现代生物技术原理(收集5篇)
现代生物技术原理篇1
【关键词】创新型人才细胞生物学课程体系教学模式
【中图分类号】Q2【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2012)12-0009-02
生物技术是推动21世纪科技进步的最重要的技术之一,是实现我国经济社会全面协调可持续发展的重要产业。围绕生物技术核心的“着力提升生物医药研发能力,开发医药新产品,加快发展生物医学工程技术和产品,大力发展生物育种,推进生物制造规模化发展,加速构建具有国际先进水平的现代生物产业体系,加快海洋生物技术及产品的研发和产业化”,已成为“十二五”国家战略性新兴产业发展规划中的重要内容。
总书记在清华大学百年校庆大会上的重要讲话中提出“着力推动‘中国制造’向‘中国创造’转变”,建立创新性国家已成为国家战略任务。在创新已成为经济社会发展的主要驱动力的今天,具有创新知识的人才是实现“中国创造”的核心要素。高等教育的根本任务是人才培养,因此,面对建设创新型国家对人才的重大需求,探索高等学校创新性人才培养的教育模型和教育机制,培养更多符合时代需求的创新性人才,是落在广大教育工作者肩上的重要任务。
西南大学生物技术专业本科首批招生于1999年秋季,是国内较早设置该专业的高校之一。作者一直致力于生物技术(工程)专业细胞生物学课程教学,对课程建设与实践颇有一些心得体会,本文就培养创新型生物技术(工程)人才的细胞生物学课程建设和实践进行探讨。
1.细胞生物学理论内容的优化
作为生物技术专业重要的专业基础课程,细胞生物学既具理论的抽象性,同时又富有技术的实践性。从理论角度,细胞生物学与生物化学、分子生物学、遗传学等其它专业课程互相联系、渗透,密不可分,同时又是细胞工程等生物技术其它专业课程的基础,在生物技术课程体系中起着承上启下的枢纽作用。
分析当前高等本科教育的国内细胞生物学教材不难发现,教材的组织架构基本是依循在介绍细胞基本成分之后,从细胞膜、细胞质、细胞核这种像剥蛋壳式的由外向内的机械式线条,显得呆滞和孤立,缺乏与其它课程的有机联系。从内容的组织上诸多内容与生物化学、分子生物学、遗传学等课程内容重复,如细胞的成分与结构、细胞核结构与功能(染色体结构与功能)等。科学设置细胞生物学课程体系,对学生牢固掌握基础理论、引导学生从基础理论原理中衍生创新设计能力、综合培养学生科学思维能力、提升学生综合素质至关重要。
1.1形成以“细胞结构和功能-细胞生命活动原理-细胞的分子、遗传改造原理”的理论课程体系
即在理论的组织架构上以细胞功能结构为基础,贯穿细胞活动的基本原理,衍生现代新理论、新技术和领域发展新趋势。内容上主要表现于
①以“细胞结构和功能-细胞生命活动原理-细胞的分子、遗传改造原理”为模块设置理论课程,围绕细胞基本结构和功能系统阐述细胞生物学基本概念、基础理论和基本方法原理。②在现有基础理论课群中,增设以现代生物技术为基础的细胞生物技术基本原理理论课程,课程内容注重以原核细胞与真核细胞为表达系统的生物技术发展过程和技术原理的阐述,让学生能从技术原理和历史技术创新角度对现代生物技术进行系统了解,更能将生物化学理论、分子与遗传技术原理在细胞层次统一结合起来,在理论教学中阐述细胞内生命活动的基本原理,以及生物技术改造的理论基础。③19世纪年代末,显微镜的发明缔造了细胞生物学的根基,近代物理学的发展更是促进了细胞生物学的突飞猛进。在新技术、新发明层出不穷的现代社会的教育过程中,将现代科学信息、现代科学理念、科学技术实时引入教学中,不仅是对细胞生物学的扩充,更是培养学生创新性思维的重要内容。因此,跟踪物理理论技术发展,结合生物技术及其它交叉领域的新理论、新技术的创新,培养学生创新意识的理论内容显得必不可少。
1.2建立“活化”的理论教学模式
①活化——教学理念要以活细胞为根基:细胞不仅仅是物理或化学上的纯结构组成,或是无机小分子及有机大分子的无生命的随机组合。细胞是有生命的,它不仅表现在它是生命结构和功能的基本单位,更重要的是细胞是生命的连续体系,从结构和功能都表现为基本物质在时空上的动态组合和生命代谢活动的有序性。因此,理论教学中,以细胞内蛋白质的合成、运输与分泌为主线索,设置细胞结构和功能的课程内容,表现细胞结构与功能的联系和细胞生命活动的时空表达。
