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生物表面活性剂在油田中的应用生物表面活性剂是指有严格的亲水基团和疏水基团、由微生物产生的化学物质。
这种微生物生长在水不溶的物质中并以它为食物源,适应环境并产生这些物质。
它们能吸收、乳化、润湿、分散、溶解水不溶的物质。
生物表面活性剂在工业上有很大的用途,可用于油的开采、油管套清洗、纺织工业、制药业、化妆品、家用清洁剂、造纸业、陶瓷和金属工业。
然而最有前景的应用是用于清理污染的油罐、油轴的清洗、重油的运移、提高采收率、在污泥中和被碳、重金属离子和其他污染剂污染的区域采取生物补救措施开采原油。
已经证明生物表面活性剂是微生物采油的重要机理。
1 生物表面活性剂的特点生物表面活性剂和化学表面活性剂一样具有驱油能力,而且生物表面活性剂还具有如下特点:(1)水溶性好,在油-水界面有高的表面活性。
(2)在含油岩石表面润湿性好,能剥落油膜,分散原油,具有很强的乳化原油的能力。
(3)固体吸附量小。
(4)反应的产物均一,可引进新类型的化学基团,其中有些基团是化学方法难以合成的。
(5)生物表面活性剂无毒、安全。
(6)生物表面活性剂生产工艺简单,在常温、常压下即可发生反应。
若用化学生产条件极为复杂,有些需要苛刻的条件,如高温、高压。
研究表明,生物表面活性剂的驱油效率比人工合成的表面活性剂的驱油效率高3.5倍～8倍,而价格却为人工合成的表面活性剂的30%。
许多国家已经把产生生物表面活性剂的微生物采油作为长期开采油田项目的一部分。
2筛选产生生物表面活性剂的菌种菌种生长在水不溶的物质中,如石油烃、聚苯乙烯、橄榄油、煤油、甲苯、凡士林、二甲苯,并以它们为食物源。
提高采收率的生物表面活性剂,多数是从被原油污染的土壤、海水、地表废水中分离出来的。
这些微生物能有效地降解脂肪族和芳香族的烃类化合物,它们利用这些化合物,在微生物细胞和烃接触的界面上产生生物表面活性剂。
3生物表面活性剂的类型目前,生物表面活性剂主要有4类:糖脂类、磷脂类、脂蛋白或缩氨酸脂和聚合物类。
生物表面活性剂研究进展生物表面活性剂概述表面活性剂是一类少量加入就能大幅度降低溶剂表面张力，并能明显改变体系的界面性质和状态，从而产生润湿、乳化、起泡、洗涤、分散、抗静电、润滑、加溶等作用的两性化合物。
表面活性剂能在相界面上形成分子层，具有降低界面能量的特性，因而被广泛应用于工业领域。
目前，大多数表面活性剂主要以石油为原料经化学合成而来，由于受化工原料、产品的理化特性及其在生产和使用过程对环境造成严重污染等原因，使表面活性剂的应用前景受到极大的挑战。
图1. SDBS为了改进和提高表面活性剂的性能，研究人员开始利用生物技术合成表面活性剂即生物表面活性剂。
生物表面活性剂是指利用酶或微生物通过生物催化和生物合成法得到的具有一定表面活性的代谢产物。
它们在结构上与一般表面活性剂分子类似，即在分子中不仅有脂肪烃链构成的非极性憎水基，而且含有极性的亲水基，如磷酸根或多烃基基团，是集亲水基和憎水基结构于一身的两亲化合物。
与化学合成表面活性剂相比，除具有降低表面张力、稳定乳化液和发泡功能外，生物表面活性剂还具备良好的热稳定性和化学稳定性；结构复杂；乳化和破乳能力强；无毒、用量少；与生态环境相容，能被微生物完全降解等优良性能，因而生物表面活性剂属“绿色表面活性剂”。
由于具有上述优良特性，生物表面活性剂将逐渐取代化学合成表面活性剂，广泛应用于医药食品、环境工程、石油工业、污水处理、生态修复和化妆品等领域。
生物表面活性剂的形成是依靠微生物对培养基的生物降解而完成的，作为培养基的可以是正构烷烃、植物油、糖类甚至工业废料。
许多微生物都可以仅依靠烃类为单一碳源生长，如：酵母菌和真菌主要利用直链饱和烃，细菌则除了降解异构烃成环烷烃意外，还利用不饱和烃和芳香族化合物。
在微生物利用烃类时，烃类必须通过外层亲水细胞壁进入细胞内，在烃降解酶的作用下而被降解，为了解决烃基质的憎水性问题，各种微生物都产生有利于烃基质被动扩散而进入细胞内的效应，也就是生成了表面活性剂，使培养基中的烃基质乳化，从而使烃基质能够进入细胞内。
