小细菌的大用途——探秘胜利油田石油工程技术研究院微生物封堵技术

　　5月22日，胜利油田石油工程技术研究院微生物所科研人员手拿摇瓶，在实验室里进行枯草芽孢杆菌能否在不同条件下产生矿物沉淀的实验。此类实验已进行了上百组，微生物诱导矿物沉淀可行性机理的神秘面纱正在被揭开。

　　在胜利油田立项的中石化前瞻课题“油藏微生物原位封堵提高驱替效率研究”已正式启动，旨在利用微生物在油藏内生长代谢等作用封堵大孔道，破解油田窜流大问题，提高水驱波及效率。

　　微生物技术悄入视野

　　水驱和二氧化碳驱是目前国内油田两种重要的采油方式，也是油田补充地层能量和提高采收率的主要手段。但随着油藏不断开发，窜流问题日益严重，成为限制采收率的主要因素。

　　如何有效封堵窜流通道实现堵调，成为各油田开发重点关注的问题。目前国内针对水驱油藏和二氧化碳驱油藏，常用的防窜技术主要有水气交替技术、泡沫封堵技术和凝胶封窜技术，但都存在各种问题。在此背景基础上，一种经济且绿色环保的微生物封堵技术悄悄进入了人们的视野。

　　微生物封堵技术通过注入微生物或激活地层内源微生物，利用微生物菌体自身生长繁殖及代谢过程中产生的气体、生物聚合物和矿物沉淀形成生物膜的作用，调整吸水、注气剖面，达到堵调目的。研究表明，营养物质会优先流向高渗区域，刺激微生物产生封堵作用，从而将流(气)体转移到低渗透区域，以此提高石油采收率。

　　3种方式实现封堵

　　微生物究竟怎么实现封堵?在神秘的微观世界到底发生了什么?在显微镜下，科研人员发现了微生物菌体的3种作用方式。

　　一是利用微生物菌体富集达到封堵目的。微生物菌体悬浮在液体中时，容易进入高渗透带，特别是孢子和超微细菌，在多孔介质中，通过添加营养物质刺激其萌发或复苏，导致原位不断生长从而封堵住孔喉。有一种恶臭假单胞菌在饥饿时，细菌细胞体积会减小，这时就可以进入高渗透区了，在适当的位置再给它提供营养，就可以实现选择性堵调。

　　二是利用微生物诱导矿物沉淀达到封堵目的。微生物诱导矿物沉淀是通过功能菌自身代谢产生的高分子物质及高pH值环境与无机离子相互作用产生矿物晶核，进而外延聚集成高强度矿物沉淀的过程，其中细菌诱导碳酸钙沉淀是最常见的方式。此外，一种巴氏杆菌在高碱性或酸性条件下也具有较强的生物活性，并能耐受高盐度，也能实现选择性封堵高渗透储层。

　　三是利用微生物产聚合物达到封堵目的。菌体在地下通过代谢产生生物聚合物，细胞通过这种胞外聚合物而聚集成大的生物体，从而堵塞孔隙和喉道。

　　规模应用任重道远

　　微生物封堵技术具有高效、经济、绿色环保等优点，目前国内已有部分成功的室内实验。但现场试验尚处于起步阶段，要将其作为一项成熟技术在现场进行规模化应用，还有许多问题需要解决。

　　以胜利油田为例，我国大部分油田存在以下问题：一是水驱油藏微生物封堵机制和适应范围还不明确，不同水驱油藏孔喉差异大，不同菌体与孔喉匹配关系及菌体运移和封堵位置不明确，导致水驱油藏微生物封堵技术缺少调控依据。

　　二是水驱油藏微生物诱导矿物沉淀缺少调控方式，研究发现水驱油藏某些微生物具有诱导矿物沉淀封堵高渗带的作用，但如何诱导该类菌体在油藏中进行封堵的调控机制和方式不明确。

　　三是胜利油田二氧化碳驱油藏微生物激活封堵能力不明确，国外成功案例并不适合胜利油田高温二氧化碳驱油藏，其内源微生物种类及激活封堵能力还需要进行探索研究。

　　油藏原位微生物封堵作用的研究尤为重要。内源微生物是地层中本身存在的“土著”微生物，能很好地适应地层环境，并能在激活剂作用下大量繁殖。内源微生物在油藏原位生长代谢，可产生矿物沉淀或形成菌体富集封堵，在油藏深部形成堵调，提高驱替效率，具有工艺简单、成本低、绿色环保的特点，应用前景良好。

　　胜利油田适合水驱微生物封堵的储量约为5.6亿吨，适合二氧化碳驱微生物封堵的储量约为1.2亿吨，以微生物封堵有效率80%来估算，能够提高采收率5个百分点以上。