1、    油氣微生物勘探技術(shù)的應(yīng)用展望         前言20世紀(jì)30年代以來(lái)，前蘇聯(lián)、美國(guó)、波蘭和德國(guó)等國(guó)家先后在油氣微生物勘探(MPOG)方面作了大量工作。由于人們對(duì)MPOG中輕烴的運(yùn)移機(jī)制爭(zhēng)議頗多，使該技術(shù)一度受到冷落。近10年來(lái)，MPOG在其理論基礎(chǔ)、技術(shù)方法、資料處理、成果解釋與評(píng)價(jià)等方面都取得了重大的進(jìn)展。經(jīng)過(guò)50年的勘探，我國(guó)大多數(shù)含油氣盆地的勘探程度已經(jīng)相當(dāng)高，找到了大批易于發(fā)現(xiàn)的油氣田。但是隨著我國(guó)油氣勘探的不斷發(fā)展，剩余油氣資源的分布愈加分散，油氣藏規(guī)模愈

2、來(lái)愈小，而且非構(gòu)造油氣藏居多，常規(guī)勘探難度增大和勘探成本增高，因此，尋找高效廉價(jià)的勘探方法乃當(dāng)務(wù)之急。通過(guò)多年的實(shí)踐研究，德國(guó)Wagner博士及美國(guó)Hitzman博士等在油氣微生物勘探領(lǐng)域各自開發(fā)了一套較為完整的技術(shù)系統(tǒng)，并以其直接、有效、多解性小和經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)勢(shì)日益受到全球油氣勘探界的重視。這些油氣微生物勘探技術(shù)對(duì)預(yù)測(cè)地下油氣藏特別是非常規(guī)油氣藏、確定地質(zhì)構(gòu)造的含油級(jí)別和油氣分布、指明油氣藏泄油位置和提高我國(guó)油氣勘探和開發(fā)的效益均具有重要意義。1一般的實(shí)驗(yàn)方法為評(píng)價(jià)微生物的活性，首先選取一定重量的土壤樣品，按適當(dāng)比例進(jìn)行混合，然后在礦物介質(zhì)中進(jìn)行懸浮，再經(jīng)過(guò)震動(dòng)器加以沖洗。每個(gè)樣品在試管中

3、平行以兩個(gè)系列分五個(gè)階段用選擇性的生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)液稀釋，分別通入甲烷和丙烷丁烷氣體，然后放入30的生化培養(yǎng)箱中恒溫培養(yǎng)1214天。只有那些能在短期內(nèi)以提供的烴源為食料的專性甲烷氧化菌或烴氧化菌，才能生長(zhǎng)并消耗掉一定量的輕烴氣。對(duì)上述每一階段，可以化分7個(gè)不同的微生物活性判別參數(shù)。在培養(yǎng)后，測(cè)量甲烷及輕烴氣的消耗量。生化活性參數(shù)可通過(guò)如下計(jì)算得出：運(yùn)用氣相色譜和壓力測(cè)量計(jì)算出加入烴類的消耗量(甲烷和丙烷丁烷)。確定甲烷氧化菌或烴氧化菌生成CO2的速率。綜合生化活性參數(shù)和顯微鏡鑒定結(jié)果以及每克土壤樣品中的細(xì)胞數(shù)目，可計(jì)算出甲烷(氣指示)和輕烴(油指示)的測(cè)量單元(MU)。通過(guò)每個(gè)樣品的平行測(cè)試和單個(gè)樣品

4、測(cè)定結(jié)果的相互對(duì)照證實(shí)各測(cè)量單元(MU)的合理性。對(duì)所有這些判別參數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，區(qū)分出兩類細(xì)菌：一類是僅以烴類為主要碳源的專性烴氧化菌，另一類則是可能降解烴類化合物的兼性烴氧化菌。測(cè)量單元(MU)是鑒定微生物異常的基本指標(biāo)。它由好幾組原始數(shù)據(jù)組成。這些原始參數(shù)分別來(lái)源于氣相色譜、顯微鏡鑒定、生化和生長(zhǎng)活性測(cè)定結(jié)果以及輕烴氣體消耗分析結(jié)果等。1.1數(shù)據(jù)處理與指標(biāo)系統(tǒng)微生物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理是進(jìn)行MPOG資料綜合評(píng)價(jià)、對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行前景預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。根據(jù)歐洲大陸及海上MPOG實(shí)例研究結(jié)果，德國(guó)的Wagner等人提出了一套較為合理的數(shù)據(jù)處理與指標(biāo)體系。1.1.1MPOG指標(biāo)，為了評(píng)價(jià)微生物異常，德方M.W

