再进行驱油作业。第二类是提高微生物的地下发酵以及代谢产物的方式,进一步的提高采油率。和其他的方法相比较来说,微生物采油技术的最为明显的优点包括:（1）成本比较低。在这种采油方式中,微生物主要的营养源是用一般的方法难以采出的石油。微生物同时也具有繁殖能力以及适应性较强,持续的作用时间比较长,对于边际的油田的吸引力较大的特点。（2）工序简单。在进行微生物采油作业中常规注入的设备都可以投入运行中,并不需要增添井场的设备。（3）应用的范围较广。该技术不仅可以对各种类型的原油进行开采,也可以适用于对重油的开采。（4）注入的微生物和培养基的原料的来源比较广,比较容易获取。可根据油藏的具体特点,调整微生物使用的原料配方。（5）易于控制。在停止加入营养液之后,就会终止微生物的生命活动。（6）微生物的运动性强。由于微生物的细胞小,因此运动性比较强,能够进入到其他驱油工艺中的部分盲区中。（7）微生物的繁殖环境中必须包括油类,这样就进一步的处理4表面活性剂或者降粘剂堵塞等一系列的问题。（8）微生物采油作业中的产物都可以用生物降解,而且对地层也不产生伤害,对环境也不产生污染,并且在一口井中均可重复的使用[3]。1.4我国微生物采油技术的发展状况油藏内部环境较为恶劣,多为高温、重金属、低氧环境,对微生物的适应性要求较高,因此科研人员在选择微生物时,必须要结合客观实际,充分考虑到微生物的生命力及其与油藏内源微生物间的配伍性。现阶段我国的外源微生物采油技术主要是通过实验室筛选培养菌种、结合油藏的客观环境条件确定菌种、使用专业发酵设备于油藏中注入菌种的“三步法”完成。而内源微生物采油技术则是采用向油层内注入营养液的方式控制微生物的生长,通过分析比对地层产出液内微生物的活动状态,推测其在油藏中的适应能力。由于当前的科学技术还不足以控制油层中微生物的机构特性,不能对其自由调控,为采油所用,所以微生物采油技术的实施具有一定的盲目性[4]。2微生物采油技术的应用2.1微生物采油作用机理微生物在油层中的分布有着一定的规律,通过分析表明:地表水的注人对微生物的分布有一定的影响作用,这也是在此类生态系统中分布状况的主要影响因素。而未注人水的含油层或者是贫乏油田中,由于微生物的存在,造成油藏在各个地质时期未受到影响并且能够保存下来。因此在采油技术中,随着地表水带到油层中的氧气能够为复杂的微生物食物链分解石油层中的经类物质创造有利的条件。食物链在启动环节中,是细菌在注人水井带最丰富的,当含氧地带氧化产生的有机物被注人水然后推进到油层中的无氧地带得时候,成为各种厌氧菌发酵新细菌、硫酸盐还原菌和甲烷产生菌等利用过程中形成了各种代谢产物,因此在采油技术中,将注水油层中微生物转化为石油有机材料产生甲烷和硫化氢的过程,在反应后其机理表现在:(l)微生物在生物代谢作用下所产生的酶类物质能够分解经类和石蜡,这样就能够提高原油的豁度,降低了原油的流动阻力,改善了原油的流动性,进一步提高了原油产量以及采收率。(2)好、厌、氧微生物在地层中生长代谢的过程中,能够产生其他的气体,保持和增加油层压力,将其溶于原油而使其粘度下降,这样就提高了原油产量。(3)微生物在其代谢的过程中,产生了各种化学物质,这就增加了地层中产生的生物聚合物,能够高渗透地带调整注水油层的吸水剖面,5增大了扫油的面积以及原油流度,这就提高了原油产量以及原油采收率。(4)微生物能够粘附到岩石表面,然后可以在油膜下生长,最终将油释放出来,提高了产油率。(5)将微生物注人油井中,细菌在自身的代谢后对井筒内和近井地带地层原油起作用,降低了原油粘度,解除了井筒以及井筒附近的有机物质堵塞,提高了采油的效率。因此在微生物采油技术中,需要在油井中注人产生生物表面活性剂的微生物,然后在其进行了大量的繁殖后,用注人针对该种微生物的选择性培养基来达到促进微生物的生长和繁殖的目的,这样就能够将非现场生物反应器中生产的生物表面活性剂注人到油井中,提高产油的效率[5]。2.2微生物采油技术的分类微生物采油技术的种类根据实施过程与方法的不同,微生物采油技术可以分为地上微生物采油技术与地下微生物采油技术。地上微生物采油技术地上微生物采油技术是指在地上经微生物发酵工程研制、生产微生物的某种代谢产物注入油藏而提高原油采收率,如生物多糖聚合物或生物表面活性剂。