微生物采油技术在海洋石油中的应用.doc

1、微生物采油技术在海洋石油中的应用摘 要：本文主要对微生物采油技术做了简介，明确分析了微生物采油技术概况机理，并对其应用和发展方向做了探讨。 关键词：采油技术 微生物 渗透率 微生物原油采收率技术是利用微生物在油藏中的有益活动，微生物代谢作用及代谢产物作用于油藏残余油，并对原油、岩石、水界面性质的作用，改善原油的流动性，增加低渗透带的渗透率，提高采收率的一项高新生物技术。该项技术的关键是注入的微生物菌种能否在地层条件下生长繁殖和代谢产物能否有效地改善原油的流动性质及液固界面性质。与其它提高采收率技术相比，该技术具有适用范围广、操作简便、投资少、见效快、无污染地层和环境等优点。 一、微生物采油技术

2、机理 1.微生物采油技术与油田化学剂 在油田开发的各个阶段都会使用不同性质的化学剂。当大量化学剂进入油藏后，将发生物理变化和化学变化，对微生物采油过程可能产生不同的影响。化学剂既可引起微生物生存环境（渗透压、氧化还原电位、pH 值）的改变，又可直接改变生物的生理（呼吸作用、蛋白质、核酸及影响微生物生长的大分子物质的合成）以及影响微生物细胞壁的功能，从而影响微生物的生长，降低采收率。 2.微生物驱油机理 因为微生物提高原油采收率作用涉及到复杂的生物、化学和物理过程，除了具有化学驱提高原油采收率的机理外，微生物生命活动本身也具有提高采收率机理。虽然目前的研究不断深入，但仍然无法对微生物采油技术各个

3、细节进行量化描述，据分析，主要包括以下几个方面。 （1）原油乳化机理 微生物的代谢产物表面活性剂、有机酸及其它有机溶剂，能降低岩石一油一水系统的界面张力，形成油一水乳状液（水包油） ，并可以改变岩石表面润湿性、降低原油相对渗透率和粘度，使不可动原油随注人水一起流动1 引。有机酸能溶解岩石基质，提高孔隙度和渗透率，增加原油的流动性，并与钙质岩石产生二氧化碳，提高渗透率。其它溶剂能溶解孔隙中的原油，降低原油粘度。 （2）微生物调剖增油机理 微生物代谢生成的生物聚合物与菌体一起形成微生物堵塞，堵塞高渗透层，调整吸水剖面，增大水驱扫油效率，降低水油比，起到宏观和微观的调剖作用，可以有选择地进行封堵，改

4、变水的流向，达到提高采收率的效果。在较大多孔隙中，微生物易增殖，生长繁殖的菌体和代谢物与 重金属形成沉淀物，具有高效堵塞作用。 （3）生物气增油机理 代谢产生的 CO、CO2、Nz、H、CH 和 C3H 等气体，可以提高地层压力，并有效地融人原油中，形成气泡膜，降低原油粘度，并使原油膨胀，带动原油流动，还可以溶解岩石，挤出原油，提高渗透率。 （4）中间代谢产物的作用 微生物及中间代谢产物如酶等，可以将石油中长链饱和烃分解为短链烃，降低原油的粘度，并可裂解石蜡，减少石蜡沉积，增加原油的流动性。脱硫脱氮细菌使原油中的硫、氮脱出，降低油水界面张力，改善原油的流动性。 二、微生物采油技术在油田上的应用

5、 1.用微生物防蜡 微生物起作用的机理是，在新的混合物中可以把微生物分离开或聚集起来，这些微生物将产生与传统油田化学剂（例如降倾点剂、晶体调节剂和蜡分散剂）极为相似的作用。使用这种微生物生成物的优点在于，微生物将连续产生这些微生物化学剂附着在出现结蜡的表面上，并且直接在结蜡位置起作用。在当时，这一微生物采油技术的应用出现了上升趋势，并且这一趋势一直持续到 20 世纪 90 年代。结蜡给油田经营者带来了各种各样的问题，诸如管道堵塞以及蜡在地层中看不见的沉积（这会降低地层渗透率） 。可用于石油工业的微生物生成物的数量不断增加，微生物防蜡技术扩展应用到了各种不同类型的油品和地层。 2.用微生物防垢和

