微生物驅(qū)油：綠色環(huán)保采油新技術(shù)
時(shí)間：2018-12-06 11:01
來(lái)源：
作者: 朱真民
微生物采油技術(shù)是指各種利用微生物（主要是細(xì)菌）或其代謝產(chǎn)物提高原油產(chǎn)量和采收率的技術(shù)；具有多種應(yīng)用工藝，目前已有報(bào)道的工藝有微生物清防蠟、微生物單井吞吐、微生物堵調(diào)、微生物防腐和微生物驅(qū)油等新工藝技術(shù)，這些工藝可單獨(dú)應(yīng)用，也可與其他工藝技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。微生物驅(qū)油是被定位為繼熱驅(qū)、化學(xué)驅(qū)和氣驅(qū)之后的第四種提高采收率的方法，特別是對(duì)于高含水和近枯竭的老油田更顯示出強(qiáng)大的生命力。石油微生物學(xué)作為一門新興學(xué)科，正處于發(fā)展初期，近十幾年其相關(guān)技術(shù)得到快速發(fā)展，已成會(huì)為油田勘探開(kāi)發(fā)解決更多生產(chǎn)難題的一項(xiàng)綠色環(huán)保采油新技術(shù)。
微生物驅(qū)油特點(diǎn)
微生物驅(qū)油是現(xiàn)代生物技術(shù)在采油工程領(lǐng)域開(kāi)拓性的應(yīng)用，也是技術(shù)含量較高的一種提高采收率技術(shù)。它利用微生物或其代謝產(chǎn)物提高原油產(chǎn)量和采收率。具體來(lái)說(shuō)，微生物本身可以達(dá)到驅(qū)油目的，比如在地下巖石表面油膜下生長(zhǎng)繁殖，迫使原油從巖石表面脫離，從而驅(qū)出原油。有的微生物還可以吃掉原油，主要吃原油中的長(zhǎng)鏈飽和烴，這樣原油黏度降低了，流動(dòng)性增強(qiáng)，也會(huì)變得更容易被開(kāi)采出來(lái)。此外，微生物的代謝產(chǎn)物對(duì)油藏也有間接作用，比如CO2、甲烷、氫氣等氣體以及表面活性劑等，氣體溶解在原油中，以及表面活性劑達(dá)到的“洗潔精”作用，致使吸附在巖石表面的油膜脫落，都可以達(dá)到提高采收率的作用。
微生物驅(qū)油技術(shù)主要分為兩種類型——一類是把細(xì)菌代謝物（又稱外源微生物）作為驅(qū)油劑注入地層；另一類是直接在地層中有目的地培養(yǎng)和發(fā)展微生物（又稱內(nèi)源微生物），形成具有驅(qū)油特性的細(xì)菌代謝物。微生物驅(qū)油技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，首先它是一項(xiàng)綠色環(huán)保技術(shù)。傳統(tǒng)化學(xué)驅(qū)的污水處理難度較大，微生物驅(qū)油技術(shù)對(duì)整個(gè)油田的生產(chǎn)系統(tǒng)，包括地面脫水、采油污水合理利用起到了很好的作用。微生物驅(qū)油技術(shù)利用地層中微生物本身的代謝活動(dòng)達(dá)到提高采收率的目的，不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)和后續(xù)的處理過(guò)程帶來(lái)不利的影響，有效地緩解了油田零排放的環(huán)保壓力。其次，微生物驅(qū)油技術(shù)一次性投入低。熱采在蒸汽驅(qū)前要建專門的鍋爐、拉管網(wǎng)、配備配套的工藝管柱，整個(gè)投資比較大?；瘜W(xué)驅(qū)要建配聚站，聚合物的用量較大。而微生物驅(qū)只需在原有的注水井中注入營(yíng)養(yǎng)液即可，整個(gè)地面流程不需要大的改變，前期工作和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的投入均較少。
此外，相比化學(xué)驅(qū)和熱驅(qū)投資回收周期短，見(jiàn)效期內(nèi)增油幅度高。微生物驅(qū)整體上表現(xiàn)為溫和見(jiàn)效，有效期長(zhǎng)，可持續(xù)時(shí)間達(dá)十幾年之久。再次，微生物驅(qū)油技術(shù)產(chǎn)出投入比高，經(jīng)濟(jì)效益較好。美國(guó)目前的微生物驅(qū)油技術(shù)產(chǎn)出投入比大于5∶1，而國(guó)內(nèi)油田成功的區(qū)塊產(chǎn)出投入比也達(dá)到甚至超過(guò)了這個(gè)比例。此外，微生物驅(qū)油技術(shù)還具有成本低、施工簡(jiǎn)便、適用范圍廣、靈活可控、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，化學(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)的應(yīng)用同時(shí)又為微生物采油技術(shù)的發(fā)展提供了一定的空間，化學(xué)驅(qū)不可能覆蓋所有的油藏，不能進(jìn)行化學(xué)驅(qū)的油藏可以采取開(kāi)展微生物驅(qū)。