②活化——课堂教学要有活跃的氛围:摒弃传统的理论教条式的灌输模式,采用现代多媒体技术和丰富的网络资源,将死板的文字描述转变为形象影像、动画,启动学生想象力。课堂教学中采用问题式、讨论式的教学方法,围绕一个理论主题问题,在讨论过程中“教”与“学”互动、“师”与“生”角色互换,以培养学生主动学习和以问题为基础的探索理论的能力,学生的科学思维能力在自然中养成,创新之火在自然中点燃。
2.实验课程
实验课程的内涵并不是理论课程简单的实验验证,而应该把它看作是创新型人才苗子孵育的第一基地。
2.1形成层次化的实验课程体系
整合现有细胞生物学实验课程,根据现代生物技术的产业特点和发展趋势,扩充与现代生物技术方法和措施相关的细胞生物技术基础实践,沿“细胞结构基础-细胞综合技术-创新研究”递进式内容,融合现有分散的专业、专业基础实验课,创新性构建一个系统的、层次化的生物技术本科专业的细胞生物学实验课程内容:
①细胞结构基础内容:一对一的细胞结构印证,组合经典细胞生物学实验内容,从细胞基本结构、细胞组分的分析、到细胞拆合和重组,利用基本技术和方法验证理论知识,完整认识细胞基本结构和基本方法,建立运用科学原理解决具体问题的实验基础。此部分内容为细胞及其技术手段和方法的认识和专业基础技能实验训练内容。除必要的经典实验外,增设生物技术领域前沿技术和方法,保持实验内容的先进性。
②细胞综合培育内容:一主题多技术的综合运用。以细胞培养为主线条,按细胞融合、细胞转染及细胞基因重组、重组细胞遗传表达产物的分离纯化内容进行模块设置实验内容。
③创新研究内容:多知识、多技术、生物技术多领域的发散式的自主实验性研究内容。“细胞结构基础-细胞综合技术-创新研究”的实验课程体系。
2.2建立“4+3+2+1”制式的实验教学模式
①40%基础指令性实验教学:教师决定实验内容,设定实验程序,学生进行验证性操作。对于前沿技术手段,采用网络资源和多媒体技术进行系统介绍。强化学生对细胞基本结构的认识,培养学生对现代细胞生物学方法的认识和应用、对细胞生物学基本技能的熟练掌握。
②30%综合指导性实验教学:教师命题,教师主导性设计,以一个实验内容使学生了解多种实验技术和方法的综合运用。培养学生综合运用实验技能能力和团队合作能力。
③20%综合研究性实验教学:教师命题,教师指导学生设计,综合应用多种实验技术和方法在一个实验主题中。培养学生的科学思维能力和综合设计能力。
④10%自主创新性实验教学:学生自由选题,自主设计,教师辅地帮助学生创新性实践。对可能的学生创新性研究成果,适时地进行成果转化或专利保护,认识知识产权保护的重要性。培养学生的创新精神和创新实践能力。
以上内容思考意旨是通过系统化内容的细胞生物学课程设置,建立集基本(础)知识、基本技能、实践能力、科学创新思维培植为一体、适合以培养生物技术专业学生综合素质、实践能力和创新能力的细胞生物学课程体系。
参考文献:
[1]国务院.“十二五”国家战略性新兴产业发展规划.2012
[2].清华大学百年校庆讲话.2011
[3]翟中和.细胞生物学【M】.2011
现代生物技术原理篇2
【关键词】现代物理;现代科技;超弦理论
一、物理学的简介和发展
物理学是一门以观察和实验为基础的自然基础学科。它主要研究宇宙间物质存在的基本形式、性质、运动和转化、内部结构等方面,从而认识这些结构的组成元素及其相互作用、运动和转化的基本规律。物理学发展的历史表明,物理学的发展与物理学知识量的积累有关,每一个重大突破都是以积累和继承为前提的,同时又包含着对旧观念和旧理论的批判与扬弃。积累的量变不会单调地走向无穷发散,变革的质变也不会割断认识发展的链条。这两种过程的辩证统一,使物理学形成一种波浪式的发展进程。
二、现代物理
