硝酸盐还原菌提高原油采收率

谭攀（长江大学化学与环境工程学院， 湖北 荆州 434023）

硝酸盐还原菌提高原油采收率

谭攀
（长江大学化学与环境工程学院， 湖北 荆州 434023）

为了满足不断增加的石油需求，本文介绍了一种新的微生物提高原油采收率的方法。通过注入硝酸盐，激活油藏中的反硝化细菌的生长，改变油藏中的微生物群落结构，从而提高原油采收率。随着对生物竞争理论更深入的研究，注入硝酸盐激活油藏中的反硝化细菌而提高原油采收率将具有更大的潜力。

MEOR；硝酸盐

0 引言

众所周知，油藏经过传统的开采后，约有三分之二的原油未被开采出，这是由于原油的粘度、渗透性和油水相之间较高的界面张力等。而微生物提高原油采收率（MEOR）可以帮助传统的开采技术达到预期效果。

1 MEOR技术

MEOR技术是指通过利用微生物的代谢活动及其代谢产物作用于油藏和油层流体，提高原油采收率的一系列技术的统称。在MEOR过程中，一些特别的微生物可以产生生物表面活性剂，以降低界面张力而提高原油的乳化性和流动性等。微生物采油技术具有成本低、适应性强、工艺简单、对产层无伤害和无环境问题等优势，是继热力法采油、混相驱、化学驱之后的第四类提高采收率技术［1］。

2 硝酸盐还原菌提高原油采收率

①近些年许多学者提出了生物竞争理论，认为体系中加入NO3-是激活了油藏中天然存在的硝酸盐还原菌（NRB），改变了油藏中的微生物群落结构。硝酸盐还原是无氧或微氧条件下，微生物进行的硝酸盐呼吸，即以NO或者NO代替O2作为电子受体进行新陈代谢，这个过程被称为反硝化作用。而其代谢产物主要是气态的N2O、N2和生物表活剂［2］。

②众所周知，微生物提高原油采收率是因为：a.改变地层的渗透性以提高注水效率； b.生产生物表面活性剂以降低表面和界面张力； c.改变润湿性； d.生产的聚合物的表面活性剂使原油更具流动性；e.生产低分子量羧酸使岩石溶解；f.生成的气体以增加地层压力；g.减少油的粘度。

朱洪波等人研究了在厌氧环境、注入硝酸盐以及添加二价铁离子条件下，油藏中的本源微生物提高原油采收率。在上述条件下，硝酸盐作为唯一的电子受体，微生物生长代谢时，使可溶性矿物质离子Fe2+沉淀为不溶的铁氧化物。这些稳定的矿物质改变了层流系统中的水力学变化，使岩石层中孔隙受到束缚以及孔喉直径减少，从而降低了高渗透区的渗透性以及使独特性的流体分布均质化。该研究证明了通过激活NRB在铁离子和硝酸盐条件下代谢（NDFO）产生铁矿物沉淀，导致层流系统的水力学变化。在该情况下，模拟柱系统的总的油回收率显著增强，此外，在处理模拟柱时观察到氮气小气泡的产生。由于其在油中的混溶性，N2降低原油的粘度，使之更无粘性。因为廉价和无腐蚀性，N2已经长期被成功地用作注入流体提高采收率［3］。

③但是近些年对这些机理的研究表明，降低界面张力、改变润湿性主要的是能提高采收率。当产物生物表活剂降低界面张力从初始的29或者32Mn/m到3.2或者2.8Mn/m时，原油采收率能增加4%到38.5%v/v。这足以表明产物生物表活剂改变润湿性以提高剩余油的流动性的能力［4］。而在Marcio等人的研究中，当界面张力急剧减小时，硝酸盐的消耗也急剧增多，这就表明硝酸盐作为营养源以及补充的电子受体在MEOR中发挥重要作用［5］。

3 结语

在采油过程中，注入硝酸盐激活了油藏中天然存在的反硝化细菌，改变了油藏中的微生物群落结构。这些反硝化细菌在还原硝酸盐的过程中，与SRB竞争电子供体（有机碳源），不仅改变了地层的渗透性，提高了注水的波及效率，并且代谢的生物表活剂降低了原油的界表面张力，降低了原油的粘度，从而提高了原油采收率。随着对生物竞争理论更深入的研究，注入硝酸盐激活油藏中的反硝化细菌而提高原油采收率将具有更大的潜力。

［1］李希明，等.微生物采油技术研究［J］.油气采收率技术，1997，4（1）：1-10.

［2］郑承纲.微生物提高采收率技术研究［D］.中国科学院渗流流体力学研究所，2010.6.4.

［3］Hongbo Zhu et.al.Applicability of Anaerobic Nitrate-Dependent Fe（II） Oxidation to Microbial Enhanced Oil Recovery （MEOR）［J］.Environ.Sci.Technol.2013，47：8970-8977.

［4］Sarafzadeh，P.，Hezave，A.Z.，Ravanbakhsh，M.，Niazi，A.，& Ayatollahi，S.（2013）.Colloids and Surfaces B： Biointerfaces，105：223-229.

［5］Marcio et.al.Effects of Nitrate Injection on Microbial Enhanced Oil.Recovery and Oilfield Reservoir Souring［J］.Appl Biochem Biotechnol 2014，174：1810-1821.