6、防腐蚀 在常规化学技术中，利用化合物通过螯合和分散机理控制结垢。微生物化学剂（例如有机酸）是天然的螯合剂，这种螯合剂能够使阴离子黏合起来，从而限制其形成矿物沉积物的能力。同样，微生物表面活性剂也起着相似的作用。其他微生物化合物可能起到生膜剂、表面涂层和防止适于垢生长的晶核形成的作用。微生物生成物控制结垢的机理是螯合、结晶调整和晶核的分散。生物表面活性剂的生膜作用能够防止晶垢在表面上的附着；生膜剂可以起到控制金属表面腐蚀的钝化剂的作用；表面涂层减缓腐蚀化合物（例如碳酸和硫化物）之间的相互作用并且减弱腐蚀过程。 3.用微生物处理在水驱中出现的问题 在水驱中也能够成功地应用微生物。在垢或有机沉积物限

7、制了驱替流体注入的水驱作业中，用微生物克服这种限制并且提高注入能力。在注水系统中，任何部位都能够形成矿物垢沉积物（从地面设备到井下地层） ，并且通过流体流动可以把地面预形成的垢带人井下。有机沉积物（例如石蜡）或沥青质沉淀物、由残余油形成的稳定乳化液和在采出水回注过程中带入的润滑脂都能够导致在注水井中出现井壁堵塞和地层损害。在近井地带形成垢或有机沉积物堵塞了孔隙通道，降低了渗透率并且严重阻碍流体注入地层，这些夹杂物是降低水驱效率的主要原因。可以用控制结垢和腐蚀的微生物生成物抑制上述现象的发生并且可从注水井中清除这些夹杂物。已经证明，用微生物生成物处理注水系统增加了注水量，并且降低了注水压力和能源

8、成本。 4.在增产措施中使用微生物 在增产措施中，微生物生成物使采油量增加的机理包括清除井壁堵塞和地层损害、打开孔隙通道和改变原油流动性质。用微生物采油技术对井实施增产措施包括把特殊的微生物注入受损害的地层，这些微生物在地层中移地发育并且在地下产生有机物生成物，它们能够直接溶解孔喉中出现的烃沉积物。除了使流体通道中的垢颗粒和其他夹杂物流动外，生物表面活性剂也能够溶解这种沉积物。当实施增产措施后再次开井时，近井地带被溶解的沉积物与井内流体一起流动并且随着液流被清除出井筒。与传统技术相比，微生物采油技术的最大优点是，恢复生产后，微生物的移地发育在地层中要持续一段时间，不断地新陈代谢特殊化合物并且产

9、生微生物生成物，这就会使原油性质发生变化。菌种的特殊代谢作用把长链石蜡作为目标，缩短石蜡链，使烃分布发生变化。微生物对原油的直接代谢作用能够降低黏度并且提高相对渗透率。生物表面活性剂也能够使润湿性发生变化，从而提高相对渗透率。 5.在压裂损害补救作业中使用微生物 成功地应用微生物采油技术的另一个领域是补救压裂过程中聚合物对井造成的损害。水力压裂是增加油气井产量广泛采用的措施，经常在新完钻的井中采用压裂增产措施，以便增加泄油速率和加大油气田开发力度。油气开采者对已开发的或开发程度较高的油气田实施压裂增产措施，以便从现有井中获得最大产量和保持产量水平。但是，由于压裂液中使用的胶凝剂造成了地层损害，

10、常常达不到压裂增产措施的实际效果。在压裂液中一般使用聚合物溶液或凝胶增加黏度，困扰着压裂液使用的一个普遍问题是不能完全或不能充分地对凝胶进行破乳。残余胶凝剂对地层造成的损害，降低了渗透率，阻止了油气从产层中流出。这就导致通过压裂作业增加的产量比预计的低，在极端情况下，甚至完全采不出油气。已经开发出了降解瓜尔胶和其他凝胶聚合物的微生物生成物。和化学破乳剂不一样，微生物生成物与矿物或其他化学剂的反应不会把微生物生成物消耗掉。相反，微生物生成物起到聚合物破乳的催化剂作用。微生物生成物促使特殊代谢反应，例如破坏聚合物主链等，这一特殊代谢作用降低了聚合物的分子量以及流体黏度。 参考文献 1冯庆贤，郭海莉，倪方天.本源微生物驱油技术研究与应用J.特种油气藏，2001，18（5）. 2周灿丰，焦向东，陈家庆等.海洋工程新技术J.焊接，2006（5）.