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微生物采油
孫萬儒
2011年04月19日油田開發(fā)初期，原油層厚而多、地下壓力大，油可以自動噴出來，這段時間稱為一次采油。過些年，隨著地下原油減少，地下壓力變小，原油不能再自動噴出，需向地下注水“驅(qū)油”，用“嗑頭機”將原油和水一起抽上來，其中水占95%，然后需進行油水分離，獲得石油。這一時期稱為二次采油。經(jīng)過上述二次采油，我國綜合原油采收率只有30％多一些，也就是說，有60％多的原油仍然留在地下無法采出。到二次采油后期，因新注入的水總是沿著前一時期水流動形成的通路流動，無法再將石油采出。為了提高原油采收率，維持穩(wěn)產(chǎn)，減緩油田衰老速度，可以將一些聚合物與水一起注到地下，聚合物將以前形成的通路“堵上”，使水向其他方向擠壓，而將原油隨水帶出，這個時期稱為三次采油，又稱化學采油。這樣原油采出率大約可提高10%，但是依然有40%~50%的石油深埋地下，無法采出。這是資源的巨大浪費。雖然化學采油效果比較好，但是被堵上的“通路”以后幾乎再也打不開，里面被封閉的石油就無法開采。
抽油機（磕頭機）
自上個世紀80年代開始，我國許多油田開始使用由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的黃源膠替代化學方法制備的聚合物，用于三次采油，取得很好效果。因黃源膠屬于天然的多糖，粘度高，增稠效果好，具有良好的分散作用，用量小，在高濃度鹽存在下可形成穩(wěn)定的溶液，有穩(wěn)定乳化和懸浮能力，在地下時間長了會被地下存在的微生物分解，不會造成污染，因而在國內(nèi)外廣泛地被有于三次采油，取得良好效果。
近十多年來，我國在推廣微生物三次采油。將微生物及其營養(yǎng)和水一起注入地下油層，讓微生物在油層中生棲繁殖，通過擴散和快速的繁殖，達到很廣區(qū)域。在復雜的地下，微生物可以利用原油中的一些組分，通過新陳代謝，對原油產(chǎn)生直接作用，如把大分子碳鏈切成小的分子鏈，降低了原油的黏度，同時還會產(chǎn)生生物低分子量溶劑、表面活性物質(zhì)、有機酸、聚合物等物質(zhì)，能夠改善原油的物理性質(zhì)、原油、油水界面性質(zhì)和驅(qū)油效率，提高了原油在地層孔隙中的流動性；另外微生物在無氧氣的油層中生長代謝產(chǎn)生甲烷和氫，提高了地下壓力；在采油過程中，整個井壁會被泥沙和原油中的石蠟混合物堵塞，影響正常生產(chǎn)，而這些微生物可以將蠟等物質(zhì)分解，將堵塞的地方疏通開；微生物還可以把因注水流動形成的“通路”或大的孔隙截堵上，使注水流向其他區(qū)域，將原油帶出，以此提高采油率。微生物采油使用的微生物多是油田普遍存在的，它們不會污染環(huán)境，因而這種采油技術(shù)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
在進行微生物采油前，應(yīng)對油田進行調(diào)查，要了解油層溫度、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。調(diào)查地下油層環(huán)境的目的是為選擇能夠適合用于該油田采油的微生物，以確保注入的微生物能夠在地下油層中快速繁殖正常發(fā)揮作用。
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，菌種篩選是微生物采油技術(shù)的關(guān)鍵。所選菌種在地下油層條件不僅能夠正常生存，而且能夠正常的繁殖和發(fā)揮作用，并能產(chǎn)生大量對采油有利的代謝產(chǎn)物；從經(jīng)濟角度出發(fā)，所選菌種需要的營養(yǎng)物要簡單，容易培養(yǎng)，最好能以原油為營養(yǎng)物。選擇的微生物在生產(chǎn)廠內(nèi)進行大量培養(yǎng)，然后與無機鹽水及營養(yǎng)源混合，制成特定濃度的菌體懸濁液。將生產(chǎn)的微生物制劑注入油井，關(guān)閉油井讓微生物進行繁殖，一般關(guān)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(guān)閉3到5天，讓微生物在地下油層中充分繁殖。然后恢復開采。一般微生物在油層中的有效期是3到6個月，可以根據(jù)實際情況多輪次的注入微生物制劑，這樣，微生物才有機會進入更深的地層,發(fā)揮更大作用。
但是由于不同油田的地質(zhì)條件不同，復雜、多樣，原油成分和性質(zhì)也不同，因此需要根據(jù)具體的油田條件選擇使用不同類型的采油微生物。有些油田地下溫度高、鹽濃度大、重金屬離子含量高，一般微生物難以適應(yīng)。因此必須選擇能夠耐受這種條件的采油微生物。所以近年來，從熱泉、鹽湖等極端環(huán)境中篩選能夠耐受這樣苛刻條件的采油微生物獲得很好進展。另外也可以直接從當?shù)赜吞镏袑ふ冶驹次⑸?，篩選烴氧化菌、降解原油瀝青重組分菌、腐生菌、發(fā)酵菌、產(chǎn)甲烷菌、產(chǎn)氫菌和硫酸鹽還原菌，以獲得更能夠適應(yīng)本地油田的采油微生物。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，利用基因工程進行微生物改造，將能夠產(chǎn)生特殊功能的基因，比如產(chǎn)氫的基因、分解高碳烴的基因、產(chǎn)表面活性劑的基因等等轉(zhuǎn)入采油微生物，使之具有更好的性能。采用發(fā)酵工程的有效手段優(yōu)化、簡化采油微生物的大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)，降低微生物制劑的生產(chǎn)成本，便于大規(guī)模在油田上使用?；蚴褂锰砑拥?、磷、銨鹽的充氣水使地層微生物活化、繁殖，達到充分利用油田地層內(nèi)的本生微生物，簡化微生物采油工藝，獲得更高的效益。
微生物采油成本也很低，它以水為生長介質(zhì)，以簡單的碳水化合物為營養(yǎng)，通過油井現(xiàn)有的管道就可以注入油層。具有成本低，礦場實施簡便易行、投資少、適用范圍廣、無污染等特點。業(yè)已證明是一項經(jīng)濟有效、操作簡便的技術(shù)。微生物采油技術(shù)已在我國許多油田中應(yīng)用，取得了投入產(chǎn)出比為1∶5到1∶7的好效果。因此引起中國石油股份公司的高度重視。
目前采用微生物強化采油已在一些國家獲得成功。俄羅斯科學家使用多種適于在原油中生存的微生物，將其置于采油管內(nèi)，這些微生物新陳代謝的產(chǎn)物可以大大增強原油的流動性，從而提高采油率，而不會影響原油的質(zhì)量。測試表明，每使用1噸微生物制劑，可多采集原油500噸。