十九世纪末二十世纪初,经典物理学的各个分支学科均发展到了一个完善、成熟的阶段,人们对物理世界的解释也已经到达了终点。然而,正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际,科学实验又发现了许多经典物理学知识所无法解释的现象。首先是世纪之交物理学的三大发现:电子、X射线和放射性现象的发现;其次经典物理学的万里晴空中又出现了两朵“乌云”:“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。这些实验结果与经典物理学的理论严重不符,经典物理学的传统观念受到巨大的冲击,由此物理学又一次经历了深刻的革命,因此诞生了现代物理学。
现代物理学革命的最主要成果是由爱因斯坦的相对论和普朗克、等人建立起的量子力学,在相对论和量子力学建立起来以后,现代物理学经过七十多年的发展,在不同的研究领域衍生出量子场论、原子核物理学、粒子物理学、非线性物理学、天体物理学、现代宇宙学、量子统计物理学、量子电动力学、相对论量子力学等理论,已经发展成为一个庞大的学科群,人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度,用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。同时物理学还向其他学科领域推进,产生了一系列物理学的新部门和边缘学科,为现代科学技术的发展提供了新思路和新方法。
三、物理学对现代科技的影响
物理学的发展直接推动着科学技术的发展,物理学的每一次革命都会带来新技术的出现。从历史上看,物理学对世界三次大的技术革命起到了非常关键的作用。第一次技术革命始于18世纪60年代,其主要标志是蒸汽机的广泛应用,这是牛顿力学和热力学发展的必然结果。第二次技术革命发生于19世纪70年代,主要标志是电力的广泛应用和无线电通信技术的实现,这是麦克斯韦电磁理论的建立导致的光辉成果。第三次技术革命发生在20世纪初,由于X射线、放射性、原子结构、电子波粒二象性的发现,诞生了相对论和量子力学,奠定了近代物理学的基础,近代物理学所揭露的新概念和新现象,刷新了世界面貌,促进了原子能、计算机、航天、激光、红外线、超导、通信、纳米等高新科学技术的广泛应用。
20世纪的科学进步,集中体现在关于物质、生命、思想的基本构成的科学成果。原子与量子革命、基因与DNA革命、计算机与信息革命,构成了现代科学的三大支柱。其中量子革命是最基础的一个,由它带动了其他两大革命。1925年由量子理论引发的科学大潮,使我们理解了周围的物质。它使我们能在实验室创造出某种物质之前就能精确地预测出其属性,随后能随心所欲地创造和操作新形式的物质。1844年薛定谔在《什么是生命》一书中提出生命的秘密可以用量子理论解释,并大胆地猜测,这个秘密就是写在细胞内分子上的基因密码。1953年詹姆斯・沃森和弗朗西斯・克里克发现了DNA的双螺旋结构,解开了这个秘密。人们应用分子生物技术就能像读书一样,阅读生命基因的密码,破译后就可以随心所欲的操纵生命。1948年巴丁、布拉顿和肖克莱发明了晶体管,使现代计算机的制造成为可能。1960年迈曼制成了激光。以上应用量子力学的成果,构成了当代网络技术的基本组成因素,使人类获取、应用和交换信息的方式发生了质的变化。未来的技术进步,深深根植于这三大革命中。
四、现代科学技术
现代生物技术原理篇3
【关键词】现代采油技术研究
现阶段,我国的石油供给大部分由中国石油企业来承担,但是随着经济的发展,石油的需求量的越来越多,不得不从国外进口。我国面对此种石油紧迫的形势,要加大对中国石油企业的开采管理,确保中国石油企业开采技术的发展速度和安全,是国内石油供给的重要保证。为了有效解决国内石油供给的紧张问题,研究出两种解决办法,一种是寻找新的油田储量,开发油田新项目投入开发引产;另外一种是在目前现有油田项目的基础上改进开采技术,提高已开发油田的采收率。结果第一种寻找新储量特别困难,只有第二种方式改进现有的采油技术,提高原油采收率。因此,大力发展原油开采技术,它的发展关系到我国未来国计民生的问题,采油技术的研究具有重大战略意义。
1微生物采油技术