该技术的实质是利用选育的优良菌种在地上发酵生产采油制剂的技术。地下微生物采油技术MEOR,全称是MicrobialEnchancedOilRecovery,中文名是微生物提高原油采收率,该术语目前特指地下微生物采油技术。地下微生物采油技术是目前微生物采油研究和开发应用的主要方向。相比地上微生物采油技术,地下采油技术将筛选的微生物混合菌种或单一菌种,注入贮油岩层,在贮油岩层这个巨大的天然的发酵罐中生长繁殖,产生多种代谢产物,菌体细胞和多种代谢产物联合作用于原油,改变原有的某些物化性能,提高原油采收率。具有产品多样,成本较为低廉的优点[6]。2.3微生物采油技术在油田开采中的优越性经有关研究证明,微生物采油技术在油田开采中属于一种发展前景最佳和采收率最高的采油技术。自年开始,美国在使用气驱、热驱和化学驱等多种采油技术后,将微生物采油技术作为第四种可以显著增加原油采收率的重要手段,并广泛应用于各大油田开采作业中。而前苏联在全面研究和分析微生物采油技术后,也把该技术作为一种新型的工业性采油手段,其他各国6更是高度重视微生物采油技术,例如加拿大、俄罗斯、乌克兰与澳大利亚等国家,这些国家均把研究成果的效用充分发挥在矿场上。由于微生物采油技术的发展前景开阔,加上其具有原料来源广工序简单、安全环保、操作便利、成本低和效益高等诸多优点,使得各国石油工业越来越注重该技术的研究。我国从年代末开始钻研微生物采油技术,对生物聚合物、地面烃类发酵和就地制备生物表面活性剂进行各种试验,以取得最佳成果[7]。2.4微生物采油技术的实际应用安塞油田2006年开始引人微生物采油技术,先后开展了环保生物酶解堵、微生物单井吞吐、本源微生物驱油等技术应用,取得了较好的增产效果和经济效益。环保生物酶解堵]l对H519、HM20、HM18、Hg一3、H19一4、H17一2以及H13一1等7种外源微生物菌种筛选及油藏适应性评价,最终确定选择H19一、H13一1两种菌种开展培养、繁殖、代谢,并应用其代谢产物生物酶及生物酶混合物开展矿场油井解堵试验。累计实施184井次,有效率68%,有效期154天,累计增油18815t,投人产出比达1:6以上。驱油l]z从本油田三叠系长6油藏含油污泥中分离100余种细菌,最终筛选其中1#、#2、#3三株菌种利用现代生物技术对其进行诱导突变、筛选、优化,获得高产量的本源生物驱油解堵剂s叩rezyme。综合室内研究成果,采取3%浓度、0.030Pv参数设计开展了61个井组矿场驱油试验,对应油井平均见效比05%左右,有效期20天以上,试验井组递减率、含水上升率得到一定控制。3]l应用本源微生物菌种,通过复合发酵生产的吞吐用生物解堵剂,包括细菌本体及其代谢产物生物酶,注人油井,改善近井地带油层渗透性及原油流动性。累计实施01井次,有效率10%,有效期120天,累计增油2071t,投人产出比达1:10以上[8]。锦25块构造上位于辽河断陷盆地西部凹陷西斜坡欢喜岭油田上台阶第一断阶带西南部末端。开发目的层为沙一段于楼油层,层状岩性。油藏埋深760～985m,有效厚度为18.27m,原始含油饱和度为65.7%,原油粘度（50℃）10658～122900mPa·s。经过多轮次的吞吐开发,区块目前已经处于蒸汽吞吐开发后期,油藏面临着原油粘度大,油汽比持续下降,采油成本不断攀升等亟待解决的生产难题。为此,2012年在该块进行微生物采油试验,通过试验有效的缓解了开发矛盾,达到了提高单井7效益、降低开发成本的目的[9]。新疆六中区克下组中心井T6190自2010年5月开始注入营养剂激活内源微生物,注入后采收率提高3.8%,在这种阶段性成功基础上,研究T6190井微生物驱后油藏油水理化性质的改变、解析内源微生物群落结构的变化,对微生物驱油进一步发展是很有必要的。油藏微生物大多生活在极端条件下,传统培养技术较难将其全面培养出来［10,11］,而微生物驱中常用的细菌检测绝迹稀释法［12］,因细菌功能的多样,造成很多细菌的重复检测和计数。聚合酶链式反应和变性梯度凝胶电泳相结合的方法(PCＲ-DGGE),因不需对复杂微生物菌群进行培养,易操作和重复性强的特点广泛应用在复杂环境菌群结构的研究中［13,14］。2.5微生物采油技术与油田化学剂影响微生物采油的化学剂及其影