微生物采油技术讲义
微生物采油机理及应用-石油技术
微生物采油机理及应用随着世界经济的飞速发展,能源的生产与供求矛盾越发突出,石油作为工业发展的命脉,由于其储量的有限性,使得人们对它的研究和关注程度远胜于其它能源。
寻找有效而廉价的采油新技术一直是专家们不断探索的问题。
有资料表明我国原油开采采出率仅有30%左右,远低于发达国家50%-70%的采出率,高粘、高凝和高含腊的胶质沥青油藏为原油的开采带来诸多困难,而新型微生物采油系列产品对“三高” 油藏的开发具有较强的针对性,能使采出率大幅度提高。
定义微生物采油技术是一项利用微生物在油藏中的有益活动来提高石油产来提高石油产量的三次采油技术。
将地面分离培养的微生物菌液和营养液注入油层,或单独注入营养液激活油层内微生物,使其在油层内生长繁殖,产生有利于提高采收率的代谢产物,以提高油田采收率的方法。
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【1】。
同时,微生物在油层中生长代谢产生的气体,生物表面活性物质,有机酸,聚合物等物质,这些微生物的代谢产物通过降低原油表面张力和粘度,可提高岩石孔隙介质中原油的流速,增强洗油和驱油效果,提高原油采收率。
来提高原油采收率的一种方法[2]。
机理微生物的采油机理是什么?在大量研究的基础上,一般认为可能的机理有下几点:(1)微生物生长代谢能降解原油的重组分变成轻组分, 产生的CO2、H2、N2、CH4 等气体增加油层压力, 并降低原油的黏度, 使其流动性变好。
(2)微生物生长代谢产生能促使油释放的代谢产物, 如低分子量的醇、有机物、生物表面活性剂等, 使油水界面张力降低, 从而使原油从岩石中释放出来;(3)微生物代谢产生的生物聚合物可控制液体流动, 或者形成选择性封堵:(4)溶剂性产物可溶解原油, 生成的CO2、H2、CH4 等小分子产物可起到溶解驱油的作用。
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
微生物采油技术培训教程
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约8、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
END
微生物采油
微生物采油技术课程名称：采油工程进展上课老师：伊向艺姓名：朱涛学号：2012020180 学院：能源学院微生物采油技术姓名：朱涛学号：2012020180 任课老师：伊向艺摘要我国微生物采油技术近十几年来得到快速发展，其中微生物防蜡和单井吞吐技术已基本成熟，分别作为生产维护和增产措施在多个油田有规模化应用，但目前仍存在机理认识不清和工艺优化的问题，还需要进一步完善，以提高措施效果及有效率。
微生物驱油技术仍处于试验阶段，国内已开展了20多个区块的现场试验，但还没有建立统一的认识，发展方向仍不明确，至今难以推广。
分析了国内外近十几年来微生物采油领域的研究和应用现状，重点论述了微生物驱油技术存在的问题，分析了国外的现场试验方法和发展趋势，提出未来的研究和发展需要关注的问题。
关键词：微生物；采油技术；微生物采油技术(Microbial Enhanced Oil Recovery)是指利用微生物(主要是细菌)或其代谢产物提高原油产量和采收率的技术。
微生物提高原油采收率(Microbial Enhanced Oil Recovery，以下简称MEOR)是继热力驱、化学驱、聚合物驱等传统方法之后，利用微生物的基本互动与新陈代谢来提高原油采收率的一种综合技术。
它与其它的三种方法相比，MEOR的使用范围广泛、操作简单、投资少、效率高、功能多、费用低，不会损害油层，同时环保健康，是迄今为止发展前景最好的一种采油技术。
微生物采油技术发展历程1895年，Miyoshi第一次记录了微生物作用于烃类的现象。
1936年，Bastin 等又证明了油层水中存在着硫酸岩等菌种，美国科学家Beckman就在同年提出了微生物才油的设想。
Zobell在1943年第一次申请将微生物菌种注入油层中。
以便提高石油的采收率。
1946年还提出使用一套厌氧硫酸岩还原菌开展二次采油的计划，并进行现场试验。
1947年，Beck进行了第一次工业试验．1953年，Zobell 还是用其它类型的细菌进行采油，并对采油效率进行了分析和统计，之后还对此进行了多方面的研究和探索，对微生物采油技术奠定了基础。
微生物采油技术讲义..