5、agner提出了一套對(duì)土壤中烴氧化菌(包括甲烷氧化菌)的評(píng)價(jià)指標(biāo)MU值(Measurement Unit)。MU指標(biāo)體系是用于綜合評(píng)價(jià)微生物的細(xì)胞數(shù)量和生長(zhǎng)活性。它將數(shù)量級(jí)不同且繁瑣的微生物實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)數(shù)學(xué)處理轉(zhuǎn)化成易于為地質(zhì)家理解和操作的測(cè)量單元，同時(shí)便于在相同的地質(zhì)背景和生態(tài)條件下進(jìn)行比較，確定出背景值及異常值。MU值無(wú)單位，也不是一個(gè)絕對(duì)的數(shù)值。它依賴于調(diào)查區(qū)域(陸上、沙漠或海上)的生態(tài)條件等因素。MU值由近十組原始數(shù)據(jù)組成。這些原始數(shù)據(jù)分別來(lái)源于微生物顯微鏡計(jì)數(shù)結(jié)果、生化和生長(zhǎng)活性測(cè)定、CO2生成速率分析結(jié)果以及輕烴氣體耗損分析。采用此方法計(jì)算出每個(gè)測(cè)定點(diǎn)的MU值分別記錄在油分布平面圖

6、和氣分布平面圖上。為了在平面圖上顯示測(cè)量值結(jié)果，能清楚地指示微生物異常區(qū)域，將相等的值的點(diǎn)連接起來(lái)，以此可以得出“等菌線”。通過(guò)這種方式，利用測(cè)量點(diǎn)的網(wǎng)格分布，可以給出微生物異常的分布圖。這些圖件反映了甲烷氧化菌和輕烴氧化菌的區(qū)域分布，圖中測(cè)量單元值(MU值)越高的區(qū)域，其輕烴遭受細(xì)菌氧化的強(qiáng)度越大，就越有可能發(fā)現(xiàn)油田。1.1.2微生物異常級(jí)別MPOG研究的主要目的就是勾畫出調(diào)查區(qū)塊的異常區(qū)，并對(duì)圈定的異常進(jìn)行分級(jí)、排隊(duì)。根據(jù)在不同生態(tài)條件下的MPOG研究經(jīng)驗(yàn)，將所得的MU值劃分為4個(gè)級(jí)別異常A(勘探有利區(qū))、異常B(前景區(qū))、不確定區(qū)和背景值區(qū)。其中，背景值的確定是劃分異常的基礎(chǔ)。在調(diào)查區(qū)域

7、內(nèi)，背景值反映的是烴氧化菌在無(wú)深部油氣藏?zé)N氣供給情況下發(fā)育的數(shù)量與活性。眾所周知，微生物包括烴氧化菌的生長(zhǎng)和繁殖，除依靠于能量物質(zhì)供給以外，還依靠于微生物發(fā)育的生態(tài)環(huán)境。在濕潤(rùn)的陸地環(huán)境下，土壤中微生物的活性很高，這不僅是因?yàn)橛欣臐駶?rùn)環(huán)境，還因?yàn)樵摋l件下植物的大量生長(zhǎng)。這些植物可以分泌出大量的有機(jī)物，成為微生物分解有機(jī)物和大量繁殖的基礎(chǔ)。同時(shí)植物的生長(zhǎng)還可提供烴氧化菌更加豐富的氮源和磷源。但是，值得注意的是，來(lái)自深部油氣藏豐富的烴供給才是專性烴氧化菌大量生長(zhǎng)的主要因素。2微生物異常模式通過(guò)在已知油氣區(qū)和已知干孔區(qū)上方進(jìn)行高密度的地表微生物測(cè)量，建立了地表微生物油氣勘探技術(shù)的幾種特征性異常模式

8、，介紹如下：干孔大都位于微生物測(cè)值背景區(qū)或不確定區(qū)。已經(jīng)開采的老油氣田區(qū)微生物總是呈現(xiàn)為低值異常。研究認(rèn)為，這是由于微生物的生長(zhǎng)是動(dòng)態(tài)的，必須依靠持續(xù)不斷的滲漏烴提供營(yíng)養(yǎng)，而源自地下油氣藏中烴的微滲漏作用與油氣藏的原始?jí)毫σ约坝砷_采活動(dòng)引起的壓力變化直接相關(guān)。油氣藏進(jìn)入開采階段尤其是經(jīng)長(zhǎng)期開采，其中的壓力就會(huì)降低，特別是在地下儲(chǔ)層連通性較好的情況下，油氣藏地層壓力將會(huì)向其四周的地表方向產(chǎn)生最大的壓降梯度，此時(shí)垂向上的滲漏作用就會(huì)大大減弱甚至停止。油氣藏正上方原有的以烴類物質(zhì)為碳源的微生物因失去了賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)而大量死亡，導(dǎo)致開采區(qū)尤其是開采歷史較長(zhǎng)的產(chǎn)區(qū)微生物低值異常模式。未經(jīng)開采的含油氣

