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微生物采油的微生物采油机理

更新时间：2026-07-28 09:48:46 周记网3年前 (2023-09-18)教育知识1910

微生物采油是技术含量较高的一种提高采收率技术，不但包括微生物在油层中的生长、繁殖和代谢等生物化学过程，而且包括微生物菌体、微生物营养液、微生物代谢产物在油层中的运移，以及与岩石、油、气、水的相互作用引起的岩石、油、气、水物性的改变，深入研究作用机理显得尤为重要。

武平仓等[6]对原油受实验微生物作用生成的气体进行研究，发现C6以下气态烃的含量增加幅度达90%—100%；气体中烃的总含量由28.090%增加到54.145%，增加幅度接近93%。同时有N2、CO2、H2生成。生成气可改善原油在地层条件下的流动性，大量气体在油藏中生成也会产生驱油效果。大港油田、青海油田重复试验证明微生物作用后原油高碳烃密度减少，原油组成改变[7]。Statman 等[8]等对微生物作用前后油样对比发现作用后油黏度变小。Onyekonwu等[9]对微生物作用前后的油样进行对比分析，发现长链烃含量相对减少，短链烃或中链烃含量明显增加，从而使原油结构中轻质组分含量增加.微生物能作用芳烃可以对芳环上的取代支链发生断链作用.，胶质分子中取代基的平均分子链长也有变化。原油受微生物作用后生成大量的可带羰基的化合物如酸、酯、酮等。这些有机物可以很好改变原油物性，使原油变得容易开采,从而提高产量.何正国等还进行了人造岩心驱替实验，微生物在水驱后的岩心中活动，作用原油，可明显观察到有产气现象出现，对收集到的生物气进行气相色谱成份分析得知，微生物作用原油能够产生短链烷烃气和二氧化碳等。气体有利于产层压力增加从而提高产量。在注微生物于含原油岩心培养72h后，对各岩心进行水驱，没有注微生物的对照试验岩心几乎无油驱出；而注入微生物的岩心均有油驱出，采收率有明显提高，且驱出的油粘度变小。对驱出液进行镜检，有大量球菌和杆菌存在。包木太[10]等对微生物代谢产物进行分析发现采油微生物代谢过程中除了产酸、生物表面活性剂和气体等代谢产物外，还产生物聚合物和有机溶剂等，所有这些代谢产物都能在不同程度上以不同方式作用于地层原油，改善原油的性质,以利于原油的开采。

一般认为起驱油作用的是微生物产生的气体和表面活性剂，还有产酸作用、对原油的降解作用[11~14]。微生物注入地层后，通过间隙水与临近的油滴结合之后运移，微生物吸附于油滴边界，将烃类分子转化成有机溶剂、表面活性剂、酸、醇，和气体。有机溶剂溶解于石油,降低其粘度，并通过溶解孔喉中重质长链烃类提高有效渗透率；表面活性剂可降低油与岩石和油与水的界面张力，提高驱油效率，改变岩石润湿性,使岩石更加水湿；消除岩石孔壁油膜，提高油相流动能力；分散乳化原油，降低原油粘度。酸能够降低油和孔喉中碳酸盐含量，侵蚀石英和碳酸盐表面以提高有效渗透率，并通过与碳酸盐反应产生CO2降低石油粘度，引起油滴膨胀。气体溶解于油，降低粘度，通过引起油滴膨胀起到物理驱油作用。微生物还产生两种未知醇类，这些都是微生物在发酵原油过程中的代谢产物，它们有利于改善原油粘度，类似轻度酸化，增加岩石孔隙度，从而提高原油产量。新繁殖的细菌不断产生并连续起作用，将以前不能流动的石油变成能流动的石油，从而提高了产量。胜利油田和大港油田都曾应用微观模型研究驱油过程，分析微生物产生的表面活性剂对残余油的增溶、乳化和互溶现象，提出孔隙胶束增溶、孔隙乳化、孔隙两相界面互溶和孔隙隧渗流等机理[15]，但这些机理与化学表面活性剂驱油机理没有太大本质区别。微生物直接驱油机理主要是：①产生的表面活性物质将水驱条件下不能流动的残余油乳化，增加原油流动性。②改变岩石表面润湿性，使油膜从岩石表面剥离，成为流动相。③生物气溶于原油降低其黏度；原油在生物气泡表面向前滑动而降低渗流阻力；大孔隙中的大气泡对液流形成一定阻力，造成”贾敏效应“，具有一定“微观调剖”作用[16]。概括起来，微生物采油的是通过是改变原油组成性质和改变原油的驱油环境，利用气泡和微生物尺寸形成的微观调剖作用，以及微生物附着在岩石表面生长形成生物沉积膜，有利于细菌在空隙中存活与延伸，扩大驱油面积等因素达到提高采油增产目的的。

根据微生物采油作用机理不同，可以对微生物采油的矿场应用类型分为：微生物强化水驱，周期注微生物采油，微生物选择性封堵地层，微生物清蜡和降低重油黏度等[17]。

从已知的采油机理可知微生物提高采油率是一种多用途的技术，应用该技术可以解决原油渗透率低、扫油效率低、流度比不利、气锥进、水锥进、圈闭渍及结蜡结垢等问题，具体到各种工艺，微生物采油的机理又有所不同，不同的工艺设计可以解决不同领域的问题，这给油田操作者提供了广泛而多样的选择。值得一提的是[18]，不同菌种的代谢产物不尽相同，同一菌种代谢不同营养物的产物也不尽相同，故不同菌种的作用机理有所不同。同一菌种的作用机理往往不止一种。微生物提高原油采收率是多种因素协同作用的结果。目前，微生物提高原油采收率的机理还不十分清楚，还需进一步的研究探讨。