[科普中国]-石油生物技术

简介

原油是推动工业化和经济持续发展的基本能源，通过新技术能开采出部分残余油，以减缓国内原油产量下降的趋势，延长油藏寿命。高原油产量技术是通过提高原油采收率、降低操作费用来延长单井的经济寿命的，开发长期经济的提高原油采收率技术的潜力是巨大的，微生物技术提高采油率更是值得研究的方向之一。微生物驱油具有几个显著特征：微生物驱油较为经济，相对于热力驱油来看，能够在很大程度上降低能源的消耗，减少了能耗费用；微生物生长速度快，在发生生物作用的同时能够产生其他的有用产物。1

机理微生物降解高相对分子质量的石油烃，主要是正构烷烃和脂环烃侧链黏度或凝固点，改善其流动性，增加出油量；微生物的不断生物作用产生低相对分子质量的有机酸，溶蚀孔喉中岩石表面的碳酸盐矿物或无机垢透性，提高原油产量；在微生物降解石油烃类物质时也会产生气体如甲烷、二氧化碳、氮气等，同时由于气体的产生，增加了管路或者是岩层中的压力，从而增加地层压力，降低原油黏度，能溶解碳酸盐矿物，增加渗透性，因此提高油藏的出油量；在微生物降解高分子有机烃类物质的过程中会产生低相对分子质量的有机溶剂，如醇、酮类等溶于原油中，降低原油黏度表面活性剂，改善其流动性；产生表面活性物质，降低界面能力，改变润源性提高注入水的洗油能力，表面活性物质还能使原油分散、重油乳化，从而提高稠油采收率；产生生物聚合物，增加注入水的黏度，改善流度比，并能封堵高渗透层，深部调剂，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术油藏内固有的微生物应用采油技术的原理如下：第一阶段为生物好氧发酵阶段，首先将注水井或者靠近井的地带厌氧和兼性厌氧的烃氧化菌激活，在烃氧化菌的作用下发生烃类的氧化反应，在烃类发生部分氧化时会产生醇、脂肪酸以及可作为表面活性剂的其他组分；第二阶段为厌氧发酵阶段，由于氧化还原电位逐渐降低，产甲烷菌和硫酸盐还原菌在缺氧层被激活，降解石油产生甲烷和二氧化碳等气体，这些物质在溶于油后，就会增加油的流动性，进而提高原油的采收率。在整个微生物作用的过程中，微生物产生的同位素轻的甲烷与总甲烷的比例在不断地增加。1

外源石油微生物技术相对于油藏本身固有的微生物而言，外源微生物为从油藏外部进入到油藏内的微生物，而外源微生物采油即指将地面培养的微生物菌种或孢子与营养物一起注入地层，而后微生物菌种在油藏内生长繁殖，产生大量代谢物如酸、低相对分子质量溶剂、表面活性物质、气体、生物聚合物等，增加地层出油量，从而达到提高原油采收率的目的。外源微生物采油技术通常包括单井周期性外源微生物采油技术和外源微生物强化水驱，前者包括微生物吞吐采油、微生物酸化压裂、微生物请防蜡等，主要是针对油井开采率的提升而采取的措施；后者包括微生物驱油、微生物深部调剂、微生物选择性封堵、微生物循环水驱以及生物工艺法采油（注入生物表面活性剂和生物聚合物）等，主要在注水井上展开进行。1