上海交通大学 生物技术与人类论文 PHANGHAIJIAO TONG UNIVERSIT ww 1日gG 院（系)生命科学技术学院专业生物科学 姓名 姜闯 学号5120809054
生物技术与人类论文 院（系） 生命科学技术学院 专业_ 生物科学 _ 姓名 姜闯 学号 5120809054
浅谈利用微生物提高采油率 姜闯 (上海交通大学生命科学技术学院，上海市，200240) 摘要：在世界范围内，经过一次，二次采油两次常规采油之后的总采收率一般只能占地下原 油的30%~40%，遗留在地层的残余油仍然占60%70%，故如何提高采收率，从地下采出更多原 油，一直是世界上许多国家不断研究的课题。微生物采油是技术含量较高的一种提高采收率 技术，它包括一系列的生化、物理过程，微生物采油施工简单、成本低，是一种廉价有效的 采油技术，有望成为未来油田开发后期稳油控水、提高采收率的主要技术之一，而其中微生 物代谢产生的表面活性剂是提高采油率重要原因。 关键词：微生物采油、生物表面活性剂，展望 Microbial enhanced oil recovery Jiang Chuang (School of Life Sciences and Biotechnology,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,PR China.) Abstract:All around the world,the total recovery is generally only accounted for 30%40% of the underground crude oil after the first and the second conventional oil production,and legacy still accounts for 60%70%in residual oil formation.Therefore,how to improve the recovery rate and produce more oil from underground has been a research study for many countries in the world. Microbial enhanced oil recovery is a kind of technology to enhance oil recovery in high technical content that consists of a series of biochemical,physical process.Simple conduct and low cost is its advantage.Microbial enhanced oil recovery is expected to a main technology that can improve the oil stabilization,control water at the late stage of oilfield development,and improve the recovery rate.Surface active agents produced by microbial metabolism are important causes of enhancing oil recovery rate. Key word:microbial oil recovery,biologic surfactant,outlook 0.引言 能源问题，经久不衰，当今社会，谁把握住了能源，就能在世界的舞台站住脚跟。根据 调查，我国石油资源丰富，探明储量居世界前列。然而，我国85%原油产量来自产零10年 以上的老油田，并且平均原油采集率仅32%。因此如何最大限度的提取原油，提高原油的采 集率是我国面临的重大难题，经过不断研究实践，现在己经发展到三次采集技术，这种通过 气体注入、化学注入、超声波刺激、微生物注入或热回收等方法来实现原油采集率的提高。 目前，化学驱、热力驱、注气驱在世界己得到较为成功的应用，微生物驱还在不断的发展、 技术成熟、工业化应用转化阶段]。 1.微生物采油工作原理 将微生物注入地层后，通过间隙水与临近的油滴结合使微生物运移，微生物吸附于油滴 边界，微生物可将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
浅谈利用微生物提高采油率 姜闯 (上海交通大学生命科学技术学院，上海市，200240) 摘要：在世界范围内,经过一次，二次采油两次常规采油之后的总采收率一般只能占地下原 油的 30%～40%,遗留在地层的残余油仍然占 60%~70%，故如何提高采收率,从地下采出更多原 油,一直是世界上许多国家不断研究的课题。微生物采油是技术含量较高的一种提高采收率 技术，它包括一系列的生化、物理过程，微生物采油施工简单、成本低，是一种廉价有效的 采油技术，有望成为未来油田开发后期稳油控水、提高采收率的主要技术之一，而其中微生 物代谢产生的表面活性剂是提高采油率重要原因。 