采油方法。
1、国外微生物采油技术发展概况
（1）发展历程
1895年，Miyoshi首先记载了微生物作用于烃类的现象。
1926年， Beckman提出“利用微生物采油”的设想。同年， Bastin等 证实油层水中存在硫酸还原菌等。
1943年，Zobell申请了微生物采油的专利；
1946年，提出应用厌氧硫酸还原菌采油现场实施方案。 1947年，美国首次工业试验。
MEOR工艺
单井激励
生产中的问题
地层受到伤害 , 渗透 性差 原油受到 毛细管力束缚 地层有孔道， 水驱效率低 结蜡
应用微生物的性能
产表面活性剂、气体,降解烃类
强化水驱
产表面活性剂、气体、酸和醇
调剖
产聚合物或增殖形成生物团 产乳化剂、表面活性剂，降解 烃类
清洗井筒
缓解指进
地层水或气指进
产聚合物或增殖形成生物团
微生物强化采油过程
微生物强化采油是一种提高采收率技术，通常应用在低产油井以
提高产量。
这项技术包括：向油藏注入耐温、耐压、耐盐、厌氧菌群和营养 液
菌群繁殖生长，分芽繁殖，产生有用的代谢产物（如酸、气体、
微生物采油技术
一、概述
1、国外微生物采油技术发展概况 2、国内微生物采油技术发展概况 3、微生物提高采收率机理 4、微生物驱油技术定位 5、微生物提高采收率的优点
二、微生物采油技术工艺
1、微生物强化采油 2、油井套管防石蜡沉积技术 3、提高原油在地面管线中的流动效率 4、生物降解：一个环保的治理石油废弃物的方法
微生物细胞很小，且能运移，所以能进入其它驱油工艺不能
全及的油层中的死角和裂缝；
微生物只在有油的地方繁殖并产生代谢物，克服了盲目性；
微生物驱油技术综述培训资料
摘要相对于常规提高采收率技术, 微生物采油有 2 个优点, 即微生物不会消耗大量能源且其使用与油价无关。
微生物能以油藏里的物质为营养代谢, 在发酵过程中排出生物气, 占据部分储层空间, 或形成人工气顶。
微生物还可以堵塞油层的高渗透通道。
微生物在油藏整个水相里都发挥作用, 包括水与岩石界面和油水界面, 并可以受控地在分子和孔隙微观水平上连续产出气体、溶剂、表面活性剂以及其他生物化学剂，驱替石油。
日本和中国用优选的微生物菌种注入油藏进行矿场试验, 结果提高采收率15 %～23 % 。
但是微生物采油也有一些局限性, 所以应该加强目前进行的微生物驱油模拟研究, 确定最好的菌种、营养物、代谢和生理特征, 使微生物驱油开采技术获得较高成功率。
一、微生物采油原理为了让微生物快速繁殖和生长, 研究人员用各种方法往油藏里注入营养物, 激活这些微生物。
有些微生物能以油藏里的物质为营养代谢, 在发酵过程中排出生物气, 占据部分储层空间, 或形成人工气顶。
微生物还可用于堵塞油层的高渗透通道。
在多年注水开发后, 注入水会绕过渗流阻力高的含油部位, 沿渗流阻力最小通道流动。
微生物数量在这个通道中也很多, 可以在注入水中添加营养物激活微生物。
微生物的繁殖造成其数量猛增, 封堵无效循环的水路, 扩大波及体积, 提高注水效率。
大多数微生物具有天然依附于岩石表面的倾向, 不在液体中自由浮动。
油藏里, 微生物吸附在岩石表面并繁殖, 产生胞外多糖, 促进了菌体在岩石表面的吸附作用, 形成生物膜, 起到对菌体保护的作用, 并加快细菌更好地利用营养物等资源。
随注入水进入油藏的细菌将在原来的生物膜上流过, 有时微生物也会从生物膜中分离出去并与注入水一起渗流, 或者到油藏深部。
从物理化学原理方面看, 促使微生物增长并释放原油的机理与常规EOR 技术基本是一样的。
尽管泄油机理相似, 但其他方面却有很大差异。
常规的非微生物提高采收率技术是通过井口大量注水, 而微生物在油藏整个水相里都发挥作用, 包括水与岩石界面和油水界面, 并可以在受到控制的情况下在分子和孔隙微现水平上连续产出气体、溶剂、表面活性剂以及其他生物化学剂。
微生物采油技术培训教程
根据摄食和细胞组成特点，生物界分为：
