微生物采油的微生物采油机理

微生物采油是技术含量较高的一种提高采收率技术，不但包括微生物在油层中的生长、繁殖和代谢等生物化学过程，而且包括微生物菌体、微生物营养液、微生物代谢产物在油层中的运移，以及与岩石、油、气、水的相互作用引起的岩石、油、气、水物性的改变，深入研究作用机理显得尤为重要。

武平仓等[6]对原油受实验微生物作用生成的气体进行研究，发现C6以下气态烃的含量增加幅度达90%—100%；气体中烃的总含量由28.090%增加到54.145%，增加幅度接近93%。同时有N2、CO2、H2生成。生成气可改善原油在地层条件下的流动性，大量气体在油藏中生成也会产生驱油效果。大港油田、青海油田重复试验证明微生物作用后原油高碳烃密度减少，原油组成改变[7]。Statman 等[8]等对微生物作用前后油样对比发现作用后油黏度变小。Onyekonwu等[9]对微生物作用前后的油样进行对比分析，发现长链烃含量相对减少，短链烃或中链烃含量明显增加，从而使原油结构中轻质组分含量增加.微生物能作用芳烃可以对芳环上的取代支链发生断链作用.，胶质分子中取代基的平均分子链长也有变化。原油受微生物作用后生成大量的可带羰基的化合物如酸、酯、酮等。这些有机物可以很好改变原油物性，使原油变得容易开采,从而提高产量.何正国等还进行了人造岩心驱替实验，微生物在水驱后的岩心中活动，作用原油，可明显观察到有产气现象出现，对收集到的生物气进行气相色谱成份分析得知，微生物作用原油能够产生短链烷烃气和二氧化碳等。气体有利于产层压力增加从而提高产量。在注微生物于含原油岩心培养72h后，对各岩心进行水驱，没有注微生物的对照试验岩心几乎无油驱出；而注入微生物的岩心均有油驱出，采收率有明显提高，且驱出的油粘度变小。对驱出液进行镜检，有大量球菌和杆菌存在。包木太[10]等对微生物代谢产物进行分析发现采油微生物代谢过程中除了产酸、生物表面活性剂和气体等代谢产物外，还产生物聚合物和有机溶剂等，所有这些代谢产物都能在不同程度上以不同方式作用于地层原油，改善原油的性质,以利于原油的开采。

一般认为起驱油作用的是微生物产生的气体和表面活性剂，还有产酸作用、对原油的降解作用[11~14]。微生物注入地层后，通过间隙水与临近的油滴结合之后运移，微生物吸附于油滴边界，将烃类分子转化成有机溶剂、表面活性剂、酸、醇，和气体。有机溶剂溶解于石油,降低其粘度，并通过溶解孔喉中重质长链烃类提高有效渗透率；表面活性剂可降低油与岩石和油与水的界面张力，提高驱油效率，改变岩石润湿性,使岩石更加水湿；消除岩石孔壁油膜，提高油相流动能力；分散乳化原油，降低原油粘度。酸能够降低油和孔喉中碳酸盐含量，侵蚀石英和碳酸盐表面以提高有效渗透率，并通过与碳酸盐反应产生CO2降低石油粘度，引起油滴膨胀。气体溶解于油，降低粘度，通过引起油滴膨胀起到物理驱油作用。微生物还产生两种未知醇类，这些都是微生物在发酵原油过程中的代谢产物，它们有利于改善原油粘度，类似轻度酸化，增加岩石孔隙度，从而提高原油产量。新繁殖的细菌不断产生并连续起作用，将以前不能流动的石油变成能流动的石油，从而提高了产量。胜利油田和大港油田都曾应用微观模型研究驱油过程，分析微生物产生的表面活性剂对残余油的增溶、乳化和互溶现象，提出孔隙胶束增溶、孔隙乳化、孔隙两相界面互溶和孔隙隧渗流等机理[15]，但这些机理与化学表面活性剂驱油机理没有太大本质区别。微生物直接驱油机理主要是：①产生的表面活性物质将水驱条件下不能流动的残余油乳化，增加原油流动性。②改变岩石表面润湿性，使油膜从岩石表面剥离，成为流动相。③生物气溶于原油降低其黏度；原油在生物气泡表面向前滑动而降低渗流阻力；大孔隙中的大气泡对液流形成一定阻力，造成”贾敏效应“，具有一定“微观调剖”作用[16]。概括起来，微生物采油的是通过是改变原油组成性质和改变原油的驱油环境，利用气泡和微生物尺寸形成的微观调剖作用，以及微生物附着在岩石表面生长形成生物沉积膜，有利于细菌在空隙中存活与延伸，扩大驱油面积等因素达到提高采油增产目的的。

根据微生物采油作用机理不同，可以对微生物采油的矿场应用类型分为：微生物强化水驱，周期注微生物采油，微生物选择性封堵地层，微生物清蜡和降低重油黏度等[17]。

从已知的采油机理可知微生物提高采油率是一种多用途的技术，应用该技术可以解决原油渗透率低、扫油效率低、流度比不利、气锥进、水锥进、圈闭渍及结蜡结垢等问题， 具体到各种工艺，微生物采油的机理又有所不同，不同的工艺设计可以解决不同领域的问题，这给油田操作者提供了广泛而多样的选择。值得一提的是[18]，不同菌种的代谢产物不尽相同，同一菌种代谢不同营养物的产物也不尽相同，故不同菌种的作用机理有所不同。同一菌种的作用机理往往不止一种。微生物提高原油采收率是多种因素协同作用的结果。目前，微生物提高原油采收率的机理还不十分清楚，还需进一步的研究探讨。

从事病原微生物的新功能基因和蛋白质组学研究以及创新药物和疫苗的开发。

从事极端微生物和病原微生物的分子生物学研究，在环境微生物生物技术及微生物的生物化学与分子生物学领域取得了创新成果 。

百科狗 baikegou.com