——油腔系列之5三次采油中的"细菌雇佣军"
最近一段时间"超级细菌"成了霸屏之冠，成就了许多人茶余饭后的谈资，其实，人与细菌之间的战争形势，严峻得超乎想象。在数十亿年生命进化的历史里，人类对战细菌一直处于劣势。病菌一直是人类第一大*手！人类治疗疾病的过程，也可以说是一部人类与细菌的斗争史。
“超级细菌”的产生过程
石油开发过程中除了靠地层压力和抽油机抽提外，剩余油层需注入化学物质或其他方法开采，称之为"三次采油"。针对于过了丰油期的油井。由于它经过了第一阶段的自喷，第二阶段的抽油后，在角角落落仍然存有大量的原油，但抽油机已经无能为力，即使能抽上来，也会因产量下降而得不偿失。于是，采油专家们想出了利用微生物的特性，在井下"雇佣"大量微生物的办法，向油井内注入微生物使其在井下大量繁殖后，聚合井下剩余的原油，从而使油井返老还童，回光返照。难怪有些专家把这种方法戏称为"细菌雇佣军"。
微生物采油技术
"细菌雇佣军"，科学术语就是微生物采油技术（MEOR），统指利用微生物增加原油产量的方法。它自1926年首次提出，至今已有70多年的历史；20世纪80年代，美国和前苏联的微生物采油技术已进入工业性矿场试验阶段，而且美国1991年把微生物采油列为传统的热驱、化学驱、气驱之后的第四类提高采收率的方法，并在许多油田中应用；进入90年代，我国在吉林、新疆、胜利、大庆等油田相继开展了微生物采油的研究和应用，取得了一定的成效。
微生物，粗略地讲就是极微小的植物和动物。一般认为微生物存在于碳氢化合物的沉淀物中，许多微生物就是利用碳氢化合物作为新陈代谢的主要能源，其新陈代谢作用可以认为是细胞发生的全部反应的总和，这种反应亦即营养素转化为细胞的本体和废物。微生物的新陈代谢基本上分为两种类型：一类为需要氧气的（需氧微生物），另一类为在没有氧气的条件下进行的（厌氧微生物），此外，还有一类叫兼性需氧微生物，它可以象需氧微生物，也可以象厌氧微生物。世界上的微生物成千上万，每一种又含有成千上万的酶，据科学统计，酶又能产生成千上万种的化学反应，其中有许多反应非常适合于提高采收率。只要碳源（糖蜜或烷烃）和其它营养物质充足，微生物新陈代谢的产物就会对油井驱油产生有用的活性，如：①微生物在油藏高渗透区的生长繁殖及产生聚合物，使其能够选择性地堵塞大孔道，提高波及系数，增大扫油效率；②气体产物（氢、甲烷和幅有机质产生的二氧化碳、氮，由无机质产生的硫化氢等），能够提高油层压力，降低石油粘度（在溶于石油中时）；溶解岩石中的碳酸盐，增加渗透率；使石油膨胀，体积增大；③产生有机酸（低相对分子质量酸：甲酸、丙酸），无机酸（即H2SO4），能溶解石灰石，增加孔隙度，提高渗透率；④产生生物表面活性剂，降低油水界面张力；⑤产生有机溶剂，能够降低界面张力，形成石油-水乳状液。这就是微生物采油提高采收率的主要机理。
微生物采油机理
其应用工艺目前大致可分为地面法和地下法两种，地面法是在地面建立发酵反应罐，为微生物提供必需的营养物质，通过微生物代谢作用生产生物产物（主要是生物表面活性剂和生物聚合物），将生物产物注入地层，从而达到提高采收率的目的。这种工艺的优点是发酵在地面进行，所以微生物的生长和代谢不受地层的影响。地下法（油层法）是指直接将微生物注入到油层，使其在油层中就地产生各种代谢产物，只要供给微生物足够的营养物质，代谢产物的生产速度就会大于被微生物降解的速度。这种工艺的优点是驱油持续时间长且施工成本低。该工艺正由微生物吞吐朝微生物驱的方向发展。
微生物采油工艺
大家知道，微生物主要可分为原生物、藻类、病毒、真菌、细菌等五种类型，由于细菌是具有生长和繁殖全部机能的最小有机体，故自微生物强化采油技术问世以来，有许多细菌被推荐用于此项技术，如短杆菌、放线菌、球菌、螺旋和弧状短杆菌等。由此看来，并不是所有的微生物都可以用来采油，由于微生物本身的生活习性所决定，在石油矿场应用过程中，影响微生物采油的主要因素有：①氧化还原势。因为地层中不存在氧，岩层的氧化还原势不高，限制了生物体的繁殖；②PH值。细菌繁殖的最佳PH值在7附近的狭窄范围内；③盐度。一般细菌只能在低矿化度环境中繁殖；④温度。细菌最佳繁殖温度不应超过55；⑤压力。压力对细胞代谢活动的影响小些；⑥营养物。选用的营养物必须能使生物体成功地繁殖，常规的微生物驱通常用糖蜜作为营养物，近年来，由于糖蜜价格不断上涨，也有以烃类为碳源的。难怪，中国科学院王修垣教授在谈到微生物采油时指出，微生物菌种的筛选和优化是微生物采油成败的关键因素，必须十分关注。
以王教授的话作为本文的结束语是再好不过的了。王修垣教授说，微生物采油技术是以微生物学为基础，人为地调整油层中微生物有益的地球化学活动、抑制其有害作用的技术。微生物有降解石油烃类的作用，微生物采油的发展将为50%残余油的可持续开发提供技术基础。单细胞的微生物形体微小，无孔不入，自我复制快速，随环境而变异，对环境的适应能力强，分布广泛，在历史的长河中发挥着不可替代的生物地球化学作用，成为各种元素和物质形成、运移、转化的动因。微生物生理菌群极为多样，我们至今最多认识了微生物资源的1/10，新菌种的获得，基因工程菌的构建，为微生物采油菌株资源提供了可持续发展的良好前景。
微生物采油现场