a.病毒界(Virus) b.原核生物界(Monera) 细菌、蓝澡 c.原生生物界(Protista) d. 真菌界 (Fungi) 酵母 e. 植物界 (Plantae) f.动物界 (Animalia)
微生物在勘探开发方面应用原理
引
言
在人类利用自然、改造自然的历史中，对微 生物(microbes)的利用不仅历史悠久，而且十分 广泛。早在4000多年前，古埃及人就开始利用 发酵工艺来做面包、酒类等食品、饮料。目前 利用微生物的主要领域： 1、发酵工业 2、环境保护 3、医药卫生 4、石油勘探开发
微生物的分类位置
微生物采油技术
主讲：陶剑清
目
录
引 言 微生物的分类位置 微生物在勘探开发方面应用原理 微生物采油 1、微生物采油（MEOR）发展概况 2、微生物提高采收率机理 3、微生物提高采收率的优点 4、微生物采油技术工艺 5、采油菌菌种筛选 6、采油菌室内研究方法 7、微生物采油工艺油藏筛选标准 8、微生物采油技术现场应用实例 (1)单井吞吐 (2)微生物驱 9、关于微生物驱(封堵)配套技术的基本思路
原油菌解实验分析 菌解前后原油族组成分析 菌解前后原油芳烃、饱和烃气相色谱分析 细菌清蜡实验 菌解前后原油凝固点测定 菌解前后原油粘度分析 微生物驱油实验 驱油条件的确定（地层物性、原油、地层水） 驱油模型的设计（岩心、可视化玻璃模型） 驱油流程设计（多轮次、多断塞、不同组合驱替） 驱油效果分析
19.7 22.7 29.4 31.0 31.9 32.4 32.7
0.5% PAM
两轮次驱油效率结果
微生物采油技术研究
微生物提高原油采收率摘要：中国大部分油田已经进入中后期开采。
针对油田开发中后期油井产量逐渐下降，利用微生物采油对中后期油田的采收率有很大的提升空间。
笔者由微生物提高采收率原理、微生物适应的地层环境和微生物采油的特征为方向来阐述，并对微生物采油技术给予评价包括存在的不足之处。
微生物提高原油采收率定义是利用筛选的微生物菌种的有益活动及产生的生物气和活性物质来提高原油采收率的一项综合性技术，其中具有适合范围广、工艺简单、持续时间长、见效快、易于控制等特点，是目前发展前景很好的提高原油采收率的技术。
关键字：微生物原理一、微生物采油原理微生物采油法通过向油藏注入特点的菌种及微生物所需要的营养物质，使菌种能够在油藏中繁殖并且以石油为原料，代谢出的气体或活性物质来帮助原油开采，降低水油比等方法从而提高原油采收率。
1.1降粘法微生物能降低原油粘度，微生物以高碳正构烷烃为碳源，由于微生物生长时代谢产物生物酶，在生物酶的作用下，将高碳正构烷烃降解，降解后的原油重质组分减少，轻质组分增加，原油的粘度下降，从而减小原油在地层中的流度比，大大改善了原油品质。
1.2表面活性剂法微生物产生的具有表面活性剂特征的化合物为生物表面活性剂，如鼠李糖脂、海棠糖脂、槐糖脂等。
会吸附代替了不在界面上的不平衡的分子，使油水界面张力（δ）下降，生物表面活性剂在地层表面的吸附，使亲油面转为亲水表面，增大油对地面表面的润湿角（θ），由粘附功w=δ(1+cosθ),可知界面张力（δ）下降或油对地层表面的润湿角（θ）的增大都会使粘附功下降，粘附功越小，油越易从地层表面掉下来，从而提高洗油效率。
1.3生物气法微生物在代谢中产生气体，如：二氧化碳、甲烷等，气体使原油粘度下降，体积膨胀，利用气体的膨胀能将原油驱入井底同时气泡会产生贾敏效应增加水流阻力，可以提高波及系数。
1.4生物酸法微生物产生的酸可以解除碳酸盐岩中的孔隙及裂缝中的堵塞物质，提高地层渗透率，为原油提供流动通道。
微生物采油技术新发展及应用研究院课堂PPT
93271 1987 11 60.6 5
0.26 0.05 94.8 175. 19.1 0.6313 五周期 5
14
试验井概况：
矿场试验
