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2014年5月8日 ⁄ 暗潮 开发采油 ⁄ 评论数 0+ ⁄ 被围观 +

微生物和石油之间有什么关系吗?
微生物和石油、天然气的形成密切相关。生物成油理论认为:石油像煤和天然气一样,是古代有机物通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。按照这个理论,石油是由史前的海洋动物和藻类尸体变化形成的。石油中重要的生物标志化合物是石油中分子化石,是由居住在岩石中的微生物、藻类经过漫长变化而形成的。
天然气的形成也和微生物有着密切关系。生物气藏成因理论认为:有机物质经过厌氧腐烂时,会产生富含甲烷的气体,这种气体就被称作生物气体,就是常说的乙酸途径形成甲烷;或者是微生物利用气藏中的CO2和H2合成甲烷,就是常说的二氧化碳还原途径形成甲烷。而且,在石油和天然气的形成过程中,热、压力和微生物作用都是必不可缺的因素。
 
微生物在油气勘探中有什么作用?
首先,利用微生物代谢中同位素分馏特征和石油降解特征,进行油气成藏原因分析手段之一。
其次,利用生物异常开展油气勘探和预测。油藏中轻烃持续在地表做持续垂直扩散和运移,以轻烃为唯一能量来源的专性微生物在油气藏上方的土壤非常发育,形成微生物异常。通过生物技术检测这些异常微生物,为下伏油气藏进行预测。
 
微生物在油气开发中有什么作用?
微生物和油气开发的关系。利用微生物换石油的设想起源于1926年,至今经过80多年的发展。主要经历了微生物采油、油藏生物甲烷再生两个阶段。微生物采油阶段,微生物主要通过产气、表活剂、降解等代谢作用达到降低原油粘度。2000年之后,针对油藏后期开发提出利用废弃油藏埋存二氧化碳,在油藏内生物合成甲烷的思路。这个阶段,微生物主要肩负着降解残余油、利用二氧化碳和氢合成甲烷的作用。
 
油藏中的微生物有哪些类型?
长期注水开发油藏的地下应存在相对稳定的原地微生物生态系统。对原地微生物生态系统划分为两类,一类是不利于油藏开采的细菌群落,系指消耗存在于海水中或存在于地层水或含水层水中组成能源链的硫基化合物,而又消耗存在于地层中作为细菌食物的单碳化合物的细菌群落。细菌生长所排泄出的废物,包括硫化氢在内,不但对人有毒害,而且还会使管材和地面油罐等设施遭受腐蚀。
另一类是有利于采油的微生物———有益的细菌群落,由于在其生长繁殖过程中,能产生诸如溶剂、酸类、气体、表面活性剂和生物聚合物等有效化合物,或者是能够利用CO2和残余油合成甲烷的菌群。这些细菌及其副产物在油层中起到了有效的作用。
 
目前常用的微生物采油技术有哪些?
微生物提高采收率技术主要包括两种:即利用微生物代谢产物和微生物本身提高采收率。
微生物注入油层后,生长繁殖的菌体和代谢产物同重金属形成沉淀物,具有高效封堵技术;菌体在油层中发酵,生长繁殖后生成H2、CO2、CH4等气体增加地层压力技术;气体与原油溶解后可以降低原油的粘度:微生物地下发酵生成生物表面活性剂,降低油水界面张力技术;还能生成有机酸、有机酯、醇等有机溶剂,增大油层孔隙度,改变岩石表面性质技术。
微生物利用残余油和CO2合成甲烷。这些技术主要目的是使吸附的油被“释放”或者“转化”为可以释放出来的能源。微生物代谢产物主要包括:生物聚合物调整注水油层的吸水剖面技术、生物表活剂驱油技术和利用微生物地下甲烷再生技术。
 
