[科普中國(guó)]-石油生物技術(shù)

簡(jiǎn)介

原油是推動(dòng)工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基本能源，通過(guò)新技術(shù)能開(kāi)采出部分殘余油，以減緩國(guó)內(nèi)原油產(chǎn)量下降的趨勢(shì)，延長(zhǎng)油藏壽命。高原油產(chǎn)量技術(shù)是通過(guò)提高原油采收率、降低操作費(fèi)用來(lái)延長(zhǎng)單井的經(jīng)濟(jì)壽命的，開(kāi)發(fā)長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)的提高原油采收率技術(shù)的潛力是巨大的，微生物技術(shù)提高采油率更是值得研究的方向之一。微生物驅(qū)油具有幾個(gè)顯著特征：微生物驅(qū)油較為經(jīng)濟(jì)，相對(duì)于熱力驅(qū)油來(lái)看，能夠在很大程度上降低能源的消耗，減少了能耗費(fèi)用；微生物生長(zhǎng)速度快，在發(fā)生生物作用的同時(shí)能夠產(chǎn)生其他的有用產(chǎn)物。1

機(jī)理微生物降解高相對(duì)分子質(zhì)量的石油烴，主要是正構(gòu)烷烴和脂環(huán)烴側(cè)鏈黏度或凝固點(diǎn)，改善其流動(dòng)性，增加出油量；微生物的不斷生物作用產(chǎn)生低相對(duì)分子質(zhì)量的有機(jī)酸，溶蝕孔喉中巖石表面的碳酸鹽礦物或無(wú)機(jī)垢透性，提高原油產(chǎn)量；在微生物降解石油烴類(lèi)物質(zhì)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生氣體如甲烷、二氧化碳、氮?dú)獾?，同時(shí)由于氣體的產(chǎn)生，增加了管路或者是巖層中的壓力，從而增加地層壓力，降低原油黏度，能溶解碳酸鹽礦物，增加滲透性，因此提高油藏的出油量；在微生物降解高分子有機(jī)烴類(lèi)物質(zhì)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生低相對(duì)分子質(zhì)量的有機(jī)溶劑，如醇、酮類(lèi)等溶于原油中，降低原油黏度表面活性劑，改善其流動(dòng)性；產(chǎn)生表面活性物質(zhì)，降低界面能力，改變潤(rùn)源性提高注入水的洗油能力，表面活性物質(zhì)還能使原油分散、重油乳化，從而提高稠油采收率；產(chǎn)生生物聚合物，增加注入水的黏度，改善流度比，并能封堵高滲透層，深部調(diào)劑，改善水的波及效率，增加剩余油采收率。1

石油本身微生物采油技術(shù)油藏內(nèi)固有的微生物應(yīng)用采油技術(shù)的原理如下：第一階段為生物好氧發(fā)酵階段，首先將注水井或者靠近井的地帶厭氧和兼性厭氧的烴氧化菌激活，在烴氧化菌的作用下發(fā)生烴類(lèi)的氧化反應(yīng)，在烴類(lèi)發(fā)生部分氧化時(shí)會(huì)產(chǎn)生醇、脂肪酸以及可作為表面活性劑的其他組分；第二階段為厭氧發(fā)酵階段，由于氧化還原電位逐漸降低，產(chǎn)甲烷菌和硫酸鹽還原菌在缺氧層被激活，降解石油產(chǎn)生甲烷和二氧化碳等氣體，這些物質(zhì)在溶于油后，就會(huì)增加油的流動(dòng)性，進(jìn)而提高原油的采收率。在整個(gè)微生物作用的過(guò)程中，微生物產(chǎn)生的同位素輕的甲烷與總甲烷的比例在不斷地增加。1

外源石油微生物技術(shù)相對(duì)于油藏本身固有的微生物而言，外源微生物為從油藏外部進(jìn)入到油藏內(nèi)的微生物，而外源微生物采油即指將地面培養(yǎng)的微生物菌種或孢子與營(yíng)養(yǎng)物一起注入地層，而后微生物菌種在油藏內(nèi)生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生大量代謝物如酸、低相對(duì)分子質(zhì)量溶劑、表面活性物質(zhì)、氣體、生物聚合物等，增加地層出油量，從而達(dá)到提高原油采收率的目的。外源微生物采油技術(shù)通常包括單井周期性外源微生物采油技術(shù)和外源微生物強(qiáng)化水驅(qū)，前者包括微生物吞吐采油、微生物酸化壓裂、微生物請(qǐng)防蠟等，主要是針對(duì)油井開(kāi)采率的提升而采取的措施；后者包括微生物驅(qū)油、微生物深部調(diào)劑、微生物選擇性封堵、微生物循環(huán)水驅(qū)以及生物工藝法采油（注入生物表面活性劑和生物聚合物）等，主要在注水井上展開(kāi)進(jìn)行。1