硝酸鹽還原菌提高原油采收率

譚攀（長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院， 湖北 荊州 434023）

硝酸鹽還原菌提高原油采收率

譚攀
（長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院， 湖北 荊州 434023）

為了滿足不斷增加的石油需求，本文介紹了一種新的微生物提高原油采收率的方法。通過注入硝酸鹽，激活油藏中的反硝化細(xì)菌的生長，改變油藏中的微生物群落結(jié)構(gòu)，從而提高原油采收率。隨著對生物競爭理論更深入的研究，注入硝酸鹽激活油藏中的反硝化細(xì)菌而提高原油采收率將具有更大的潛力。

MEOR；硝酸鹽

0 引言

眾所周知，油藏經(jīng)過傳統(tǒng)的開采后，約有三分之二的原油未被開采出，這是由于原油的粘度、滲透性和油水相之間較高的界面張力等。而微生物提高原油采收率（MEOR）可以幫助傳統(tǒng)的開采技術(shù)達(dá)到預(yù)期效果。

1 MEOR技術(shù)

MEOR技術(shù)是指通過利用微生物的代謝活動及其代謝產(chǎn)物作用于油藏和油層流體，提高原油采收率的一系列技術(shù)的統(tǒng)稱。在MEOR過程中，一些特別的微生物可以產(chǎn)生生物表面活性劑，以降低界面張力而提高原油的乳化性和流動性等。微生物采油技術(shù)具有成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、工藝簡單、對產(chǎn)層無傷害和無環(huán)境問題等優(yōu)勢，是繼熱力法采油、混相驅(qū)、化學(xué)驅(qū)之后的第四類提高采收率技術(shù)［1］。

2 硝酸鹽還原菌提高原油采收率

①近些年許多學(xué)者提出了生物競爭理論，認(rèn)為體系中加入NO3-是激活了油藏中天然存在的硝酸鹽還原菌（NRB），改變了油藏中的微生物群落結(jié)構(gòu)。硝酸鹽還原是無氧或微氧條件下，微生物進(jìn)行的硝酸鹽呼吸，即以NO或者NO代替O2作為電子受體進(jìn)行新陳代謝，這個過程被稱為反硝化作用。而其代謝產(chǎn)物主要是氣態(tài)的N2O、N2和生物表活劑［2］。

②眾所周知，微生物提高原油采收率是因為：a.改變地層的滲透性以提高注水效率； b.生產(chǎn)生物表面活性劑以降低表面和界面張力； c.改變潤濕性； d.生產(chǎn)的聚合物的表面活性劑使原油更具流動性；e.生產(chǎn)低分子量羧酸使巖石溶解；f.生成的氣體以增加地層壓力；g.減少油的粘度。

朱洪波等人研究了在厭氧環(huán)境、注入硝酸鹽以及添加二價鐵離子條件下，油藏中的本源微生物提高原油采收率。在上述條件下，硝酸鹽作為唯一的電子受體，微生物生長代謝時，使可溶性礦物質(zhì)離子Fe2+沉淀為不溶的鐵氧化物。這些穩(wěn)定的礦物質(zhì)改變了層流系統(tǒng)中的水力學(xué)變化，使巖石層中孔隙受到束縛以及孔喉直徑減少，從而降低了高滲透區(qū)的滲透性以及使獨(dú)特性的流體分布均質(zhì)化。該研究證明了通過激活NRB在鐵離子和硝酸鹽條件下代謝（NDFO）產(chǎn)生鐵礦物沉淀，導(dǎo)致層流系統(tǒng)的水力學(xué)變化。在該情況下，模擬柱系統(tǒng)的總的油回收率顯著增強(qiáng)，此外，在處理模擬柱時觀察到氮?dú)庑馀莸漠a(chǎn)生。由于其在油中的混溶性，N2降低原油的粘度，使之更無粘性。因為廉價和無腐蝕性，N2已經(jīng)長期被成功地用作注入流體提高采收率［3］。

③但是近些年對這些機(jī)理的研究表明，降低界面張力、改變潤濕性主要的是能提高采收率。當(dāng)產(chǎn)物生物表活劑降低界面張力從初始的29或者32Mn/m到3.2或者2.8Mn/m時，原油采收率能增加4%到38.5%v/v。這足以表明產(chǎn)物生物表活劑改變潤濕性以提高剩余油的流動性的能力［4］。而在Marcio等人的研究中，當(dāng)界面張力急劇減小時，硝酸鹽的消耗也急劇增多，這就表明硝酸鹽作為營養(yǎng)源以及補(bǔ)充的電子受體在MEOR中發(fā)揮重要作用［5］。

3 結(jié)語

在采油過程中，注入硝酸鹽激活了油藏中天然存在的反硝化細(xì)菌，改變了油藏中的微生物群落結(jié)構(gòu)。這些反硝化細(xì)菌在還原硝酸鹽的過程中，與SRB競爭電子供體（有機(jī)碳源），不僅改變了地層的滲透性，提高了注水的波及效率，并且代謝的生物表活劑降低了原油的界表面張力，降低了原油的粘度，從而提高了原油采收率。隨著對生物競爭理論更深入的研究，注入硝酸鹽激活油藏中的反硝化細(xì)菌而提高原油采收率將具有更大的潛力。

［1］李希明，等.微生物采油技術(shù)研究［J］.油氣采收率技術(shù)，1997，4（1）：1-10.

［2］鄭承綱.微生物提高采收率技術(shù)研究［D］.中國科學(xué)院滲流流體力學(xué)研究所，2010.6.4.

［3］Hongbo Zhu et.al.Applicability of Anaerobic Nitrate-Dependent Fe（II） Oxidation to Microbial Enhanced Oil Recovery （MEOR）［J］.Environ.Sci.Technol.2013，47：8970-8977.

［4］Sarafzadeh，P.，Hezave，A.Z.，Ravanbakhsh，M.，Niazi，A.，& Ayatollahi，S.（2013）.Colloids and Surfaces B： Biointerfaces，105：223-229.

［5］Marcio et.al.Effects of Nitrate Injection on Microbial Enhanced Oil.Recovery and Oilfield Reservoir Souring［J］.Appl Biochem Biotechnol 2014，174：1810-1821.