如何评价微生物采油的国外的研究现状和水平?
国外研究微生物采油起步较早,主要包括两条主线。即微生物采油和利用微生物地下甲烷再生。微生物采油技术已经获得了大量研究成果。国外选育出来的可以用于微生物采油的细菌种类,包括环境适应性更好的本源菌。耐热,耐盐,产芽孢,产表面活性剂的菌,显示出了良好的应用效果与发展前景。美国的NPC公司、BAC公和Biodynamics公司都实施了微生物采油。估计微生物法增产成本为2美元/桶。除美国外,前苏联、东欧各国、加拿大、英国、东南亚、中东等国家和地区在MEOR方面也进行了大量室内研究和矿场试验,都取得了较好成效。
此外,MEOR技术在墨西哥Ogarrio油田,印度尼西亚Sumatra Prabumulih油田也得到大量使用,均获得技术上的成功与良好的经济效益。微生物增强石油回收技术在中东地区7个阿拉伯国家(沙特阿拉伯、埃及、科威特、卡塔尔、阿拉伯联合酋长国、伊拉克与叙利亚)的区块也进行了矿场试验与应用。
利用残余油和CO2合成甲烷技术是一个新兴的绿色、低碳、环保的储备技术。
利用微生物合成甲烷经历了生物反应器阶段和利用微生物地下合成甲烷的两个阶段,此过程历时30多年,为油藏内甲烷转化奠定了基础。依赖于CCS(二氧化碳埋存和捕集)的开展和微生物分析手段的进步,微生物利用CO2和残油转化甲烷的研究始于2001年。通过人工模拟自然界碳循环,向地下注入CO2,再生CH4。再生的甲烷可以成为具有良好附加值的新能源。
2006年日本研究人员Fujiwar开展了枯竭油气藏中微生物利用CO2转化CH4的研究。研究主要侧重在菌种的分离和筛选。产甲烷菌和产氢菌能够利用残余油产和CO2生物合成甲烷。
美国、加拿大、澳大利亚、日本等发达国家的研究人员开始转向微生物转化甲烷的室内探索实验。2010年,二氧化碳驱油后监测数据表明:经过30年时间,油藏中的二氧化碳能够转化为甲烷。截止到今天,相关研究都局限于实验室和基础研究的范围,加拿大和日本已经计划开展甲烷转化的小型矿场试验。
 
这方面的国内研究进展如何?
(1)1955年,我国开始利用微生物进行石油勘探研究。
上世纪六、七十年代,中国科学院微生物研究所曾作过有益探索。1992—1994年,上海海洋地质调查局与美国飞利浦石油公司合作在东海西湖凹陷平湖地区和迎翠轩地区开展了油气微生物勘查工作。2007 年, 长江大学地质微生物实验室油气微生物勘探技术项目组与中石油长庆油田分公司合作,对内蒙古呼和坳陷地区浅层生物气的前景进行了评价和预测。
(2)20世纪60年代中期,我国开展微生物采油的研究。
研究细菌代谢多聚糖类增稠剂,典型菌株为原-A-144假单胞菌。70年代,主要开展生物表面活性剂方面的研究。“七五”期间,微生物三次采油被列为国家科技攻关项目。“八五”期间,由于种种原因,微生物采油研究处于停滞阶段。“九五”期间,我国在MEOR技术研究方面取得了令人瞩目的成果,中科院微生物所、南开大学、山东大学对采油用菌种进行了大量研究,并进行了现场试验。
中科院有机所对生物表面活性剂驱油进行了初步攻关,国内油田MEOR应用技术也进入工业化应用阶段。大港油田建立了微生物菌液厂,并率先进行了区块微生物驱矿场先导试验。2002年开始,大庆油田成功进行了多次先导性矿场微生物提高采收率试验,还开展了微生物解堵现场试验,取得较好的效果。
目前,大庆油田微生物单井吞吐技术已经成熟,逐渐完善微生物驱、吞吐与驱结合的配套技术,并正在探索聚合物驱后利用微生物调驱、微生物与三元复合驱结合技术,将微生物采油作为聚合物驱后备技术;胜利油田1995年开始开展微生物单井处理,先后完成了国家“九五”、“十五”攻关项目2项,集团公司项目3项,分公司项目8项。承担1项“十一五”国家支撑项目。胜利油田建立了菌种筛选及保藏、现场实施效果评价和微生物驱油油藏评价等理论研究体系。辽河油田、胜利油田、中原油田、新疆油田等也在开展MEOR的室内研究与矿场应用。
(3)中国石油勘探开发研究院开展利用微生物地下甲烷再生的研究始于2010年,目前处于探索阶段。
微生物换石油成功与否,取决于人们生化技术掌握的程度。目前,人们对生化技术掌握的有限性限制了此技术的发展。生化技术和油藏开发的结合,是融合了生物、化学、力学、地质等学科的知识,人们对其探索有一定的限度。其发展瓶颈是其基础学科发展的限制性。
例如,近几年的生物技术、分子生物技术的发展,提供油藏工程师了解油藏微生物的机会,为进一步合理利用油藏微生物奠定了基础。相信不久的将来,微生物换石油将会成为高效、低成本、环保的能源开发和再生技术。(作者:魏小芳,中国石油勘探开发研究院 原载《石油知识》)

 
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