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微生物采油技术研究进展与发展趋势

摘要：微生物采油技术通过在油藏中运动的微生物的代谢作用于油藏中剩余

油的物性，改变原油与岩石的界面性质，进一步改善原油的流动性，增加低渗透

层的渗透率，达到提高采收率的目的。采用微生物采油技术的关键问题是所选菌

株能否通过自身的代谢和繁殖影响地层原油的流动性和原油与岩层的界面性质。

与其他采油技术相比，微生物采油技术具有现场操作简单、投资费用少、污染少、

见效快等优点。这是一项很有前途的采油技术，值得进一步推广应用。

关键词：微生物采油；技术研究进展；发展趋势;

微生物采油技术本身的发展和生产需求使该技术理论研究和现场试验得到快

速发展，其应用工艺与以前相比也发生了巨大的变化，随着现场试验规模的扩大

和时间的延长，微生物采油机理也进一步明确，以乳化、产气为主导机理已形成

共识。但该技术的优势在现场应用过程中仍没有得到充分发挥，实现大规模工业

化应用仍面临诸多问题，主要是油藏微生物生态功能的精准调控和微生物采油配

套技术需要进一步研究及完善。

一、微生物采油机理的认识

微生物采油机理复杂多样，几乎涵盖了提高采收率的所有机理，通过微生物

在油藏中的生长代谢作用，既能提高洗油效率，也能扩大水驱波及体积，还可以

通过产生生物气，提高地层压力（能量），机理的复杂性给实际应用带来不少困

惑。早期认为微生物通过降解原油中的石蜡大分子，降低原油黏度或凝点，后来

的研究证实这不是微生物采油的主导机理。近二十年的研究和试验结果表明，微

生物采油机理虽然复杂，但在具体应用时仅有一至两方面机理占主导，其他方面

的机理作用贡献极小，无论是油井吞吐还是微生物驱油，目前公认的主导机理是

乳化降黏及产气增能，前者是通过微生物在地下产生生物表面活性物质实现原油

乳化，启动不能流动的残余油，同时改变润湿性，降低原油流动阻力；后者是通

过产气微生物产生CO2，N2，CH4等生物气补充地层能量，同时生物气产生时对

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流体的扰动作用也可大幅度提高乳化效率。目前有关微生物在油藏中利用碳水化

合物发酵生热的采油机理还没有相关的研究，理论计算在厌氧环境中，微生物通

过生长产热可提高液体温度20℃左右，虽然与热采相比升温幅度不大，但在有其

他采油机理作用的同时，温度升高20℃可能会显著提高整体驱油效率，有关微生

物在油藏中生热的作用贡献还有待进一步研究。

二、微生物采油物理模拟和数值模拟的研究

与化学驱相比，微生物采油的特点就是微生物在油藏驱替过程中不断地发生

变化，所以，在物理模拟研究时，近年来发展的趋势是向长岩心方向发展，目的

是让微生物在岩心中停留更长的时间，同时，结合高通量测序及荧光定量PCR技

术定量描述物理模拟驱出液菌群结构、多样性指数及驱油功能细菌浓度的动态变

化规律，并分析生物特征动态变化规律与含水率变化之间的对应关系。大量的物

理模拟实验结果表明，多轮次段塞激活剂注入后，内源菌群呈现连续动态演替变

化，菌群结构趋于简单化，多样性指数逐渐降低，在时间尺度上存在明显的好氧、

兼性及厌氧驱油功能菌的激活规律，厌氧产甲烷古菌激活时整个代谢链被启动，

驱油效率最高。同时还证实油藏内源微生物的好氧、厌氧空间接替分布规律，岩

心前端主要存在一些好氧类的产生物表面活性剂类微生物如假单胞菌属，岩心中

段主要存在兼容性和厌氧类的微生物如地芽孢杆菌和厌氧杆菌属，岩心末端主要

分布严格厌氧类细菌和产甲烷古菌。除了长岩心物理模拟实验外，三维物理模拟

和微观物理模拟实验也正在进行，这些研究结果将为微生物采油数值模拟和工艺

的优化提供理论支撑。目前的微生物采油数值模拟研究已建立了能全面反映微生

物驱油过程的三维三相六组分数学模型，