9、區(qū)，由于一直存在持續(xù)不斷的垂向微滲漏作用，因而地表微生物總是呈現(xiàn)為寬闊的高值異常帶，新近開采的油氣田區(qū)，因仍然存在一定程度的烴類物質(zhì)垂向微滲漏作用，油氣田上方也會(huì)出現(xiàn)微生物高值異常；已采老油井因注水開采致使油藏壓力升高，重新引發(fā)油氣微滲漏，同樣會(huì)引起地表微生物高值異常。利用上述地表微生物異常模式，在未采區(qū)可通過(guò)微生物高值異常篩選有利的含油氣遠(yuǎn)景區(qū)塊，與地震勘探結(jié)合應(yīng)用可評(píng)價(jià)地震探明構(gòu)造的含油氣性；在已采老油氣田區(qū)，可識(shí)別開采井之間漏失的含油氣儲(chǔ)層，在已知油氣田區(qū)通過(guò)地表微生物詳查還可提供地下含油氣儲(chǔ)層性質(zhì)方面的信息。2.1未采區(qū)含油氣性預(yù)測(cè)根據(jù)地表微生物油氣勘探原理，微生物高值異常區(qū)是油氣藏?zé)N

10、類滲漏的可靠指標(biāo)。因此，單獨(dú)應(yīng)用微生物技術(shù)對(duì)未知區(qū)進(jìn)行含油氣性預(yù)測(cè)，從理論上是可行的。但在目前綜合勘探已是大勢(shì)所趨的形勢(shì)下，微生物技術(shù)更多地與其他一些勘探方法聯(lián)合使用，它既可與其他地球化學(xué)勘探方法聯(lián)合使用，也可與測(cè)區(qū)地質(zhì)資料以及地震等物探資料結(jié)合起來(lái)使用。尤其是與地震資料結(jié)合使用時(shí)，微生物油氣勘探技術(shù)顯示出了它特有的吸引力。一方面，地表微生物測(cè)量可在獲取地震資料之后進(jìn)行，通過(guò)確定地震探明構(gòu)造中存在烴類物質(zhì)的可能性，評(píng)價(jià)地震探明構(gòu)造的含油氣遠(yuǎn)景級(jí)別；另一方面，在布置地震測(cè)線之前，綜合考慮微生物測(cè)量結(jié)果有助于將地震測(cè)線布于最有利的含油氣遠(yuǎn)景區(qū)之內(nèi)。二者相比，目前微生物油氣勘探技術(shù)更多地應(yīng)用于地震探

11、明構(gòu)造含油氣性評(píng)價(jià)之中。2.2成熟探區(qū)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)微生物油氣勘探技術(shù)在其應(yīng)用早期只用于油氣遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測(cè)。但近10年來(lái)，這種技術(shù)在測(cè)量成果的解釋方面獲得了突破。美國(guó)地質(zhì)微生物技術(shù)公司率先將該方法用于對(duì)地下油氣儲(chǔ)層分布狀況的評(píng)價(jià)之中，建立了“微生物儲(chǔ)層特性評(píng)價(jià)技術(shù)(MRCMi-crobial Reservoir Characterization)”，將該技術(shù)的應(yīng)用范圍由勘探領(lǐng)域延伸到開發(fā)領(lǐng)域。微生物儲(chǔ)層特性評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用對(duì)象是成熟探區(qū)的已知油氣田，是通過(guò)在已知油氣田上方布置高密度的測(cè)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)微生物油氣勘探技術(shù)應(yīng)用儲(chǔ)層評(píng)價(jià)研究時(shí)，采樣間距應(yīng)小于250m，國(guó)外文獻(xiàn)中報(bào)道的采樣間距一般都是200m，一些情

