微生物勘探与开采石油：生物技术与工程概论

（一）利用微生物勘探石油

通常人们通过地震法、地球物理学方法、地球化学法联合应用来分析油田是否具有开采价值。然而在实际勘探中，由于地球地层结构的复杂性，常会导致结果可靠性的降低，有时还会造成钻井和开采失误。因此，科学家们一直在试图寻找新的勘探技术，以便能准确判定钻井和开采位置。20世纪40—60年代期间，随着微生物培养技术和分析方法的不断进步，利用微生物进行石油勘探的技术也得到了长足的发展。美国、苏联、日本、捷克等许多国家采用微生物勘探方法进行石油分布普查，获得了良好的效果。

（二）利用微生物提高石油开采率

除了可以提高石油勘探结果可靠性之外，微生物技术在提高石油开采率方面也发挥了巨大的作用。在进行石油开采时，首先钻井并建立一个开放性油田，通过石油层的压力自发地使石油沿油井的管道向上流出、喷出或用泵抽出，但这种方法只能利用油田总储油量的30%左右。于是，人们向油层内强化注水来提高油层压力，使油田总储油量开采率提高到50%左右。这种方法是石油二次开采中被广泛应用的增产措施之一。在石油二次开采中，另一个重要技术就是微生物采油技术。利用一些能在油层中发酵并产生大量酸性物质和H2、CO2、CH4等气体的微生物，这些微生物发酵产生的气体可有效增加地层压力，从而可以提高采油率。微生物产生的酸性物质还可溶解于原油中，使石油的黏度降低，从而使原油从岩层缝隙中聚集而便于开采；微生物还可产生许多表面活性物质、可将高分子化合物降解成为短链碳氢化合物，使石油更容易流动，可以避免输油管道的堵塞等。因此，石油开采率大幅度提高。美国、英国、澳大利亚等很多国家都利用了这项技术，使石油产率得到很大程度的提高。(www.xing528.com)

虽然利用以上技术进行了二次开采，但石油利用率也只有60%～70%。因此，还必须进行第三次开采以提高石油利用率。在三次开采工艺中，则是利用能产生大量H2、CO2、CH4等气体的基因工程菌株或选育出高产气量菌株与培养基一起注入油层中。微生物产生大量气体可以提高井压，分泌的表面活性物质降低石油表面张力使石油黏度下降而易于聚集，石油黏度下降还可以减少它与水之间的黏度差从而减轻注入的水不均匀推进所造成的死油块现象，使石油开采率提高，并可延长油井寿命。

很多能利用石油的微生物，如硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌、硫细菌等可在石油中大量繁殖、沉积而造成地层堵塞现象，也是降低石油采油量的常见原因。消除微生物引起的地层堵塞的有效方法之一是酸化法。将能大量产酸并能在石油中生长的微生物与水一起注入油层，通过微生物代谢产酸来消除地层堵塞。还有人利用乳杆菌、肠膜状明串珠菌等发酵产生的葡聚糖物质加入注入油层的水中，使石油和水之间的黏度差减小而提高采油率。如英国科学家已经获得一株能在92℃、H2、CO2环境下生长的厌氧菌，这种细菌能在温度较高、压力较大的油层深部原油中生长，为油田深层原油的开采提供了一种新技术。