廖仲毅

摘 要：近年來，隨著微生物技術(shù)的快速發(fā)展，使其應(yīng)用領(lǐng)域變得愈來愈廣泛。在石油開采領(lǐng)域，微生物技術(shù)所發(fā)揮的作用變得愈來愈大。相對于傳統(tǒng)化學(xué)驅(qū)油、聚合物驅(qū)油及熱力驅(qū)油技術(shù)而言，微生物采油技術(shù)工藝先對簡單，且投入成本較低，并不會對油層產(chǎn)生破壞作用，污染較小?；诖?，本文對微生物采油技術(shù)進行了綜合性闡述，探討了微生物采油技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景，以供參考。

關(guān)鍵詞：石油開采；微生物采油；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TE357 文獻標(biāo)志碼：A

1 微生物采油技術(shù)概述

微生物采油技術(shù)是一種新型石油開采技術(shù)，包括微生物在油層中的生長、繁殖及代謝等生物化學(xué)過程，也包括了微生物菌體、微生物營養(yǎng)液、微生物代謝產(chǎn)物在油層中的運移，以及與油、氣、水的相互作用導(dǎo)致的油、氣、水物性的改變。相關(guān)研究表明，一次采油、二次采油的總采收率僅為地下原油的30%～40%。在地層當(dāng)中的殘余油含量高達60%～70%。借助微生物采油技術(shù)，能夠?qū)@些殘余油進行有效采集。微生物采油技術(shù)主要是將微生物與相關(guān)營養(yǎng)源注入地下油層，讓微生物在油層當(dāng)中繁殖。這些微生物會對原油產(chǎn)生直接作用，能夠在一定程度上改善原油物性，并提升原油在地層孔隙當(dāng)中的流動性。同時，在微生物生長繁殖過程中，會產(chǎn)生一系列代謝物，有機酸、聚合物、活性物質(zhì)等，部分代謝物能夠促進原油采收率提升。

2 微生物采油技術(shù)優(yōu)勢及劣勢分析

相對于傳統(tǒng)采油技術(shù)，微生物采油技術(shù)具有一定優(yōu)勢。微生物及培養(yǎng)基原料來源十分廣泛，容易獲取。根據(jù)油藏特征，可隨時調(diào)整微生物所使用的原料配方，從而獲得更好的驅(qū)油效果。多數(shù)微生物主要以水為生長介質(zhì)，低質(zhì)量的糖蜜即可作為營養(yǎng)源，培養(yǎng)操作較為簡便。借助注水管線便可將菌液直接注入于地層當(dāng)中，無需對管線進行專門改造。在油藏當(dāng)中微生物能夠隨地下流體保持自主移動狀態(tài)，其作用范圍較聚合物驅(qū)油技術(shù)更大，能夠深入到其他驅(qū)油工藝的部分盲區(qū)當(dāng)中。將菌液注入油井后，并不需要額外加壓，不會破壞油層，幾乎沒有污染。借助微生物采油技術(shù)能夠有效解決油井生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的防蠟、降粘等問題，且利用率較高，具有較為理想的生態(tài)特性。由于微生物采油技術(shù)持續(xù)周期較長，微生物在油藏中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物能夠優(yōu)化原油性質(zhì)，從而提高相對滲透率。由微生物技術(shù)處理獲得的注水系統(tǒng)，不但能夠提升注水量，還可降低注水壓力，有利于節(jié)約能源成本。另外，借助微生物調(diào)剖水驅(qū)過程，也能夠提高石油采收率，并延長采油量及油田開采期限。

當(dāng)然，現(xiàn)階段微生物采油技術(shù)體系還不夠成熟，在其應(yīng)用過程中也存在一定約束條件。盡管微生物采油技術(shù)適用范圍廣，但容易受到氣候及季節(jié)影響。冬季微生物活動會明顯減弱，會造成采油效率下降，采油量也會大幅度縮減。同時，在微生物快速繁殖的過程中，新陳代謝產(chǎn)物當(dāng)中也會產(chǎn)生一定量的聚合物。隨著這些聚合物的不斷累積，會產(chǎn)生沉淀，會對石油開采產(chǎn)生一定程度的影響。另外，微生物對生存環(huán)境具有一定要求。若微生物處于高溫、高鹽度及重金屬環(huán)境下，其生存時間將大幅度縮減，會降低整體采油效率。

3 微生物采油技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

微生物能夠?qū)υ徒Y(jié)構(gòu)進行改造，將高黏度原油轉(zhuǎn)變?yōu)榈宛ざ仍?。由于微生物的新陳代謝需依賴石油中的正構(gòu)烷烴作為碳源，在生長繁殖過程中，便能夠改變原油的碳鏈結(jié)構(gòu)。在微生物不斷老化的情況下，能夠轉(zhuǎn)變石蠟基原油的物理性質(zhì)，進而影響原油固相或液相的平衡，能夠降低石蠟基的臨界壓力及溫度。同時，微生物所產(chǎn)生的各種生物活性酶也能夠?qū)υ彤a(chǎn)生降解作用，促進原油碳鏈斷裂，將高碳鏈原油轉(zhuǎn)變?yōu)榈吞兼溤?。在這個過程中，輕質(zhì)組分含量將有所上升，重質(zhì)組分含量將下降，原油黏度及凝固點均會降低。