12、況下甚至只有100m。微生物儲(chǔ)層特性評(píng)價(jià)技術(shù)是微生物油氣勘探技術(shù)在解釋方面的一種創(chuàng)新，這種技術(shù)根據(jù)下列準(zhǔn)則對(duì)地下儲(chǔ)層的性質(zhì)進(jìn)行判斷：生產(chǎn)井上方及周圍微生物測(cè)值的升高可表示以下3種情況：存在與生產(chǎn)井壓力不相通的含油氣區(qū)；含油氣儲(chǔ)層中存在尚未發(fā)生排烴作用的區(qū)帶；生產(chǎn)井下方存在尚未鉆達(dá)的含油氣層。在生產(chǎn)井與生產(chǎn)井之間出現(xiàn)的微生物低值異常區(qū)，指示的是與生產(chǎn)井壓力相連通的低壓含油氣儲(chǔ)層分布區(qū)，或無(wú)明顯油氣聚集的區(qū)域。這樣，通過(guò)對(duì)已知油氣田上方地表微生物異常分布形態(tài)的分析，就可以獲取地下儲(chǔ)層含油氣性方面的信息，從而區(qū)分烴類填充區(qū)與烴類已排泄區(qū)或沒(méi)有烴類填充的區(qū)域。3綜合評(píng)價(jià)與遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)綜合評(píng)價(jià)和前景預(yù)測(cè)是油

13、氣微生物勘探的中心環(huán)節(jié)。一切規(guī)律性和有價(jià)值的認(rèn)識(shí)均產(chǎn)生于這個(gè)階段。主要的研究工作包括以下幾個(gè)內(nèi)容：3.1微生物異常成果分析確定微生物異常區(qū)是在甲方不提供任何背景大地坐標(biāo)、地質(zhì)構(gòu)造、地震圖、油氣井開發(fā)史等資料的情況下進(jìn)行的。根據(jù)前人MPOG經(jīng)驗(yàn)，以每個(gè)試驗(yàn)區(qū)塊土壤樣品油、氣指標(biāo)測(cè)量值為基礎(chǔ)，結(jié)合其生態(tài)環(huán)境條件，分別確定了各試驗(yàn)區(qū)的背景值及異常等級(jí)范圍，并在等菌圖上展示了異常A區(qū)、異常B區(qū)、不確定區(qū)和背景值區(qū)，為評(píng)價(jià)有利勘探區(qū)提供基礎(chǔ)(4)。3.2微生物勘探和化探與地質(zhì)和物探成果綜合研究提交初步的微生物分析報(bào)告后，乙方綜合甲方提供的地質(zhì)構(gòu)造圖、二維或三維地震圖、老井開發(fā)史的數(shù)據(jù)等資料，研究微生物異

14、常區(qū)與地質(zhì)構(gòu)造位置、油井位置的吻合程度及微生物異常與油氣藏性質(zhì)和開發(fā)歷史的關(guān)系，檢查微生物異常與現(xiàn)有勘探開發(fā)成果的符合率，并進(jìn)一步驗(yàn)證MPOG技術(shù)的正確性和適用性。3.3遠(yuǎn)景區(qū)及井位預(yù)測(cè)在綜合評(píng)價(jià)與解釋的基礎(chǔ)上，對(duì)圈定的異常區(qū)進(jìn)行分級(jí)排隊(duì)，并重點(diǎn)研究其中最有利勘探區(qū)重點(diǎn)油藏剖面上的微生物異常、化探異常與下伏潛在的含油氣地質(zhì)構(gòu)造的相互關(guān)系，進(jìn)而提出井位設(shè)計(jì)，提交給勘探部門。4結(jié)論隨著勘探開發(fā)費(fèi)用的增加，人們已經(jīng)把開發(fā)重點(diǎn)放在強(qiáng)化采油方法的研究上。相對(duì)常規(guī)化學(xué)驅(qū)油來(lái)說(shuō)，利用微生物開采枯竭油層是目前最經(jīng)濟(jì)的方法。應(yīng)用這種方法不久可采出流動(dòng)的原油，也可采出不流動(dòng)的石油，并且能使枯竭井延長(zhǎng)使用壽命。國(guó)內(nèi)外研究表明：利用微生物提高采油率是極具開發(fā)潛力的三次采油技術(shù)之一，目前已成為石油研究的新熱點(diǎn)，她是繼傳統(tǒng)的熱驅(qū)、化學(xué)驅(qū)和氣驅(qū)之后的第四種新的提高原油采收率的方法，有著非常好的工業(yè)化礦場(chǎng)應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)1梅博文，袁志華.地質(zhì)微生物技術(shù)在油氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用J.天然氣地球科學(xué)，2004，15(2)：156161.2梅博文，袁志華.王修垣油氣微生物勘探法J.中國(guó)石油勘探，2002，7(3)：4253.3袁志華，梅博文，余躍惠，等.天然氣微生物勘探研究以鑫縣斜坡西柳構(gòu)造為例J.天然氣工業(yè)，2003，23(2)：2630.4袁