6口试验井均为蒸汽吞吐后期生产井，一般 经过3轮～6轮的注汽周期，目前停止注汽， 井口温度在30℃～65℃，措施前平均日产液 9.2t,平均日产油1.0t,平均含水率88%。
4 93254 8月29日 9月29日
12
0 114 49 139
5 93267 6月29日 8月30日 9月29日 12 15 4 214 40 36 257
6 93271 6月29日 7月28日 9月28日 39 23 36 20 13 0 \
总计
1042
20
图2 九3区93212稠油井生产动态
该区经过前期的蒸汽吞吐及蒸汽驱开采，地层原油 中部分溶解气及轻组分被产出，地下原油粘度急剧上 升，目前粘度约增高5535 mPa.s。
11
开发现状:
矿场试验
九3区齐古组稠油油藏自1987年5月投入开发以来， 动用含油面积2.6km2，地质储量556×104t，累积投 产总井数340口。 截止2001年3月，该区累积注汽792.7319×104t， 累积采油142.762×104t，累积产水618.9296×104t， 综合含水76.1%，累积油汽比0.18，采出程度25.7%。
表2 93267井稠油微生物处理前后族组分分析结果
菌种编号
空白 YW3 X4 N3 N2 K
饱和烃 56.60 52.77 58.69 57.65 55.85 53.04
含 量（%） 芳香烃 非烃 沥青质 12.28 27.13 0.13 12.21 21.64 1.18 12.82 22.23 0.57 13.14 26.32 0.60 12.77 26.91 1.20 11.47 28.19 0.56
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1、国外微生物采油技术发展概况
➢ 1954年，美国阿肯色州成功进行MEOR的矿场试验。 ➢ 86年～90年美国 (NIPER)2次资助俄克拉荷马州
Delawere-Childers油田的矿场试验，原油产量提高 13%和19.6%。 ➢ 20世纪50年代，前苏联和东欧国家进行MEOR研究。 ➢ 俄罗斯从88年开始在Romashkinskoe油田进行激活地下 本源微生物提高采收率的试验。 ➢ 英国、加拿大、澳大利亚、波兰、日本等国都开展了相 应的研究试验工作。
微生物采油技术
一、概述 1、国外微生物采油技术发展概况 2、国内微生物采油技术发展概况 3、微生物提高采收率机理 4、微生物提高采收率的优点 二、微生物采油技术工艺 1、微生物强化采油 2、油井套管防石蜡沉积技术 3、提高原油在地面管线中的流动效率 4、生物降解：一个环保的治理石油废弃物的方法 三、采油菌菌种筛选 四、微生物采油技术现场应用实例 单井吞吐 微生物驱 稠油开采
➢ 微生物在地下代谢生物聚合物与细菌一起形成物理堵塞，起调剖作 用，进行选择性封堵改变水的流向；
➢ 脱硫、脱氮细菌使原油中的硫、氮脱出，降解沥青、胶质，降低原 油粘度；
➢ 产生有机酸、有机溶剂等（溶蚀油层岩石中的碳酸盐物质，提高地 层的孔隙度和渗透率）；
➢ 微生物附着在岩石表面生长形成生物沉积膜，有利于细菌在孔隙中 存活与延伸，扩大驱油面积。
及的油层中的死角和裂缝； ⑦微生物只在有油的地方繁殖并产生代谢物，克服了盲目性； ⑧成本低，细菌能自我复制，通过层内繁殖扩大其有利作用； ⑨不损害地层，可在一井中多次应用； ⑩MEOR产物均可生物降解，不污染环境。
二、微生物采油技术工艺
表1 矿场MEOR应用的各种工艺
MEOR工艺 生产中的问题
应用微生物的性能
2、国内微生物采油技术发展概况
（1）发展历程
➢60年代，玉门、新疆油田等开展过短期MEOR工作。 ➢80年代后期，研究了注水油藏中微生物的生长活动规律，筛选出糖蜜
发酵菌种并在大庆进行了单井吞吐试验。 ➢90年代以后，一方面引进国外技术，一方面组织产学研科研攻关。 ➢2000年后，中国石油正式规划微生物采油技术研究；包括实验室建设
