针对微生物采油技术的研究

微生物采油技术是指通过微生物代谢形成的二氧化碳、聚合物、有机溶剂及表面活性剂进行驱油的一种现代生物技术。微生物采油技术具有解堵、降粘、代谢物利用率很高、无需专用注入设备及对管线进行改造等优点, 对于提高油层的石油采出率具有重要的作用, 所以在现代油田生产中得到了广泛应用。因此, 加强有关微生物采油技术的研究, 对于提高微生物采油技术的应用质量和水平具有重要的现实意义。

一、微生物采油技术的工作机理

微生物对于原油采出率的改善通常要涉及到不同的物理、化学及生物过程。其工作机理主要包含以下几个方面的内容:

1.中间代谢产物的功效

微生物及其产生的酶等代谢产物能够把石油中的长链饱和烃转化为段炼烃, 减小原油的粘度, 并将石蜡分解, 减少石蜡的沉积量, 提高原油的流动性;脱硫脱氮细菌能够脱出原油中含有的[2]大量氮、硫成分, 减小油水界面的张力, 从而提升原油的流动性。

2.微生物调剖增油过程

当在水驱油层注入适量的微生物营养液后, 微生物形成的菌体与生物聚合物会生成微生物堵塞, 将渗透率较高的层堵住以调控吸水剖面, 提高水驱扫油的效率, 减小水油比, 从而发挥有效的调剖作用。在大量的多孔隙中, 微生物繁殖较快, 增殖的菌体与代谢物和重金属等物质形成较大的沉淀物, 能够有效起到封堵作用, 并改变水流方向, 继而改善采收率。

3.界面效应

当岩石表面积聚大量的微生物后会形成沉积膜, 其能够改善岩石孔隙壁面的表面性质, 使岩石表面粘附的油膜相对容易脱落, 并且能够促进细菌在孔隙内的延伸与成活, 增加驱油面积, 从而改善采收率。

4.原油乳化

微生物代谢生成的有机溶剂、有机酸和表面活性剂等能够使水-油-石系统的界面张力减小, 形成水包油的乳状液, 并通过对原油粘度和渗透率的降低及岩石表面湿润性的改善, 使原油的可流动性增加。有机酸还能加快岩石基质的溶解速率, 改善渗透率及孔隙度, 并能与钙质岩石发生作用形成二氧化碳, 提高渗透率。其余溶剂能够加快孔隙中原油的溶解速率, 改善原油粘度。

5.生物气

大多数的微生物在代谢作用中会生成较多的甲烷、氢气、二氧化碳等气体, 这些气体能够向油层表面持续增压并减小原油的粘度, 提升原油的流动性。而在岩石中部分溶解的碳酸盐能够改善渗透率, 使油层膨胀增大, 从而促进原油的驱出过程, 提高采出率。而气泡的假敏效应还能增强水流的阻力, 增大注入水波及其体积。[3]

二、微生物采油技术应用的油层条件

微生物的繁殖需要恰当的环境条件, 而采用微生物采油技术则必须对油层条件进行综合分析选择。此类油层条件主要包括原油相对密度、矿化度、PH值、油层压力、含油饱和度、温度等。油层条件见表1所示。

1.原油性质。原油性质对微生物的影响主要考虑两方面的内容:一是原油中的沥青等种植组分会影响微生物的活动, 因此要求原油的相对密度应当在18。以上;二是原油中的易挥发性轻质组分容易引起微生物中毒, 通常原油中碳素低于10个以下的烷烃都会对微生物形成毒性, 且不同的微生物种类会呈现出不同的毒性大小。

2.温度是影响采油微生物的最重要因素。高温会影响微生物的繁殖及生长, 过高时则容易导致其死亡。当油层温度在30~50℃时微生物的功效最高;在80~100℃的油层温度条件下使用嗜热菌可以完成采油过程的处理。

3.通常细菌在油层中要不断移动, 所以要求油层的渗透率应当在0.05um2以上, 孔隙度应当不小于15%, 不然将会严重影响细菌在油层中的运移活动。

4.通常低层水矿化程度都较高, 其内部也包含大量的盐类, 而Na Cl占95%以上。矿化度会对采油微生物造成一定的影响, 如当矿化度超高时会干扰微生物的繁殖, 且只有很少的细菌能够忍受高浓度盐水。此外, 当底层缺少磷或氮时细菌的生长状况也会受到影响。

5.油层的深度与温度具有强烈的相关, 微生物采油技术通常在低于1500m的油层位置比较适用。部分微生物处理油层深度能够达到3000~5500m。

6.通常在PH值为4.0~9.0的范围内微生物才能正常繁殖, 而大部分的油藏PH值在6.0~8.0之间, 大量的微生物都能适应此种PH条件。[4]

7.相比其他因素压力对于微生物的活动影响比较小。在10~20MPa的压力范围内大部分自然界的微生物都能进行正常的生长繁殖, 但若温度与PH等油层条件不能满足时, 压力条件对于细菌的生长影响程度也会增大。

目前国内通用的微生物采油技术适用油层标准条件为:原有粘度要不大于4000m Pa*s;地层渗透率要不小于30*10-3um2;油层温度应当不大于120℃;地层的水矿化度应当不大于150000mg/L。

结束语

微生物采油技术的应用能够大幅度改善油层的采收率, 对于改善油田生产的经济效益具有重要作用, 因此, 相关技术与研究人员应当加强有关微生物采油技术的研究, 总结菌液生产、现场试验等工作的评价指标, 以逐步提高微生物采用技术的应用水平和质量。

摘要：作为一种先进的生物技术, 微生物采油技术的应用对于提高油田生产的整体效益具有重要作用。本文首先介绍了微生物采油技术菌种的筛选原则及评价, 然后分析了微生物采油技术的工作机理, 最后具体对微生物采油技术应用油层条件进行探讨, 以期为相关技术与研究人员提供参考。

关键词：微生物,采油技术,研究

参考文献

[1] 王惠, 卢渊, 伊向艺.微生物采油技术的进展[J].新疆石油地质.2004, 12 (29) :62-63.

[2] 南国立, 万忠杰, 郑卫宏, 罗跃, 张建国.微生物采油技术在中原油田的应用试验[J].江汉石油学院学报.2003, 06 (10) :61-62.

[3] 郝桂玉, 徐亚同, 黄民生.微生物采油技术应用及发展动态[J].能源环境保护.2004, 13 (14) :74-75.

[4] 杜宜娟, 王晓梅, 刘如林, 梁凤来.微生物采油技术的研究[J].内蒙古石油化工.1998, 05 (35) :57-58.