油田持续发展,一方面依赖于勘探的不断突破,另一方面则得益于采收率的稳步提高。有关专家预言,我国东部油田在一次采油和二次采油的技术威力充分施展之后,微生物驱油或许是一把新的“杀手锏”。作为东部油田的典型,胜利油田多年来在微生物驱油方面进行了积极探索,并初具规模
小小的细菌,人们经常意识不到它的存在,只能在显微镜下才能看到,然而这在人们眼中微不足道的细菌,却使地下难以开采的石油顺畅地流到地面。这就是神奇的微生物采油技术。●严峻形势
呼唤微生物采油技术
胜利油田是个已开发40多年的老油田,其地质构造十分复杂,国内油田的构造类型在胜利油田差不多都能见到,有人形象地称之为“地质大观园”,更有人这样形象地比喻胜利油田地下状况的复杂:就像一个摔碎的盘子又被踩了一脚。胜利油田就是在这些“被踩踏过的碎片”中寻找并开采石油,可以想象其难度有多大。
从靠地层原始能量开采到注水开发,再到向地下注入化学剂,胜利油田的科研人员为最大限度地提高油田采收率,进行了锲而不舍的努力。经过几十年的持续开发,胜利油田已进入高含水、高采油速度、高采出程度的“三高”阶段,注水开采效果越来越差,稳产难度越来越大,已开发主力油田面临产量递减的严峻形势。在此情况下,微生物驱油技术以其成本低、操作简便、不伤害地层、不污染环境、投入少、效益高等优势,引起了广泛关注。
所谓微生物采油技术是指各种利用微生物(主要是细菌)或其代谢产物提高原油产量和采收率的技术;具有多种应用工艺,目前已有报道的工艺有微生物清防蜡、微生物单井吞吐、微生物驱油、内源微生物驱油和微生物封堵等,这些工艺可单独应用,也可与其他工艺技术结合应用。
自1945年第一个微生物采油技术现场试验以来,目前全世界已有十几个国家开展了相关的研究和现场试验。上世纪五六十年代,欧洲一些国家开展了微生物单井吞吐技术研究和试验,但直到上世纪90年代末,一些微生物采油技术才开始进入一定规模的工业化应用。
早在上世纪60年代,胜利油田刚刚投入开发时,便在全国率先开始了微生物采油技术的研究,后因故中断。上世纪90年代,随着胜利油田进入开发中后期,科研人员再次把关注的目光投向微生物采油技术。●艰难攻关
微生物驱油渐成“气候”
通过大量的前期调研,微生物采油技术逐步纳入油田研究计划,1993年,刚刚获得遗传学硕士学位的汪卫东带领两名同事开始了艰苦攻关。1995年,该技术正式立为局级科研课题,胜利油田开始了系统的微生物采油技术研究。他们与美国合作,开展微生物单井处理现场试验,建成了一个简易的菌液生产中试车间,每批次生产菌液7吨左右。当年应用17口油井,短短3个月增油1700吨,试验获得巨大成功。
1999年,国家“九五”重点攻关课题“微生物驱油探索研究”通过国家级验收。胜利油田采油院正式成立微生物采油技术研究中心。同年建成年产菌液1500吨的微生物采油菌液工业化生产车间,并开展了微生物采油基础研究,先后对微生物采油的生化机理、油藏适应性机理、湿润性变化机理、渗流关系、各种油藏因素对微生物生长和作用影响机理以及内源微生物采油技术等进行研究。在此基础上,筛选出大量的高性能优良菌种,掌握了可靠的菌种保藏方法。到2001年已掌握了100多株细菌的生产参数,建立了菌种数据库。
胜利油田前期的研究主要是微生物单井处理技术和外源微生物驱油技术。微生物单井处理技术,就是将菌液从套管加入或挤入油井近井地带,通过微生物的代谢作用和代谢产物的作用,改善原油流动性,减轻蜡堵、垢堵并提高泵效,延长油井免修期;外源微生物驱油技术是针对油藏条件,筛选特殊的菌组,通过加入一定的营养液注入地层,让细菌在油藏中大量生长繁殖,从而改善残余油的流动性,提高区块采收率。
目前,微生物单井处理技术在胜利油田已基本成熟,并进入工业化应用,每年处理近200口油井,增油2万余吨,同时还减少了大量化学剂的使用和作业次数,降低了生产成本。自上世纪90年代末,胜利油田的微生物研究方向从单井向区块转化,微生物驱油技术先后在4个区块开展了现场试验,累计增油6万余吨。同时,他们发挥微生物的优势,还开展了含油污水、含油泥砂的无害化处理,取得了良好效果。●现场应用
油藏适用范围广阔
目前油田50%%以上的油藏都适用,能够在水驱的基础上明显提高采收率,尤其是它还可作为三次采油后的提高采收率技术,延长油藏开发寿命,并且还是一项低成本的绿色环保技术。即使经过多年开采后被放弃的区块仍然可以进行微生物采油,美国的科学家就曾称这一技术为采油技术的“最后一招”。就胜利油田而言,目前很多区块都已进入三次采油阶段,以化学驱为主的三次采油已累计增油1000多万吨,可以说化学驱油已趋于成熟,进一步提高采收率有可能要依靠微生物采油。
正因为如此,胜利油田十分重视这一技术,是国内较早开展微生物采油技术研究与应用的油田。采油院微生物采油研究中心成为目前国内惟一具有批量生产菌液能力的微生物采油专业化研究中心,中心拥有微生物研究人员30余人。1999年至2000年间,两次与山东大学生命科学院合作,两次引进博士后,并与中国科学院、山东大学、中国海洋大学、中国石油大学、华东理工大学、南开大学、上海交通大学等建立合作关系,共同开展课题研究和技术交流。微生物采油技术的发展引起国家科技部的高度重视,2005年8月16日,中国科学院生命科学与生物技术局、中国石油化工股份有限公司科技开发部和国家科技部“十五”攻关“油气战略”课题组,在北京举办了“微生物采油技术发展战略研讨会”,与会专家通过发展战略研讨,对未来5年微生物采油的重点方向给予了指导。
对于越来越稀有宝贵的剩余石油资源的开发而言,微生物采油可能有更多的用武之地。目前,微生物采油技术只是初步应用阶段,离工业化应用仍有较大距离。“十一五”期间,胜利油田力争对该项技术进行完善,实现工业化应用,为油田高含水开发期进一步提高采收率提供新的技术途径。
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目前,世界采油工业采收率也就50%%左右,就是说还有约50%%的石油埋在地下采不出来。美国能源部(DOE)的研究表明,利用微生物可提高采收率10%%~15%%,可延长油藏开发5~10年。挪威国家石油公司在Norne油田使用微生物采油技术,结果增产7%%~10%%,预计在15年内可累计增产3000万桶原油。
总的来说,利用微生物提高油井的采收率,目前世界各国还都处于研究、试验阶段,还有许多技术问题没有解决,特别是在基础理论方面需要有所突破。业内专家指出,微生物采油是一项具有前瞻性的技术,要抓紧研究利用,国家应进一步加大对微生物采油技术的支持力度,使其能尽早地在生产中广泛应用,这对我国的能源发展战略具有重要意义。