王云

【摘 要】 本篇文章是基于油藏工程和反應(yīng)過程的基礎(chǔ)上，對利用微生物提高石油采收率（MEOR）技術(shù)進(jìn)行評價，重點(diǎn)討論了通過誘發(fā)和增強(qiáng)微生物的活性來提高石油采收率，其中微生物活性指的是微生物和營養(yǎng)物在油藏內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過程中的化學(xué)劑，希望通過對該技術(shù)評價和研究能夠?qū)σ院蟮奈⑸锊捎褪侄翁峁┯杏玫慕ㄗh和啟發(fā)。

【關(guān)鍵詞】 油藏工程；MEOR反應(yīng)工程；微生物活性；石油采收率

所謂MEOR指的是通過提高驅(qū)替效率或者是波及的體積效率來增加石油的產(chǎn)量，這個過程是不包含利用微生物增加產(chǎn)量這種方式的。在使用MEOR技術(shù)時，要求對物理參數(shù)進(jìn)行慎重的考慮，因為它要解決的是確定目標(biāo)油藏、油層當(dāng)中殘留的化學(xué)劑品以及損耗量和使用量等問題。相比于化學(xué)方式提高采收率技術(shù)來說，MEOR技術(shù)并沒有對微生物的各種特性，例如反應(yīng)的速率、化學(xué)數(shù)量的計算、微生物反應(yīng)生成物的濃度等進(jìn)行定量化，不過在微生物的性能、油藏的各種條件等方面進(jìn)行定量化是能夠?qū)崿F(xiàn)的?？偟膩碚f，MEOR技術(shù)是一種回報很高，但是風(fēng)險也很大的技術(shù)，這種技術(shù)運(yùn)用的最終效果如何在于它能不能把剩余的油變成提高采收率所需要的化學(xué)劑品。

一、MEOR模型的建立

碳源作為一種含碳化合物，是微生物生長的營養(yǎng)物，它可以來源于外部，通過將其溶解到注入的流體當(dāng)中，也可以來源于內(nèi)部，通過生物反應(yīng)之后產(chǎn)生的剩余油當(dāng)中。大部分的MEOR技術(shù)使用的是外部溶解的碳源，而且在注入油藏流體之后，還要對其進(jìn)行特殊的培養(yǎng)和處理。我們假設(shè)最可行的MEOR方式是將微生物注入到油井當(dāng)中，然后進(jìn)行接種，接種完后便關(guān)閉井口，通過一定時期的培養(yǎng)和處理，將具有一定營養(yǎng)物的溶液注入到水驅(qū)當(dāng)中。如果我們假定微生物所需要的營養(yǎng)物是在油層當(dāng)中的剩余油，那么這種假定便具有很好地經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和地面工程施工優(yōu)勢。如果微生物在油井當(dāng)中接種成功之后，一般都會保持靜止的狀態(tài)，但這并不是關(guān)鍵的條件，當(dāng)微生物和碳源之間反應(yīng)生出新的化學(xué)劑之后，這些化學(xué)劑就會跟隨著油井中的溶液向油藏推進(jìn)，使得目的油產(chǎn)出。這種方法比較簡單易操作，而且具有重大的意義，它將MEOR這種技術(shù)和生物反應(yīng)結(jié)合起來運(yùn)用到油藏工程當(dāng)中。

二、MEOR反應(yīng)工程進(jìn)行的條件

MEOR反應(yīng)工程所需要的條件是非常多的，要考慮停留時間和反應(yīng)時間之間的關(guān)系、油藏內(nèi)部營養(yǎng)物的轉(zhuǎn)化情況、油藏生物反應(yīng)器中營養(yǎng)物的供應(yīng)情況、生成的地層氣體、生物反應(yīng)器的尺寸、成長性的生物反應(yīng)器、移動的反應(yīng)器、生物反應(yīng)器對轉(zhuǎn)化效率的限制、油層黏性流體的生產(chǎn)情況等等這些方面，下面對兩個主要的條件進(jìn)行分析。

（一）MEOR反應(yīng)時間與停留時間分析

如果注入的速度比較慢，那么采油的速度也就隨之降低，使得油產(chǎn)的效果比較差，但是從經(jīng)濟(jì)的角度來看注入的速度快比慢更好，這就使得這兩者之間產(chǎn)生了矛盾，這種矛盾對微生物的反應(yīng)有更高的要求。要知道，要確保項目的成功，MEOR反應(yīng)工程中生物反應(yīng)裝備中的反應(yīng)時間必須小于停留的時間，這里講的反應(yīng)時間是指產(chǎn)生達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)劑所需要的時間。還有就是油層內(nèi)部的營養(yǎng)物濃度是不會影響產(chǎn)生化學(xué)劑的速度的，不過化學(xué)劑的產(chǎn)生速度會跟著飽和度的上升而上升。在實際的操作中，其他的條件也會影響微生物的濃度，并且微生物的濃度會在時間和位置的變換中發(fā)生相應(yīng)的變化，但是不管怎么說，注入油井時所需要的停留時間必須大于或者等于反應(yīng)時間，這個標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定將油藏的參數(shù)和微生物的參數(shù)之間的關(guān)系定量化。