生物表面活性剂在石油工业中的应用及发展趋势生物表面活性剂在石油工业中的应用优势生物表面活性剂具有很多优点：①结构更多样、可以用于特殊领域；②表面活性乳化更强；③可生物降解、无毒或低毒，对环境不造成污染；④生产工艺简单、施工简单，可以从工业废物中生产，有利于环境治理；⑤通过微小孔隙能力强、不堵地层，在极端温度、pH值、盐浓度下具有很好的选择性和专一性；⑥耐盐性好，不结垢，保护地层。
因此，可以适用于超微孔隙、超低渗、连通性差、常规注水见效差、含蜡量高、温度过低／过高、矿化度高的地层进行作用.在石油开采驱油工艺中的应用现阶段大多数油田已经进入二次驱油的中后期，地下剩余原油仍有大约50％以上，所以提高采收率是当今石油工业的重要研究领域。
微生物采油可以提高采油率，在油田上得到了很好的发展和利用。
大庆油田在萨北开发区小井距试验区开展生物表面活性剂先导性矿场试中，全区提高采油率16.64％，中心井提高采收率23.24％；在头台油田选取了头台油田用一个五点法小型井网作为微生物驱油先导矿场试验区。
采收率提高为51％一8l％。
新疆克拉玛依油田选育出对稠油具有显著降黏作用的微生物菌种，对稠油的降黏率可达70％．能够降解稠油中的非烃和长链饱和烃，并首次在克拉玛依油田进行了6口井的微生物吞吐开采稠油矿场试验，累计增油865t。
在甘肃工区油井，采用生物表面活性剂强化水驱。
注人生物表面活性剂8t，其中留62-72井组平均日增油20t。
留62-75井组平均日增油12t。
青海油田地层水中分离培养出4株微生物菌种均能适应青海油田温度及高矿化度地质环境。
在2口井的现场试验证明，微生物采油具有良好的提高石油采收率的效果和清蜡减阻效果。
另外，在文留油田、河南油田、百口泉采油厂、新北油田、徐家围子低渗透油田等也都进行了相关的研究。
在油井清防蜡技术中的应用三次驱油开采出原油含有较多石蜡和沥青质，这些高分子物质在油井和输油管道中沉积，给原油开采和集输造成很大问题，大多数油田采用加热或添加化学除蜡荆的方法来解决。
探讨生物活性剂在低渗透油藏开发的应用生物表面活性剂是微生物产生的生物化合物，并且该化合物具有一定的表面活性。
通过对分子结构的研究发现它里面含有极性和非极性基团，属于中性两极分子。
分子结构中的亲水基团由非离子或者离子形式的氨基、羟基或肽链组成，疏水基团主要由不饱和、饱和脂肪酸等物质组成。
对于分子量较大的蛋白质或者多糖复合物等生物表面活性分子，可以有其他分子组成疏水和亲水部分。
生物表面活性剂能够在不同界面之间整齐地排列成分子层，从而降低界面的能量。
它在研究两相物质传递以及流变学特性方面具有重要意义，除此之外它还拥有较好的化学稳定性。
1 活性剂作用机理低渗透油藏的物性较差，导致水、油界面之间的张力较大，而且拥有较大的毛细管阻力，在注水驱油操作时效果不明显。
不过生物表面活性剂能够克服这些缺点，它和原油界面的张力显著降低，从而提高驱油效果，在现代低渗透油藏开发中应用十分广泛。
下面对其作用机理做个简单的介绍。
1.1 驱油能力显著地层中流体和原油界面之间具有较大的张力，从而严重影响驱油效果。
生物活性剂和原油界面的张力较小，从而增加油相的湿润接触角，使原油的附着能力和湿润张力下降显著，这样一来残余油能够分散许多体积较小的油滴，从而有利于驱动，大的原油分子因此受到影响重新移动，移动的过程中不断的变形。
这时不断增加生物活性剂注入量，活性剂浓度随之增加，使那些在移动时变形的残余油拉成较细的油丝。
1.2 减小亲油空隙介质毛管阻力在油湿空隙介质中，水驱油时毛细管力成为阻力。
不过生活活性剂能够降低水、油界面之间的张力，增大油和地下岩石表面的湿润接触角，以此降低毛细管阻力。
另外生物活性剂粘度比水高很多，从而能够有效地控制流度，使添加活性剂的注入水进入半径更小的喉道，以此提供驱油工作效率。
1.3 驱替出孔道末端的残余油随着驱替液不断的注入，加入活性剂的驱替液能够降低附着在岩石表面的油溶性物质的溶解度，使其发生解吸。
