摘要：隨著世界能源供應的日益緊張，同時勘探和采油技術的不斷進步，各國都對微生物采油技術的研究投入了相當熱情。我國在“九五”、“十五”期間，也后對微生物采油技術立項攻關，并且取得了一定的成效，我國勝利油田在四個塊區(qū)的微生物采油試驗也已累計增油6萬余桶。對許多百姓來說，利用微生物技術采油是個新鮮話題。本文將對這一話題進行簡單的論述。

關鍵詞：微生物采油、收率、孔隙、篩選

1. 前言和概述

目前世界上已探明的石油可采儲量是按照現(xiàn)有技術水平認定的，只占已探明石油地質(zhì)總儲量的一小部分。十多年前有人預測地球上的石油可采儲量只夠用40年，然而如今這一預測已被更多的石油可采儲量所否定。其原因是勘探和采油技術進步了，在當時認為勘探不到或開采不出石油的地方采出了石油。世界現(xiàn)今的采油工業(yè)采收率就50%左右，就是說還有約50%的石油埋在地下采不出來。美國能源部（DOE）的研究表明，微生物可提高采收率10%-15%，可延長油藏開發(fā)5-10年。[1]

利用微生物提高油井的采收率這項技術研究在國外已有了近80年的歷史，它是一項利用微生物的活動及其代謝物強化采油的技術(Microbial Enhanced Oil Recovery,簡稱MEOR)。因其具有較強的應用潛力，國內(nèi)外對該技術越來越重視，90年代初，美國和加拿大等已進入商業(yè)化應用階段。我國在此領域雖然起步較晚，但發(fā)展勢頭強勁，室內(nèi)研究和礦場試驗都有相當進展，勝利油田微生物吞吐技術也已經(jīng)進入推廣階段。[2]

2. 原因和優(yōu)勢

起初，也就是油田剛開發(fā)時，油厚、油多、地下壓力又大，那時油可以“自噴”出來。過些年后，地下壓力變小，就得往地下注水“驅(qū)油”，用“嗑頭機”往上抽。再后來，注入地下的水都打上來了，油則變得很少了，而且新注入的水總是向同一個方向跑，習慣了“老路”，油就采不出來?？茖W家就用化學辦法采油，即往油層里注聚合物，這些聚合物把水驅(qū)習慣的“老路”給“堵上”，這樣水就向別的方向壓，結果油又被擠了出來。雖然這種化學采油效果比較好，但是被堵上的“老路”以后幾乎再也打不開，里面被封閉的石油就無法開采。

繼續(xù)采油需要“微生物”幫忙：微生物多是兼氧菌，有氧能活，無氧也能活，形態(tài)小，一般為球狀和桿狀，它們在地下主要以石油為營養(yǎng)。將微生物及其營養(yǎng)源注入地下油層，讓微生物在油層中生棲繁殖。這樣，在復雜的千米地下，細小的微生物，通過新陳代謝，對原油可以直接作用，把大分子鏈切成小的分子鏈，改善原油物性，降低原油的黏度，提高原油在地層孔隙中的流動性。另一方面利用微生物在油層中生長代謝產(chǎn)生的氣體、生物表面活性物質(zhì)、有機酸、聚合物等物質(zhì),可以提高原油采收率。 在采油過程中，整個井壁會被泥沙或者油本身的物質(zhì)如石蠟等堵塞，影響正常生產(chǎn)，而這些微生物可以將蠟等物質(zhì)分解，將堵的地方疏通開。細小的微生物還可以通過代謝產(chǎn)物，把因注水而習慣性流動的“老路”或大的孔隙截堵上，再注水增加壓力，以此提高采油率。

微生物采油不會產(chǎn)生二次污染：因為微生物在自然界中無處不在，從水體、土壤到空氣都有，它們不會污染環(huán)境，因而這種采油技術是綠色采油。以前采油過程中加的一些化學試劑大部分對環(huán)境有污染，而且，這些化學物給石油加工也帶來一些弊端，而微生物可以把大分子降解為小分子，代謝產(chǎn)物不會產(chǎn)生二次污染。

微生物采油不受區(qū)域限制：微生物采油還可以解決其他化學方法無法解決的問題，有獨到之處，如化學劑只能運送到原來的通道里去，比如油層本身存在的空隙等，而微生物則不受這個限制，它們達到的區(qū)域很廣，因為微生物要生存，不得不四處找東西吃。

微生物采油成本低、效果好：它以水為生長介質(zhì)，以質(zhì)量較次的糖蜜為營養(yǎng)。實施也很方便，通過油井現(xiàn)有的管道就可以注入油層。資料顯示，微生物采油技術已經(jīng)在許多油田中應用，取得投入產(chǎn)出比為1∶5的好效果。[3]

3. 機理和步驟

微生物強化采油技術就是將特殊的微生物體系、生物催化劑與營養(yǎng)物系統(tǒng)接種到生產(chǎn)井或注水井中，從而將其大量的植入含油區(qū)的孔隙介質(zhì)中，并通過控制酶在含油層油水界面上的反應，改變原油的流動性，產(chǎn)生短鏈的分子與生物表面活性劑。它利用復雜的生物化學酶來加速普遍存在于原油中的直鏈烴的氧化還原反應，借助于共生微生物及特殊營養(yǎng)物，使兼性喜氧微生物與嚴格厭氧微生物交替作用，最終通過酶的反復氧化還原將石蠟等重油組分轉(zhuǎn)化為短鏈分子，從而使原油的性質(zhì)和巖石與原油的相互影響等得到改善。