（二）油藏中營養(yǎng)物的轉(zhuǎn)化

要知道，所有的生物反應(yīng)器當(dāng)中的內(nèi)部營養(yǎng)物的量是一定的，而內(nèi)部營養(yǎng)物可以促使微生物生成更大的段塞，一般來說，大的生物反應(yīng)器需要體積更大的段塞，但是這就使得在油層中建立和延長微生物滲透的距離十分困難。假定生物反應(yīng)器中的內(nèi)部營養(yǎng)物的量是不變的，要是隨著微生物的不斷增加，生物反應(yīng)器的體積就會不斷地變大，最終使用的營養(yǎng)物的量也要隨之增加。微生物在油藏中是變化運(yùn)動的，這就使油井中的油變成了潛在的營養(yǎng)物。在這個過程中，如果不采取內(nèi)部碳源的方式，而是采取外部碳源這種方式的話，便需要購入相應(yīng)的碳源，并且將其運(yùn)送到注入站，這需要一定的成本。

三、MEOR技術(shù)實施的條件運(yùn)用

（一）實驗探究

現(xiàn)今的很多實驗都是關(guān)注微生物的孔隙物質(zhì)在油藏中的移動、生長和生物反應(yīng)等方面，卻沒有對其進(jìn)行礦場的實驗當(dāng)中。如果將生物反應(yīng)器的反應(yīng)速率、反應(yīng)所產(chǎn)生的物質(zhì)量、生成物的濃度以及碳源注入油藏中并且關(guān)閉井口與石油采收率之間的關(guān)系等作為實施的條件，運(yùn)用到預(yù)測MEOR礦場實驗當(dāng)中是不可行的，不過可以將巖心驅(qū)的結(jié)果運(yùn)用到推算微生物和碳源之間的化學(xué)計算還是可以的，并且可以將化學(xué)計算作為礦場擴(kuò)大的前提，對于估算段塞體積大小以及其驅(qū)油能力高低具有很強(qiáng)的指導(dǎo)性。

（二）油藏工程探究

前面提到，把微生物和相應(yīng)的營養(yǎng)物注入到油藏中，可以使微生物和營養(yǎng)物之間發(fā)生反應(yīng)，從而生成新的物質(zhì)，這些物質(zhì)便會跟隨著油井內(nèi)部溶液的移動而移動，對段塞進(jìn)行推進(jìn)，使得驅(qū)油效率和體積效率得到極大地提升，最終提高了石油采收率，不過很少有礦場使用MEOR這種技術(shù)。由于微生物的快速生長，產(chǎn)生的生物膜就會塞住了巖石孔隙，這就使得油藏的滲透率大大下降，從而提高了波及體積效率。這個比MEOR簡單，因為在這個過程中并沒有相應(yīng)的化學(xué)劑產(chǎn)生。

（三）微生物增加產(chǎn)量的方法

我們這里所說的增加產(chǎn)量和提高采收率的概念時不同的，增加產(chǎn)量指的是能夠更快地采收到一樣數(shù)量的石油。在實際的操作中，一些增加產(chǎn)量的方法是為了減少地層傷害，而其他的增加產(chǎn)量方法主要關(guān)于微生物和石油之間的反應(yīng)。一般來說，停留的時間取決于采收的速度，就像MEOR停留的時間取決于注入水溶液的速度。微生物和石油之間的反應(yīng)作為了增加產(chǎn)量的重要方法，雖然和MEOR實施的不同，但是也有極限反應(yīng)的情況出現(xiàn)。不過具體的技術(shù)還沒有應(yīng)用到微生物增加產(chǎn)量方法中。

四、結(jié)束語

總的來說，MEOR技術(shù)是一種高回報，但是又有高風(fēng)險的技術(shù)，通過MEOR可以將剩余油中的潛在的碳源，這時未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個重要前景，在這種形勢下，MEOR在礦場的使用成本和化學(xué)方法相比更加接近水驅(qū)。把微生物的反應(yīng)工程和油藏工程進(jìn)行結(jié)合所產(chǎn)生的概念，有利于促使油藏的特點(diǎn)、運(yùn)行的情況以及微生物的性能之間的定量化，不過當(dāng)今的技術(shù)水平還不能夠準(zhǔn)確地說明如何利用這些條件來評價MEOR實際實施的情況。

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