與歐美發(fā)達國家相比，我國微生物采油技術(shù)起步相對較晚，尚處于初級發(fā)展階段，還未形成成熟化的技術(shù)體系，在具體應(yīng)用過程中還存在一定瓶頸，主要作為輔助性技術(shù)使用。目前，通過微生物對油層作用來提升采收率的方法主要涵蓋兩類，即地面發(fā)酵法與地層發(fā)酵法：

（1）地面發(fā)酵法

地面發(fā)酵法主要是在試驗區(qū)內(nèi)構(gòu)建發(fā)酵反應(yīng)器，在有氧或厭氧條件下，借助脂類化合物、糖類化合物促進微生物新陳代謝，并獲得代謝產(chǎn)物如聚合物、有機酸、溶劑以及表面活性物質(zhì)等。將這些物質(zhì)注入到儲油層，即可在一定程度上提升驅(qū)油率。例如，生物表面活性劑是微生物新陳代謝過程中產(chǎn)生的大分子物質(zhì)，具有雙親性，具有良好的界面性能。由于生物表面活性劑的特定性與其含雜率在一般油田作業(yè)當(dāng)中的要求較低，于是所有的細(xì)胞發(fā)酵液幾乎能夠全部利用。為了應(yīng)對不同類型的石油儲層，可對已知菌株生長環(huán)境進行針對性調(diào)整，從而獲取特定性的生物表明活性劑。

（2）地下發(fā)酵法

地下發(fā)酵法主要是將地下油層作為“發(fā)酵反應(yīng)器”，反應(yīng)條件則是天然的油藏條件。將微生物菌液及營養(yǎng)液注入儲油層當(dāng)中，從而激活油層中的本源微生物。在本源微生物及其代謝產(chǎn)物的作用下，可進一步提升原油采收率。在好氧微生物生長代謝過程中，可激活部分離水驅(qū)井井口較近位置的兼具厭氧性與好氧性的烴降解微生物。烴類化合物的部分官能團會被氧化，會生成醇、酮等界面活性劑以及多糖類物質(zhì)。這些物質(zhì)可作為產(chǎn)甲烷菌及厭氧菌的發(fā)酵液，也可作為釋放原油的溶劑。而在厭氧微生物生長代謝階段，可激活在缺氧層當(dāng)中產(chǎn)甲烷微生物，所產(chǎn)生的二氧化碳及甲烷溶解于原油后，可提升原油流動性，進一步提升原油采收率。另外，將能夠產(chǎn)生聚合物的微生物注入于地層當(dāng)中，所產(chǎn)生的聚合物可對吸水剖面進行有效調(diào)節(jié)。被黏連在巖石縫隙表面的生物聚合物及菌體能夠產(chǎn)生選擇性封堵作用，有利于強化水驅(qū)。

4 微生物采油技術(shù)展望

微生物采油技術(shù)具有一定的復(fù)雜性，在菌種優(yōu)化、菌種培養(yǎng)方面，與工業(yè)生產(chǎn)需求還存在一定差距，這也導(dǎo)致了采取微生物技術(shù)增產(chǎn)時效果并不穩(wěn)定。同時，部分菌種所產(chǎn)生的毒害代謝物會對油井產(chǎn)生腐蝕作用。這些都是微生物采油技術(shù)未來發(fā)展過程中需要完善的環(huán)節(jié)。從宏觀上來看，微生物采油將是未來石油開采的重要發(fā)展趨勢，在相關(guān)技術(shù)不斷成熟、完善的情況下，其應(yīng)用空間會逐步增大。在今后的研究中，應(yīng)大力培養(yǎng)耐重金屬、耐低溫菌種，提升菌種的耐受性，增強微生物對不同環(huán)境的適應(yīng)能力，進一步提升微生物采油技術(shù)的應(yīng)用范圍。同時，要加快微生物采油評價指標(biāo)體系建設(shè)步伐，并制定相應(yīng)的研究評價標(biāo)準(zhǔn)?？傮w上來看，微生物物采油技術(shù)較傳統(tǒng)采油技術(shù)優(yōu)勢明顯，但在部分環(huán)節(jié)上還需要進一步完善，需要各領(lǐng)域?qū)＜夜餐献?，進一步探究機理，拓展技術(shù)應(yīng)用空間，不斷提升工藝水平，以此來帶動整個石油行業(yè)發(fā)展。

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