关键词：微生物采油、生物表面活性剂，展望 Microbial enhanced oil recovery Jiang Chuang (School of Life Sciences and Biotechnology, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, PR China.) Abstract：All around the world, the total recovery is generally only accounted for 30% ~ 40% of the underground crude oil after the first and the second conventional oil production, and legacy still accounts for 60%~70% in residual oil formation. Therefore, how to improve the recovery rate and produce more oil from underground has been a research study for many countries in the world. Microbial enhanced oil recovery is a kind of technology to enhance oil recovery in high technical content that consists of a series of biochemical, physical process. Simple conduct and low cost is its advantage. Microbial enhanced oil recovery is expected to a main technology that can improve the oil stabilization, control water at the late stage of oilfield development, and improve the recovery rate. Surface active agents produced by microbial metabolism are important causes of enhancing oil recovery rate. Key word: microbial oil recovery, biologic surfactant, outlook 0.引言 能源问题，经久不衰，当今社会，谁把握住了能源，就能在世界的舞台站住脚跟。根据 调查，我国石油资源丰富，探明储量居世界前列。然而，我国 85%原油产量来自产零 10 年 以上的老油田，并且平均原油采集率仅 32%。因此如何最大限度的提取原油，提高原油的采 集率是我国面临的重大难题，经过不断研究实践，现在已经发展到三次采集技术，这种通过 气体注入、化学注入、超声波刺激、微生物注入或热回收等方法来实现原油采集率的提高。 目前，化学驱、热力驱、注气驱在世界已得到较为成功的应用，微生物驱还在不断的发展、 技术成熟、工业化应用转化阶段[1]。 1.微生物采油工作原理 将微生物注入地层后,通过间隙水与临近的油滴结合使微生物运移,微生物吸附于油滴 边界,微生物可将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，降低原油粘度，并通过溶解孔喉中重质长链烃类来提高有效渗透率：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[2]。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C02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，从而提高产量[3]。 表3微生物代谢产物对油层的作用 微生物代谢产物 对油层的作用 有机酸（甲酸、丙酸等低分子量 1,提高孔隙度和渗透率 酸 酸) 2.与钙质岩石反应产生C0, 无机酸(H,SO,) 提高孔腺度和渗透串 1,提高地层压力 气体(H,CH,CO,NHS) 2溶解在原油中而使原油粘度下降 3.溶解矿物中的硫，提高渗透串 4使原油影胀 生物表面活性利和乳化剂 1.降低岩石-油水系统中的表面张力 2,形成石油水乳状液 生物聚合物 封堵高渗透层，增大水驱扫油效事并降低水油比 溶 醇类（甲醇、乙醇、丙醇、异丁醇） 酮类（丙倒） 溶解岩石孔隙中的原油，降既原油粘度 剂 醛类（甲醛） [4] 3.生物表面活性剂应用 微生物提高采油率重要原因之一是微生物能够分解烃类产生表面活性剂，这些活性剂 在油水表面有较高的表面活性，能很好地润湿含油岩面，从岩石表面洗掉油膜，分散油膜 能力强，所以驱油能力强。研究表明生物表面活性剂驱油效率比人工合成表面活性剂的驱 油效率要高3.5-8倍。生产表面活性剂常用的菌种如表1所示。 表1微生物菌种及其生产的表面活性剂 微生物 生物表面活性齐剂 裂轻棒杆菌 蛋白一脂类-糖类混合物 野免棒杆菌 棒状杆菌分支萌酸 醇母石油假丝降母 含蛋白脂类 枯草杆菌 枯草蘭溶素 铜绿色假单包菌 鼠李糖脂PG-201 热带假丝酶母 多糖-脂肪酸混合物 球拟酶母 槐二糖脂 地衣杆菌株JF-2 地衣菌素 西德的F.Wanger实验室筛选生产了海藻糖脂等表面活性剂，并提供样品给Wintershall 公司在北海油田进行了驱油实验，加入海藻糖脂50mgL,驱油效果提高30%左右，比一般表 面活性剂驱油效果增长5倍以上。中科院上海有机化学研究所研究出的四种类型的糖脂型化 合物：如槐糖脂、海藻糖脂和多糖脂等。用这些表面活性剂可提高残余油采收率15%，显示 了良好的应用前景[5]。在新疆克拉玛依克拉玛依油田进的了6口井的微生物吞吐开采稠油