和引进专业人才等。 ➢2002年和2004年，中国石油两次召开微生物采油技术研讨会，确定了
微生物采油技术研究、发展重点和发展规划。 近几年来，大庆、胜利、辽河、大港、吉林、河南、新疆、玉门、长 庆、青海等油田MEOR矿场试验规模越来越大。
2、国内微生物采油技术发展概况
（2）现状及发展趋势
近年来中国石油在MEOR基础研究和应用的主要成果有： ①分离筛选出多种能够适应特定油藏条件的微生物菌种。 ②采用生物技术构建采油微生物菌株方面取得进展。 ③通过基础研究丰富和深化了微生物采油机理的认识。 ④通过对外合作，吸收先进的理论，数值模拟研究取得进展。 ⑤在油藏评价和施工设计方面，建立了微生物驱油矿场试验
4、微生物提高采收率的优点
①对边际油田而言，在经济上具有吸引力，且效果持续时间长； ②工序简单，操作方便。一般不必增添井场设备； ③可用于开采各种类型的原油，开采重质原油效果更好； ④注入的微生物和营养基价格便宜，可针对具体的油藏，灵活调
整配方； ⑤只要停止注入营养液，即可终止微生物活动； ⑥微生物细胞很小，且能运移，所以能进入其它驱油工艺不能全
一、概述
微生物驱油技术（Microbial Enhanced Oil Recovery）
微生物采油（MEOR）是指将地面分离培养的微生物菌液和 营养液注入油层，或单纯注入营养液激活油层内微生物， 使其在油层内生长繁殖，产生有利于提高采收率的代谢产 物或直接作用于原油改善原油物性，以提高油田采收率的 采油方法。
1、国外微生物采油技术发展概况
（1）发展历程 ➢ 1895年，Miyoshi首先记载了微生物作用于烃类的现象。 ➢ 1926年，Beckman提出“利用微生物采油”的设想。同年，
Bastin等证实油层水中存在硫酸还原菌等。 ➢ 1943年，Zobell申请了微生物采油的专利。 ➢ 1946年，提出应用厌氧硫酸还原菌采油现场实施方案。 ➢ 1947年，美国首次工业试验。 ➢ 1953年，Zobell用其它菌型进行采油的实验研究。
强化水驱 调剖 清洗井筒 缓解指进
原油受到 毛细管力束缚
地层有孔道， 水驱效率低
结蜡
地层水或气指进
产表面活性剂、气体、酸和醇
产聚合物或增殖形成生物团 产乳化剂、表面活性剂，降解 烃类 产聚合物或增殖形成生物团
采油
一次采油可采 出大约12%15%的原油
二次采油可采出大约 15%-20%的原油， 一般采用注水的方法
酸： 提高孔隙度和渗透率 气体（CO2、CH4）：提高孔隙压力、原油膨胀、和降低粘度 溶液：溶解原油 生物表面活性剂：降低表面张力 生物聚合物：应用方面，除塔里木之外的各油田都开展了提高单
井产量的微生物增产措施，取得了成功率不等的效果。
3、微生物提高采收率机理
➢ 微生物将石油中的长链饱和烃分解为短链烯烃； ➢ 微生物代谢产生气体（CO2、CH4），一使原油膨胀，降低粘度，
二是增加油层压力；
➢ 微生物代谢产生具有广泛效果的表面活性剂（降低油水界面张力， 润湿反转）；
1、国外微生物采油技术发展概况
（2）发展趋势 MEOR设想于20世纪20年代末。其后40多年间，发展缓
慢。－基础研究阶段 20世纪70年代爆发世界石油危机，促进了MEOR研究和应
用步伐。－经济技术需求阶段 20世纪80－90年代，生物工程和信息技术的迅速发展，
导致MEOR研究和矿场试验取得了一系列成果。－快速发 展和工业化阶段
目前技术包括：热采、注气混相、
化学方法 另外的4%-11%是应用目前的先进的技
术生产的
先进技术包括：增强流度控制、深层 蒸汽、微生物驱等
由于孔隙度非常小传统技术很难开采致密油藏
微生物强化采油过程
微生物强化采油是一种提高采收率技术，通常应用在低产油 井以提高产量。 这项技术包括：向油藏注入耐温、耐压、耐盐、厌氧菌群和 营养液 菌群繁殖生长，分芽繁殖，产生有用的代谢产物（如酸、气 体、溶液和生物表面活性剂等等）使油向井筒流动