试论微生物采油技术及其进展情况

2022-09-11

能源危机已成为人类发展面临的首要问题, 微生物采油技术是提升原油采收率, 缓解石油能源危机的可行方案之一。微生物采油技术是一种利用微生物生物化学反应提高采收率的技术, 具有成本低廉、不损伤油层、无污染等优点, 可解决石油生产过程中产生的油井降解、解堵等问题, 从而实现边远井、枯竭井再次开采, 提升主井采收率, 有望成为未来石油开采主流技术。本次研究对微生物采油技术及其进展进行综述。

一、微生物采油技术原理

1. 改变原油组分

某些微生物可在原油中进行繁殖生长与代谢, 整个过程涉及多种生物化学反应, 这些反应与油田中油、气、水甚至是岩石相互作用, 改变组分。主要实现方式包括: (1) 以微生物自身作为碳源, 进行正构烷烃生物化学反应, 改变石蜡基原油物理性质, 从而对原油固相与液相、临界温度计压力产生影响, 打破原有的油层的固、液相平衡; (2) 微生物的生长繁殖过程中产生大量的生物酶, 会破坏周围原油的组分, 使高碳链转变为低碳链, 降低凝固点与粘度, 地坛链石油密度更低、流动性更强, 甚至品质都会有一定提高。

2. 改变驱油环境

所谓驱油环境便是驱动原油流动被开采的环境, 微生物改变驱油环境的主要形式包括: (1) 产生生物气驱动, 多数微生物代谢会产生二氧化碳、甲烷的气体, 这些气体可增加原油流动性, 降低其粘度, 使原油体积膨胀, 提高原油渗透能力, 同时通过贾敏效用, 增加水流阻力, 降低注入水流动性, 提升注水采用效率; (2) 产生有机溶剂与酸, 促岩石溶解, 提高原油渗透能力, 同时增加二氧化碳的释放;改变原油性质, 使其更容易从岩石中释放出来; (3) 产生微生物表面活性剂, 改善水驱油毛细管效应;提高油页岩润湿性, 使其具有亲水特性, 以利于油膜脱落; (4) 通过产生微生物聚合物, 堵塞大口径油道, 增加水油比, 同时增大扫油面积, 增加水粘度, 增加水相流动阻力, 有助于封堵水相[2]。

3. 直接作用于原油

微生物在油页岩表明大量繁殖, 可直接驱使原油剥落, 占据空间驱除原油成分。

二、微生物采油技术特点

微生物类型各异、品种繁多, 但多数具有体积小、适应性强、自主性等特点, 将其应用于原油开采, 具有以下优点: (1) 无需增加设施设备, 工序简单; (2) 可适用于各类原油开采, 弥补其它技术缺陷; (3) 取材方便、材料来源广, 可控制性好, 方案灵活; (4) 成本低廉, 微生物生存能力、记忆繁殖能力强, 一次投入持续时间较长, 运行管理成本低廉; (5) 可进入空间范围狭小、应用常规技术开采价值不高的储油区域, 资源利用率较高; (6) 易于控制, 通过控制微生物生长繁殖所需的营养源量与分布, 以控制微生物生长繁殖速率、量与分布区域; (7) 绿色环保, 社会效益好, 微生物及其产物均为自然产品, 均可降解, 营养源也属于绿色无污染制成品, 不含对环境有严重危害的物质, 且微生物通过集聚效应工作, 对地质的影响非常缓慢, 一般不会引发地质灾害[3]。

三、微生物采油技术应用与研究现状、发展前景

1. 微生物采油技术应用与研究现状

微生物采油技术施工简单、成本低廉、效用良好, 经数十年的发展应用, 已取得了一些突破性进展, 但尚有诸多缺陷与不足之处, 国内外关于微生物采油技术应用与研究主要集中在三大领域: (1) 代谢产物分析, 微生物代谢产物与微生物采油技术起效密切相关, 该领域研究是微生物采油技术原理基础性研究内容之一, 其主要研究内容包括微生物代谢产物定量与定性分析、微生物表面活性剂实验研究、微生物有机溶剂与生物气分析、不同类型微生物代谢物对采油效率与品质影响, 等; (2) 数学模型, 是研究微生物采油技术机理、效用的重要方法, 主要研究内容包括多组分微生物采油模型、微生物采油模型预测、微生物采油模型控制, 等; (3) 微生物分子生态学, 是研究微生物生物化学对采油效率影响的关键领域之一, 主要研究内容包括微生物采油分子生态学方法与体系、不同油田微生物采油分子生态学动态变化、采油菌种研究等[4]。

2. 未来发展前景

微生物采油技术具有广阔的发展与应用前景, 其技术仍不成熟, 从现有技术发展状况与采油需要来看, 需解决以下问题: (1) 菌种的选择、制备与大规模生产, 是应用微生物采油的基础, 目前菌种主要采用室内模拟研究法、对比分析法进行选择, 该领域研究尚处于初始奠基阶段; (2) 菌种的选择需考虑经济适用性、采油经济性、环境与社会综合效益, 制定相应的评价体系, 并将其与不同油田需要相结合; (3) 据不同的油田条件, 建立微生物菌种配比系统, 采用数字化模拟技术, 寻求最优解决方案。

小结

微生物采油技术是一种较为理想的采油技术, 是解决能源危机, 特别是石油危机的可行方法, 拥有广阔的发展应用前景, 虽然该技术目前尚不成熟, 大规模应用尚有待时日, 但是笔者相信随着相关技术的不断深入, 其必将焕发应有的光芒。

摘要：石油工业是现代工业的核心产业产业之一, 是保障国家经济健康稳定发展的基础性产业。随着能源需求的扩大、化石能源的消耗, 能源危机逐渐显现, 成为困扰国家长远发展的关键问题。采收率是反映石油开采效用的关键指标, 一般来说, 油田经二次常规采油后, 采收率仅占储量的30%40%, 提高采收率是解决能源危机的可行途径, 如何提高采收率, 成为石油产业热点课题[1]。本次研究从微生物采油技术原理、特点、研究现状、发展前景四个方面对相关研究进展进行概述。

关键词：微生物,采油技术,进展情况