微生物驅(qū)油技術(shù)
石油微生物學(xué)是一門典型的交叉學(xué)科，其相關(guān)理論的應(yīng)用正在形成各種石油微生物技術(shù)。目前關(guān)注較多、發(fā)展較快的技術(shù)主要有微生物采油技術(shù)和微生物處理污水技術(shù)，其中微生物采油技術(shù)已發(fā)展了多項(xiàng)工藝，包括微生物清防蠟技術(shù)、微生物單井吞吐技術(shù)、微生物堵調(diào)技術(shù)、微生物防腐技術(shù)和微生物驅(qū)油技術(shù)等。
微生物清防蠟技術(shù)是定期將微生物由套管環(huán)空加入油井，微生物在生產(chǎn)管柱中作用，可阻止蠟的沉淀和析出，起到清防蠟的作用，同時(shí)也通過(guò)抑制其他有害菌的作用而起到防腐的作用。該項(xiàng)技術(shù)可維護(hù)油井生產(chǎn)，延長(zhǎng)油井的有效生產(chǎn)時(shí)間，減緩油井結(jié)蠟、降低油井原油黏度，起到延長(zhǎng)油井熱洗周期、減少化學(xué)藥劑（清防蠟劑、降黏劑等）用量等作用。同時(shí)，由于微生物改善了井筒環(huán)境，提高泵效，可以提高產(chǎn)量；另一方面，由于減少了熱洗等其他維護(hù)措施造成的怠產(chǎn)，因此，該還有一定的增產(chǎn)效果。目前，該技術(shù)成熟已進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用，累計(jì)實(shí)現(xiàn)增油15.5萬(wàn)噸。
微生物單井吞吐技術(shù)是將經(jīng)篩選的微生物菌液由油井套管加入或擠入到油井的近井油層地帶，通過(guò)微生物的代謝作用和代謝產(chǎn)物的作用產(chǎn)生表面活性劑，清除油井近井地帶的有機(jī)阻塞，改善原油流動(dòng)性，減輕蠟堵并提高泵效，延長(zhǎng)油井免修期；同時(shí)還可通過(guò)微生物產(chǎn)生的有機(jī)酸清除近井油層的結(jié)垢，以提高近井油層的滲透性，從而提高油井的產(chǎn)量。目前微生物單井處理技術(shù)在勝利油田已應(yīng)用成熟，并進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用，每年處理200多口油井。
微生物堵調(diào)技術(shù)是利用產(chǎn)生胞外多糖生物聚合物的微生物在油藏中形成生物團(tuán)，實(shí)現(xiàn)堵水調(diào)剖的作用。由于微生物隨注入水進(jìn)入油藏的高滲帶，并在高滲帶生長(zhǎng)繁殖，因此微生物堵調(diào)可實(shí)現(xiàn)選擇性、深部堵調(diào)作用，提高水驅(qū)波及體積，進(jìn)而提高采收率。
微生物防腐技術(shù)是利用特殊的微生物在油田生產(chǎn)系統(tǒng)中通過(guò)微生物之間的生存競(jìng)爭(zhēng)，抑制引起腐蝕的有害菌生長(zhǎng)繁殖，從而降低或抑制生物腐蝕。油田生產(chǎn)設(shè)施的腐蝕包括化學(xué)腐蝕和生物腐蝕，其中生物腐蝕對(duì)油田地下管柱的危害較大。微生物防腐技術(shù)是一種生物防治方法，其優(yōu)勢(shì)在于不使用殺菌劑，減少對(duì)環(huán)境的危害，同時(shí)處理效果好。
微生物驅(qū)油技術(shù)是篩選適合油藏環(huán)境的微生物菌種，這些菌種具有產(chǎn)生表面活性物質(zhì)和生物氣等有利于提高采收率的代謝產(chǎn)物；然后在地面生產(chǎn)菌液，利用油田注水系統(tǒng)將微生物注入油藏。通過(guò)微生物在油藏內(nèi)部的生長(zhǎng)、代謝和繁殖，對(duì)殘余油發(fā)生作用，提高水驅(qū)洗油效率，從而提高采收率。微生物驅(qū)油技術(shù)從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工藝上可分為內(nèi)源微生物驅(qū)油技術(shù)、外源微生物驅(qū)油技術(shù)和空氣輔助微生物驅(qū)油技術(shù)。內(nèi)源微生物驅(qū)油技術(shù)是利用油藏中已有的有益微生物來(lái)實(shí)現(xiàn)微生物驅(qū)油的技術(shù)。
