一色一4667 2016-06-01

微生物採油是技術含量較高的一種提高採收率技術，不但包括微生物在油層中的生長、繁殖和代謝等生物化學過程，而且包括微生物菌體、微生物營養液、微生物代謝產物在油層中的運移，以及與岩石、油、氣、水的相互作用引起的岩石、油、氣、水物性的改變，深入研究作用機理顯得尤為重要。

武平倉等［6］對原油受實驗微生物作用生成的氣體進行研究，發現C6以下氣態烴的含量增加幅度達90%—100%；氣體中烴的總含量由28。090%增加到54。145%，增加幅度接近93%。同時有N2、CO2、H2生成。生成氣可改善原油在地層條件下的流動性，大量氣體在油藏中生成也會產生驅油效果。大港油田、青海油田重複試驗證明微生物作用後原油高碳烴密度減少，原油組成改變［7］。Statman 等［8］等對微生物作用前後油樣對比發現作用後油黏度變小。Onyekonwu等［9］對微生物作用前後的油樣進行對比分析，發現長鏈烴含量相對減少，短鏈烴或中鏈烴含量明顯增加，從而使原油結構中輕質組分含量增加。微生物能作用芳烴可以對芳環上的取代支鏈發生斷鏈作用。，膠質分子中取代基的平均分子鏈長也有變化。原油受微生物作用後生成大量的可帶羰基的化合物如酸、酯、酮等。這些有機物可以很好改變原油物性，使原油變得容易開採，從而提高產量。何正國等還進行了人造岩心驅替實驗，微生物在水驅後的岩心中活動，作用原油，可明顯觀察到有產氣現象出現，對收集到的生物氣進行氣相色譜成份分析得知，微生物作用原油能夠產生短鏈烷烴氣和二氧化碳等。氣體有利於產層壓力增加從而提高產量。在注微生物於含原油岩心培養72h後，對各岩心進行水驅，沒有注微生物的對照試驗岩心幾乎無油驅出；而注入微生物的岩心均有油驅出，採收率有明顯提高，且驅出的油粘度變小。對驅出液進行鏡檢，有大量球菌和桿菌存在。包木太［10］等對微生物代謝產物進行分析發現採油微生物代謝過程中除了產酸、生物表面活性劑和氣體等代謝產物外，還產生物聚合物和有機溶劑等，所有這些代謝產物都能在不同程度上以不同方式作用於地層原油，改善原油的性質，以利於原油的開採。

一般認為起驅油作用的是微生物產生的氣體和表面活性劑，還有產酸作用、對原油的降解作用［11~14］。微生物注入地層後，透過間隙水與臨近的油滴結合之後運移，微生物吸附於油滴邊界，將烴類分子轉化成有機溶劑、表面活性劑、酸、醇，和氣體。有機溶劑溶解於石油，降低其粘度，並透過溶解孔喉中重質長鏈烴類提高有效滲透率；表面活性劑可降低油與岩石和油與水的介面張力，提高驅油效率，改變岩石潤溼性，使岩石更加水溼；消除岩石孔壁油膜，提高油相流動能力；分散乳化原油，降低原油粘度。酸能夠降低油和孔喉中碳酸鹽含量，侵蝕石英和碳酸鹽表面以提高有效滲透率，並透過與碳酸鹽反應產生CO2降低石油粘度，引起油滴膨脹。氣體溶解於油，降低粘度，透過引起油滴膨脹起到物理驅油作用。微生物還產生兩種未知醇類，這些都是微生物在發酵原油過程中的代謝產物，它們有利於改善原油粘度，類似輕度酸化，增加岩石孔隙度，從而提高原油產量。新繁殖的細菌不斷產生並連續起作用，將以前不能流動的石油變成能流動的石油，從而提高了產量。勝利油田和大港油田都曾應用微觀模型研究驅油過程，分析微生物產生的表面活性劑對殘餘油的增溶、乳化和互溶現象，提出孔隙膠束增溶、孔隙乳化、孔隙兩相介面互溶和孔隙隧滲流等機理［15］，但這些機理與化學表面活性劑驅油機理沒有太大本質區別。微生物直接驅油機理主要是：①產生的表面活性物質將水驅條件下不能流動的殘餘油乳化，增加原油流動性。②改變岩石表面潤溼性，使油膜從岩石表面剝離，成為流動相。③生物氣溶於原油降低其黏度；原油在生物氣泡表面向前滑動而降低滲流阻力；大孔隙中的大氣泡對液流形成一定阻力，造成”賈敏效應“，具有一定“微觀調剖”作用［16］。概括起來，微生物採油的是透過是改變原油組成性質和改變原油的驅油環境，利用氣泡和微生物尺寸形成的微觀調剖作用，以及微生物附著在岩石表面生長形成生物沉積膜，有利於細菌在空隙中存活與延伸，擴大驅油麵積等因素達到提高採油增產目的的。

根據微生物採油作用機理不同，可以對微生物採油的礦場應用型別分為：微生物強化水驅，週期注微生物採油，微生物選擇性封堵地層，微生物清蠟和降低重油黏度等［17］。

從已知的採油機理可知微生物提高採油率是一種多用途的技術，應用該技術可以解決原油滲透率低、掃油效率低、流度比不利、氣錐進、水錐進、圈閉漬及結蠟結垢等問題， 具體到各種工藝，微生物採油的機理又有所不同，不同的工藝設計可以解決不同領域的問題，這給油田操作者提供了廣泛而多樣的選擇。值得一提的是［18］，不同菌種的代謝產物不盡相同，同一菌種代謝不同營養物的產物也不盡相同，故不同菌種的作用機理有所不同。同一菌種的作用機理往往不止一種。微生物提高原油採收率是多種因素協同作用的結果。目前，微生物提高原油採收率的機理還不十分清楚，還需進一步的研究探討。