微生物強化采油技術的三個主要作用機理為：(1)通過低界面張力的生物表面活性劑進一步降低地層的剩余油飽和度；(2)將石蠟等重油組分轉(zhuǎn)化為短鏈分子，從而改善原油的流動性；(3)微生物的大量植入，使流體轉(zhuǎn)向未波及區(qū)域，從而提高波及系數(shù)。[4]

利用微生物采油的四個步驟。

(1) 調(diào)查油層中微生物生活環(huán)境

由于微生物采油的地層環(huán)境對微生物采油有很大影響，所以，在進行微生物采油前，應對油田進行調(diào)查。另外，選擇礦場試驗油田時，應了解油層溫度、滲透率、孔隙度、原油性質(zhì)、儲層巖性以及油層中所含微生物的類型等，盡可能多地掌握各種資料。

(2) 選擇和培養(yǎng)微生物

不是所有的微生物都能夠用于采油，而且不同的油層所需要的采油微生物也不同，所以微生物必須經(jīng)過篩選，在篩選過程中還要通過性能評價，取得實驗室的各種結果后才能用到現(xiàn)場。菌種篩選是微生物采油技術的關鍵。篩選菌種所遵循的原則是，所選菌種能在油藏條件下生存、運移并能產(chǎn)生大量對采油有利的代謝產(chǎn)物；其次,從經(jīng)濟角度出發(fā)，所選菌種能以原油為營養(yǎng)源。

選擇好微生物后，要對其進行培養(yǎng)。在溫度保持恒定的廠房中將微生物注入培養(yǎng)罐，培養(yǎng)至必要的菌體濃度，然后通過混合罐與無機鹽水及營養(yǎng)源制成特定濃度的菌體懸濁液。微生物的篩選與油藏微生物生態(tài)問題是密不可分的。一定的油藏微生物生態(tài)系統(tǒng)決定了微生物菌種的篩選，而已掌握的微生物菌種的特性反過來決定了油井選擇。

(3) 把微生物注入油井

可以從注水管線或油套環(huán)形空間將菌液直接注入地層，不需對管線進行改造和添加專用注入設備。一般不同的油井注入微生物的量不一樣，有的可以注入幾百公斤，當然這幾百公斤不全是微生物，里邊還包括很多營養(yǎng)液。

(4) 關閉油井讓微生物進行繁殖

當微生物注入油井之后，油井就得關閉，一般關閉時間越長越好，但是時間太長就會影響經(jīng)濟效益，所以一般關閉3到5天，這樣能讓微生物在里邊充分繁殖。這期間是不能采油的，如果采油就會把剛注入的微生物又抽了上來。關閉期之后就可以恢復開采。一般微生物在油層中的有效期是3到6個月，可以根據(jù)實際情況進行微生物多輪次的注入，這樣，微生物才有機會進入更深的地層,作用于更多的殘余油。但一般是第一次效果最好，后來越來越不好，這也和油井內(nèi)石油越來越少有關系。[5]

4. 前景和后言

雖然世界各國都已經(jīng)非常重視對新型能源的開發(fā)和使用，但是技術水平的不成熟和相當技術難點尚未攻克，使得新型能源的推廣和普及夠受到很大的局限性，以石油、煤、天然氣等非再生能源為主的狀況短時期內(nèi)還不會有所改變。而另一方面，對能源的需求依舊與日俱增，尤其我國今年來經(jīng)濟建設飛速，我國的能源供應也屢次出現(xiàn)危機。

我國稠油資源分布很廣，地質(zhì)儲量達16.4億噸，其中陸地稠油約占石油總資源的20%以上。稠油突出的特點是含瀝青質(zhì)、膠質(zhì)較高。遼河油田錦州采油廠1995年率先開展了將微生物處理技術適用于針對稠油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)組分的研究，1996年進入礦場試驗階段，1996～1997年先后在遼河千江塊進行微生物吞吐26井次，取得了良好的效果[6]。微生物采油技術可以很大程度的增加油田的產(chǎn)率和收率，使原來已經(jīng)衰竭油田恢復產(chǎn)能，提高新油田的采油率。

基于類似種種的情況，我國在微生物采油技術方面的攻關，對于我國未來幾年中的能源供應有著相當重要的影響，將該技術成熟的運用起來，無疑將十分有利于我國繼續(xù)快速的發(fā)展經(jīng)濟。

主要參考：

[1] 李大慶,專家呼吁應進一步加大對微生物采油技術的支持力度,科技日報,中國能源網(wǎng)，http://www.china5e.com/news/newpower/200508/200508170193.html, 2005-08-17

[2] 孫巖波,肖占利,楊英,孔祥峰,王恒強,成建,微生物采油技術在低滲高含蠟斷塊油田的應用,油氣田地面工程,2004,23(4):16-17

[3] 周清春, 微生物究竟是如何幫助采油的?科報網(wǎng), http://www.stdaily.com/gb/misc/2005-11/03/content_450429.htm，

[4] 牟建海,微生物強化采油技術研究現(xiàn)狀及應用前景,化工科技市場,2003,4:6-9

[5] 馮慶賢,陳智宇,耐高溫采油微生物的研究與應用,石油勘探與開發(fā), 2000,27(3):50-53

[6] 崔波,石文平,戴樹高,李旭云,高粘度稠油開采方法的現(xiàn)狀與研究進展,石油化工技術經(jīng)濟, 2000, 16(6): 5-10, 32