長(zhǎng)期注水開(kāi)發(fā)的油藏中有豐富的微生物群落，其中有些微生物可產(chǎn)生有利于提高采收率的代謝產(chǎn)物，通過(guò)向油藏中注入適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)，選擇性地激活這些微生物，可提高采收率。相對(duì)而言，內(nèi)源微生物更能適應(yīng)油藏環(huán)境，且不需要篩選菌種，不需要生產(chǎn)菌液。目前通過(guò)分子微生物生態(tài)分析和培養(yǎng)法可對(duì)油藏中的微生物進(jìn)行全面分析，并根據(jù)不同的微生物特點(diǎn)，通過(guò)控制其營(yíng)養(yǎng)配方，讓有益的細(xì)菌生長(zhǎng)起來(lái)，而抑制有害的細(xì)菌。在室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)該方法可實(shí)現(xiàn)內(nèi)源微生物選擇性激活，最高可使內(nèi)源微生物密度達(dá)到107個(gè)/ml，并見(jiàn)到明顯的提高采收率效果。外源微生物驅(qū)油技術(shù)區(qū)別于內(nèi)源微生物驅(qū)油技術(shù)，是向油藏注入優(yōu)選的高效驅(qū)油菌液和營(yíng)養(yǎng)液，通過(guò)微生物在油藏中的繁殖和代謝提高采收率的技術(shù)。
其特點(diǎn)在于微生物菌種為外部?jī)?yōu)選的、驅(qū)油效能較高的菌種。外源與內(nèi)源微生物驅(qū)油技術(shù)在油藏中提高采收率原理是一樣的，區(qū)別只在于細(xì)菌來(lái)源不同。即使在進(jìn)行外源微生物驅(qū)時(shí)，也不可避免地啟動(dòng)內(nèi)源微生物的生長(zhǎng)代謝。空氣輔助微生物驅(qū)油技術(shù)是為了快速在油藏中建立生物場(chǎng)，在注入菌液和營(yíng)養(yǎng)液的同時(shí)注入少量的空氣，在注入井近井地帶形成好氧環(huán)境，快速激活好氧微生物，建立生物場(chǎng)，而當(dāng)氧氣耗盡時(shí)，好氧微生物的代謝產(chǎn)物又可作為厭氧微生物的代謝底物，從而從整體提高微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的利用水平、生長(zhǎng)速度以及微生物驅(qū)油的效果。微生物驅(qū)油技術(shù)具有較廣的油藏適用范圍，目前油田50%以上的油藏都適用，能夠在水驅(qū)的基礎(chǔ)上明顯提高采收率，尤其是它還可作為三次采油后的提高采收率技術(shù)，延長(zhǎng)油藏開(kāi)發(fā)壽命，并且還是一項(xiàng)低成本的綠色環(huán)保技術(shù)。
油田應(yīng)用效果
目前微生物單井處理技術(shù)在勝利油田已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段，成效顯著。自2000年開(kāi)始立項(xiàng)研究以來(lái)，勝利油田已擁有了自己的菌種庫(kù)，擁有功能菌200余株，建成的微生物采油菌液工業(yè)化生產(chǎn)車間，年產(chǎn)菌液達(dá)1500噸。微生物單井處理技術(shù)已推廣應(yīng)用1640余井次，累計(jì)增油17萬(wàn)余噸，并減少熱洗15500余井次，還節(jié)省了大量化學(xué)藥劑用量。其中，羅801區(qū)塊是目前全球?qū)嵤┪⑸矧?qū)油最系統(tǒng)、成效最顯著、時(shí)間最長(zhǎng)的項(xiàng)目區(qū)塊，連續(xù)實(shí)施18年，先后經(jīng)歷了外源微生物驅(qū)油階段、空氣輔助外源微生物驅(qū)油階段以及目前的油藏內(nèi)源微生物生態(tài)調(diào)控階段，區(qū)塊綜合含水上升率由8.43%降至0.39%，綜合含水控制在86%左右，截至2017年底已累計(jì)增油超過(guò)16萬(wàn)噸，階段提高采收率5.6%，最終可提高采收率10.17%，增加可采儲(chǔ)29.6萬(wàn)噸。
微信公眾號(hào)
微信視頻號(hào)
京公網(wǎng)安備11010502053156號(hào)