微生物采油技術提高采收率機理及影響因素分析

馮虎

摘要：本文對微生物采油技術提高采收率的機理進行分析，并分析總結不同地層因素對微生物提高采收率的影響。關鍵詞：微生物采油；影響因素微生物是指體積極小的動物或植物。微生物中含有各種各樣不同種類的酶，不同種類的酶之間可能會發生成千上萬種不同的化學反應，這些化學反應中很多都有利于石油的采出。微生物中不同種類的酶之間的化學反應的總和可以稱為微生物的新陳代謝作用。微生物的新陳代謝作用可分為三類，第一類是在有氧環境下進行新陳代謝，如黃單胞菌屬、假單胞菌屬等；第二類是在無氧環境下進行新陳代謝， 如腸桿菌、脫硫弧菌屬等；最后一類無論在有氧或無氧環境下都可以進行新陳代謝作用，如節桿菌屬，芽孢桿菌屬等。而很多微生物新陳代謝過程中利用的主要能源就是碳氫化合物，也就是原油中所富含的化合物。微生物采油技術就是指從地面將微生物注入油層，微生物在油層中進行新陳代謝作用，從而促進石油的采出，提高最終采收率的采油技術。

常見的微生物大致可以分為五種：原生物、藻類、病毒、真菌、細菌。其中原生物體積過小，藻類只有在光合作用下才能進行新陳代謝作用，病毒必須寄生在活細胞內才能存活，所以都不適用于油層環境。真菌雖然可以在油層之中存活，但是真菌的新陳代謝會很大程度受到地層滲透率的限制，所以也不適用于微生物采油技術。而細菌無論生長還是繁殖都適應于油層環境，是目前最適用于提高采收率的微生物。

微生物采油技術的關鍵和重點在于微生物新陳代謝后的代謝產物對油層中原油移動的影響。而油層環境對細菌新陳代謝作用過程在各個方面都有影響，直接關系到代謝產物對提高采收率的影響。所以， 使用微生物采油技術來提高采收率首先應該考慮油層環境對微生物新陳代謝作用的影響：

1. 油層之中的 PH 值

油層之中的 PH 值通常在 3-7 之間，細菌繁殖并進行新陳代謝作用最適應的 PH 值大約在 7 左右，而且這個范圍很小。所以當油層中PH 值在 7 左右就非常適合利用細菌的新陳代謝來提高采收率。

2. 地層溫度

在一定地溫梯度下，地層溫度隨地層深度增加而升高。在分析地層溫度對細菌新陳代謝作用的影響時應該對不同細菌生長、繁殖、新陳代謝過程所適應的溫度有所了解。雖然部分細菌在溫度高達 100℃ 之上仍然能夠進行繁殖和代謝，但是適用于微生物采油技術中的細菌應該滿足可以在極短時間內進行新陳代謝作用并可快速生成代謝產物用于驅油，而大部分細菌正常代謝的溫度都不超過 55℃。所以在使用細菌代謝來提高采收率所選取地層的地層溫度不宜超過 55℃。

3. 地層壓力

在壓力小于 300MPa 環境下細菌生長、繁殖、新陳代謝過程并不會受到影響，而油層所處地層壓力往往在十幾兆帕到幾十兆帕之間， 所以地層壓力對細菌新陳代謝作用的影響其實并不大，遠遠小于溫度的影響。但不能因此忽視地層壓力對微生物采油的影響。因為當壓力超過 10MPa 后，壓力會對細菌的細胞形態有所影響，壓力繼續增大， 細菌的形態就會有所改變。形態和大小的改變會影響細菌在油層中的運移，甚至造成細菌堵塞孔喉，降低地層滲透率，影響原油正產運移等一系列問題。

4. 地層水礦化度

地層水中的陽離子對細菌的影響很大。地層水的礦化度如果過高就影響細菌的生存。所以大部分細菌都只能在礦化度極低的環境下才能正常生長、繁殖、代謝。一般地層水中的鹽濃度大于0.5%后就會影響細菌的新陳代謝作用。

5. 油層及原油中無用組分

營養物是細菌生存和代謝過程中不可缺少的物質。微生物采油技術中通常選擇將含有營養物的營養液與細菌一同注入油層中。這時就需要考慮所注入營養液對原油是否有所影響。如果在不影響原油質量的情況下，將原油中的無用組分或雜質作為營養物來支持細菌生長， 就可以避免注入營養液影響原油質量的問題。所以分析油層環境中無用成分對細菌生長的作用至關重要。

6. 油層中原始細菌

原油本身就含有各種各樣的細菌，包括油層之中都有原始生長的細菌。微生物采油技中所注入的細菌與這些油層中的原是細菌是否兼容就成了至關重要的問題。所注入細菌與原始細菌肯定會發生相互作用，而這些作用是否會影響細菌的代謝以及代謝產物對原油運移的影響。所以選取的注入細菌必須要和油層中原始細菌存在共生關系，不影響細菌的正常代謝，并最終提高采收率。

結語

闡述微生物采油技術的原理，綜合分析微生物采油的影響因素， 尤其是對各類地層環境綜合分析更顯得具有實際意義。針對地層環境對微生物采油的影響并提高采收率具有重要的指導意義。

參考文獻：

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基金項目：國家科技重大專項“低滲透致密砂巖氣藏壓裂裂縫及參數優化”（2016ZX05050-009）