同时加上活性剂具有粘弹性的特点，在离心拉伸作用的影响下驱油效率显著提高。
浅析驱油用表面活性剂的新发展摘要：本文讨论了通过对表面活性分子在油水面的作用特征以及驱油受力的情况，详细讨论了驱油用表面活性剂体系在耐盐，耐温和低成本这几个方向的发展，耐盐，耐温和低成本的表面活性剂体系的研究已有很多，对特殊情况下的表面活性剂驱油体系的研究已有一定的发展，但尽可能地找到高性能和低成本的结合点，是今后石油工业发展的需要。
关键词：表面活性剂驱油化学剂提高采收率应用性能Abstract：this paper discussed based on surface active molecules on the oil-water role characteristics and displacement loading，the displacement are discussed in detail with surfactant system in salt tolerance，heat resistance and low cost in the direction of development，salt tolerance，heat resistance and low cost of surfactant system there have been many，in the research of the special circumstances of surfactant oil displacement system research have certain development，but as much as possible to find the combination point between high performance and low cost，is the needs of the development of petroleum industry in the future.Key words：the surfactant；Flooding chemical agent；To improve recovery factor；Application performance；20世纪20-30年代。
驱油用表面活性剂的发展一、概述随着石油资源的日益枯竭和开采难度的不断增大，提高原油采收率成为石油工业面临的重要挑战。
在这一背景下，驱油用表面活性剂的研究与应用逐渐受到广泛关注。
表面活性剂作为一种具有特殊分子结构的化学物质，能够在油水界面形成稳定的乳状液，从而改善原油的流动性，提高采收率。
驱油用表面活性剂的发展历程可追溯到20世纪初期，随着科学技术的不断进步，其种类和应用范围也在不断扩大。
驱油用表面活性剂已经形成了包括磺酸盐类、羧酸盐类、非离子型等多种类型在内的完整体系。
这些表面活性剂在油田开采中发挥着越来越重要的作用，不仅提高了原油采收率，还降低了开采成本，为石油工业的可持续发展提供了有力支持。
驱油用表面活性剂的研究与应用仍面临诸多挑战。
高温高盐油藏、稠油油藏、低渗透油藏等特殊油藏的开采条件对表面活性剂的性能提出了更高要求；另一方面，环保法规的日益严格也要求表面活性剂在生产和使用过程中必须满足环保要求。
未来驱油用表面活性剂的研究将更加注重高性能、环保型产品的研发与应用，以满足石油工业对高效、环保开采技术的迫切需求。
驱油用表面活性剂作为提高原油采收率的重要手段之一，在石油工业中发挥着不可替代的作用。
随着科学技术的不断进步和环保要求的日益严格，驱油用表面活性剂的研究与应用将迎来更加广阔的发展前景。
1. 驱油用表面活性剂在石油开采中的重要作用在石油开采领域，驱油用表面活性剂发挥着举足轻重的作用。
表面活性剂作为一种特殊的化学剂，其分子结构既包含亲水基团又包含疏水基团，这一特性使得它能够在油水界面产生显著降低表面张力的效果。
通过注入表面活性剂，油层中的原油与水的界面张力被大幅度降低，从而增强了原油的流动性，使原本难以流动的石油变得易于开采。