解于石油,降低原油粘度,并通过溶解孔喉中重质长链烃类来提高有效渗透率;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[2]。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 产 量 [3] 。 [4] 3.生物表面活性剂应用 微生物提高采油率重要原因之一是微生物能够分解烃类产生表面活性剂，这些活性剂 在油水表面有较高的表面活性，能很好地润湿含油岩面，从岩石表面洗掉油膜，分散油膜 能力强，所 以驱油能力强。研究表明生物表面活性剂驱油效率比人工合成表面活性剂的驱 油效率要高 3.5-8 倍。生产表面活性剂常用的菌种如表 1 所示。 西德的 F.Wanger 实验室筛选生产了海藻糖脂等表面活性剂，并提供样品给 Wintershall 公司在北海油田进行了驱油实验，加入海藻糖脂 50mg/L,驱油效果提高 30%左右，比一般表 面活性剂驱油效果增长 5 倍以上。中科院上海有机化学研究所研究出的四种类型的糖脂型化 合物：如槐糖脂、海藻糖脂和多糖脂等。用这些表面活性剂可提高残余油采收率 15%，显示 了良好的应用前景[5]。在新疆克拉玛依克拉玛依油田进的了 6 口井的微生物吞吐开采稠油
矿场试验中，累计增油865吨。 4.展望 微生物表面活性剂在采油方面显示出了很大的优越性，但是微生物采油还有一定的局限 性，如在温度较高，盐度较大，重金属离子含量较高的油藏以及其它采油用试剂作用下易于 遭到破坏，微生物产生的表面活性剂和生物聚合物有造成沉淀的危险性，培养微生物的条件 不易把握等等，这些都会限制采油。如果在工厂里培养微生物，工业化生产微生物表面活性 剂，然后直接将成品注入到油井中，就会突破很多环境的限制。再者可以利用基因工程技术， 改良、筛选微生物品种，提高微生物抗逆性，比如耐高温，抗高盐度等等，还可对其进行遗 传改造，使其代谢产生的表面活性剂有更大的反应活性。微生物采油技术一旦研究成熟并投 入产业生产，相信对石油的采集工业是一个巨大的进步，也能缓解能源紧缺的局面 参考文献 [1].眭纯华、厉华、毕新忠.世界三次采油现状及发展趋势[J刀.国外油气田工程，2010， 26(12):13-16 [2].LENG Kai-Liang,CHU Xiao-min.Study on analytical methods of microbial metabolites and degradation to petroleum hydrocarbon [J].Marine fisheries research,2001,6(22):57-61 [3].PAN Yong-qiang,LI Qiang.The properties of bacterial culture of biosurfactant producting bacterium SP-7[I].Oifield chemistry,2003,20 (4):183-185. [4].赵寿增.微生物采油技术[J].油气采收率技术，1996,1(3)：14-22
矿场试验中，累计增油 865 吨。 4.展望 微生物表面活性剂在采油方面显示出了很大的优越性，但是微生物采油还有一定的局限 性，如在温度较高，盐度较大，重金属离子含量较高的油藏以及其它采油用试剂作用下易于 遭到破坏，微生物产生的表面活性剂和生物聚合物有造成沉淀的危险性，培养微生物的条件 不易把握等等，这些都会限制采油。如果在工厂里培养微生物，工业化生产微生物表面活性 剂，然后直接将成品注入到油井中，就会突破很多环境的限制。再者可以利用基因工程技术， 改良、筛选微生物品种，提高微生物抗逆性，比如耐高温，抗高盐度等等，还可对其进行遗 传改造，使其代谢产生的表面活性剂有更大的反应活性。微生物采油技术一旦研究成熟并投 入产业生产，相信对石油的采集工业是一个巨大的进步，也能缓解能源紧缺的局面 参考文献 [1].眭纯华、厉华、毕新忠. 世界三次采油现状及发展趋势[J]. 国外油气田工程，2010， 26（12）：13-16 [2].LENG Kai-Liang, CHU Xiao-min. Study on analytical methods of microbial metabolites and degradation to petroleum hydrocarbon [J]. Marine fisheries research, 2001，6(22):57-61 [3].PAN Yong-qiang, LI Qiang. The properties of bacterial culture of biosurfactant - producting bacterium SP-7[J]. Oifield chemistry，2003,20（4）：183-185. [4]. 赵寿增. 微生物采油技术[J]. 油气采收率技术，1996，1（3）：14-22