表面活性剂还能够提升地层内部的润滑性，减少石油在流动过程中因摩擦力而滞留在孔洞中的现象。
这种润滑性的提升不仅有助于石油的顺畅流动，还能够减少开采过程中的机械阻力，提高开采效率。
浅析生物表面活性剂驱油研究进展
发表时间：2019-11-26T13:33:46.640Z 来源：《中国西部科技》2019年第22期作者：余渊荣赵兴军[导读] 第三次采油技术的发展促进了表面活性剂在油田生产中成熟而稳定的应用。
与化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有无毒等优势，在近些年呈现出热点研究态势，部分成果业已得到应用。
在应用方面，主要体现在与化学表面活性剂进行复配后定向注入油藏进行驱油；此外，近年来也开发出利用高效营养剂激活本源微生物，诱导其产生表面活性物质继而富集、驱油的新技术。
余渊荣赵兴军
浙江皇马科技股份有限公司摘要：第三次采油技术的发展促进了表面活性剂在油田生产中成熟而稳定的应用。
与化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有无毒等优势，在近些年呈现出热点研究态势，部分成果业已得到应用。
在应用方面，主要体现在与化学表面活性剂进行复配后定向注入油藏进行驱油；此外，近年来也开发出利用高效营养剂激活本源微生物，诱导其产生表面活性物质继而富集、驱油的新技术。
关键词：生物表面；活性剂驱油部分微生物在特定培养条件下能够代谢产生兼具集亲水基和疏水基的表面活性物质，经提取后研究发现该物质可以在流动相（如气/水、油/水）界面按照不同的氢键和极性规律分布，具有降低界面或表面张力及乳化等能力。
相比化学合成表面活性剂，生物表面活性剂具有更强的生物降解能力和极端环境适应性，并且具有无毒或极低毒性。
因此，多年来生物表面活性剂在食品、医药、石油等诸多领域得到广泛研究和应用，尤其随着我国多数油田均已进入到开采后期，油藏储层中存在大量孤立滴状、柱状、膜状、簇状和盲端状的残油。
油藏开采过程面临的难度及成本越来越大，单纯依靠理化方法来处理解决这些问题已力不从心，由此催生了生物表面活性剂在油田驱油中的应用
1. 表面活性剂驱油的发展概况1.1 三次采油的发展及分类学术界有一个公认的划分方法，即根据开发方式的不同把油田开发分为一次采油(POR)、二次采油(SOR)和三次采油(EOR)三个开发阶段：开采早期主要是依靠油藏自身压力压向地面或当压力不足时采用泵抽的方法，称为一次采油，其采收率一般在 10 %~15 %；随着一次采油时间的推移，地下天然能量逐步消耗，造成油井自身压力不足时，采用注入水或打人气体的方法补充能量，增加油层压力，以提高采油效率，称为二次采油，其采收率一般在 30 %~50 %；三次采油即在二次采油的基础上开始尝试物理或化学的方法对地下剩余油进行开采的阶段，国内外的实践结果表明，其提高采收率在二次采油的基础上一般还能提高 5 %~25 %。
近十几年来，有关文献提及微生物采油，即向油藏注入合适的微生物菌种和营养物，使微生物在油藏中繁殖，代谢石油进而产生气体或分解石油或产生活性物质，达到开采地下残余油的目的，为区别于传统三次采油，有学者把此方法定义为四次采油，但大部分人仍将微生物采油归类于三次采油。
1.2 表面活性剂驱的发展历程首次提到表面活性剂在提高石油的采收率方面应用是在上世纪 20 年代末 30 年代初，由德格鲁特提出的主要成份为多环磺化物和木质素亚硫酸盐的表面活性剂有助于提高石油的采收率的观点。
上世纪 40、50 年代，通过实验研究发现，将合成的表面活性剂加入到 NaOH 或 Na 2 CO 3 的水溶液中有利于提高石油的采收率；60 年代末 70 年代初，确立了把表面活性剂作为驱油体系的决定性条件，即只有油和表面活性剂水溶液间界面张力降到10 -2 mN/m 数量级以下，表面活性剂体系的驱油效果才有所表现；发现在 NaOH 或 Na 2 CO 3 的水溶液中加入少量的表面活性剂可起到比单独表面活性剂或碱都要好的效果；Wilson 的研究表明表面活性剂确实可以与原油产生超低界面张力。
目前，表面活性剂提高采收率的应用有两种不同的方法：第一种是向地层中注入表面活性剂的质量浓度低于 2 %的低浓度大段塞(0.15 PV~0.6 PV)，被称为低界面张力表面活性剂驱油体系，表面活性剂溶于油或者水，溶解的表面活性剂分子与表面活性剂分子聚集体-胶束处于相平衡状态，降低油水界面张力，从而提高原油采收率；第二种是向地层中注入质量浓度 5 %~8 %小段塞(0.03 PV~0.2 PV)表面活性剂，被称为微乳液驱油体系，但随着高浓度段塞在油层中的运移，溶液被低层吸附和地层流体稀释，使得表面活性剂的浓度降低，驱油过程转变为第一种表面活性剂驱。
1.3 驱油用表面活性剂的要求化学驱是国内各大油田探讨三次采油的主要方法，而在化学驱驱动类型中大部分都要应用到表面活性剂。
众多专家学者根据油田实践经验，对驱油用表面活性剂提出了要求，归纳总结为以下几个特点：(1)表面活性剂在油水界面上具有较高的界面活性，降低油水界面的能力较强，使油水界面张力降至 10 -2 mN/m 数量级以下，具有一定的溶解度、浊点、不受 pH 值影响或影响较小；(2)表面活性剂与地层岩石表面的相互作用小，难或不易吸附在岩石表面；
(3)表面活性剂易溶于地层水，且具有较大的扩散速度，但抗稀释能力强，即表面活性剂的浓度降低时，其降低油水界面张力的能力不变或改变较小，驱油效果较好；(4)稳定性较好，不和其他注入化学剂或地层中的物质发生反应，不发生裂解降解等反应；(5)在驱油过程中要考虑驱油体系的成分和表面活性剂之间的配伍性问题和油藏开采程度等相互关系；(6)驱油用表面活性剂要适应油藏的温度和矿化度条件，即要具有一定的抗温抗盐能力；(7)驱油用表面活性剂具有较高的经济价值并且取材较容易，要遵循投入少产出高的经济法则。
2. 生物表面活性剂的应用
化学合成表面活性剂在油田生产中已经得到稳定应用，目前技术发展指向开发高效驱油表面活性剂及其无害化回收再利用两个方面。
化学表面活性剂在油田驱油收到良好效果，一定程度上促进生物表面活性剂在驱油领域的发展。
现已发现，油藏中本源微生物能够利用原油进行代谢产生表面活性物质，继而证实生物表面活性剂用于驱油具有切实可行性。
2.1 激活本源微生物产表面活性剂油藏本源微生物在油藏高温高压环境下进行生长代谢产生的表面活性物质具备两亲性、乳化原油及使油藏岩层润湿反转等功能，在此基础上激活本源微生物能够提高其产生的活性成分浓度，继而达到理想驱油效果。
以原油为唯一碳源的微生物难以产生足够量的生物表面活性剂，在实际生产中通过及时向储层中注入营养元素，在一定程度上提高含该类元素代谢产物产量2.2 油藏外加生物表面活性剂
油藏本源微生物产表面活性剂虽有成本低的优势，但作用周期长，由此衍生出直接向油藏中注入生物表面活性剂技术，以提高驱油效率。
开发表面活性剂的一项重要指标是使油-水界面张力降低至 10 -3 mN/m，由于单一表面活性剂难以达到此数量级，需要将不同类型表面活性剂复配，产生协同增效作用使油-水界面张力降低，同时减少表面活性剂在基质上的吸附和增加胶体稳定性。
3. 结语
当前的三元驱油技术主要采用化学合成表面活性剂及化学与生物表面活性剂复配工艺，短期内复配工艺仍是油田实际生产中最为经济适用的选择，该技术需将复配比、注水量及流速作为控制关键。
随着生物表面活性剂技术的发展，在油藏开采后期，只要渗透率、温度及含氧条件适合即可考虑利用生物表面活性剂驱油。
不过，该技术的大规模推广应用依然需要系统而深入的研究，关键控制点包括针对生物表面活性剂的类型及驱油效果做进一步的量化研究，建立与油藏特点相匹配的模型，深化微生物代谢机制及运移等工艺参数的阐释与优化，继而建立系统的技术规范，最终有望实现生物表面活性剂驱油的规模化应用。
参考文献：
[1]王景莹. 生物表面活性剂在油田开采中的应用研究[J]. 中国石油和化工标准与质量,2014,34(10):178.
[2]冯海柱,程武刚,陈刚,张洁,李婵,张鹏. 生物表面活性剂提高采收率技术室内研究[J]. 当代化工,2015,44(02):243-244+248.。