近几年,微生物采油技术存在许多优点,成为目前提高原油采收率的一项重要技术。发展速度快,下面对微生物采油技术做一具体研究。微生物采油技术,通过微生物发酵的方法来提高原油采收率。将微生物注入井中,在地下油层中形成一个大的发酵罐,给予微生物繁殖的空间和温度,使微生物在储油层中繁殖。反应产生的产物与储油层的物质再次发生作用,不仅改变了原油的化学性质,还改变了原油的流动性,从而提高原油的采收率。微生物采油技术与传统的采油技术相比,具有以下优点:
(1)生产成本较低。
(2)施工过程和施工工艺简单,方式多种,不需要增加施工设备,容易操作,好控制。
(3)本微生物采油技术不发生菌种变异,不会破坏底层,生物容易降解,不会产生污染,安全环保。
(4)作用时间长,可以循环使用,持续提高原油的采收率。
微生物采油技术是提高采收率的一种多功能技术,它可以有效解决采油效率低,渗透率低等问题。微生物采油技术简单、方便,施工成本较低,功能较多,具有其他采油技术所没有的优点,此项技术起到越来越重要的作用,受到了广大油田的欢迎。在今后油田开发过程中,进一步研究提高微生物采油率的相关因素,开发更多的功能,为我国提供更多的能源保证。
2二氧化碳驱油技术研究
二氧化碳采油技术一直是石油开采领域里研究的重点,储层中具有较多的水敏性粘土矿物,低渗透油藏的渗透率过低,见水后容易发生膨胀阻塞孔隙,导致注水后储层吸水能力差,注不进水,难以实现注水效果。因此研究在地层中注入二氧化碳,推广二氧化碳驱油技术,取得了比较理性的效果。国内一些地区发现了小规模的二氧化碳气藏和大规模的二氧化碳气藏,采用注入二氧化碳驱油技术都获得了较好的经济效益。
二氧化碳驱油技术靠混相驱和非混相驱两种方式来提高采油率。混相驱的采油效果远远大于非混相的采油效果。注入二氧化碳的方式有两种,分别为采用水与气交替注入,水和重力稳定注入。此种采油技术的作用能够促使原油膨胀,有效降低原油的粘度和油水界面的张力,改善油的流度比和储层的渗透率,使汽化原油中的轻质烃形成溶解气驱。二氧化碳混相驱适用于小规模的施工,二氧化碳非混相驱适用于整个油田,本技术在未来具有广阔的应用前景,中国埋存着大量的二氧化碳,在世界上二氧化碳排放量占第二位。最新预测在不久的将来,我国的二氧化碳排放量很有可能超过美国,居世界第一位。本技术环保、实用,对二氧化碳的搜集、封存、应用于一体化技术,将是未来提高采收率技术的新发展方向。
3微波采油技术
3.1油层地面加热法
通过利用加热处理装置,对注入油层中的水蒸汽进行加热,进而提高原油采收率。此种技术不用动用管柱,不需要改变原有井口的设备,施工操作简单方便。
3.2井下加热法
将微波加热天线直接放入井中,使地层的温度升高,进而提高原油的采收率。
3.3底井地层微波加热法
将微波传入井段中的多连通器中的功分器,并与侧钻中的水平井内的天线连通,微波力通过水平井内的天线向地层进行辐射,为了加大辐射作用,在同一油层中钻探多条水平井和沿水平方向延伸的距离,进而增加微波辐射的面积,提高微波辐射的作用效果。
微波采油技术开发起来有一定的难度,继续研究研制大功率微波装置、微波发生器的频率、加热时间的控制、作用机理以及地层能量等问题,将该技术的作用效果和效率达到最佳。微波采油技术具有很大的发展潜力,进一步研究和大力推广。
4磁处理技术
为了有效的保护石油资源,减少对油层的污染,我国油田专门建立了磁处理技术研究机构,对油田进行全面的研究。磁处理技术早在大庆油田进行了应用试验,取得了很大的成功。本技术是通过磁场对原油的物理性质和化学性质进行处理,使流体的物性发生变化,降低原油的粘度、凝结度,产生仿蜡、增注的作用。对井中的注入水进行磁处理,降低注入压力,提高吸水能力和水驱油的效果。通过电磁铁和永磁体产生磁场,磁处理作用广泛,具有油井仿蜡技术,延长热洗周期,减阻输油技术,解决油井结蜡问题,解决高粘原油地面集输困难的问题,达到了节能降耗的目的。
5结束语
我国的石油资源丰富,地质复杂,研究出适用于我国地质的采油技术,使得大量的石油资源取的较好的开采,一直是现阶段石油开采技术研究的重点。现代石油开采技术通过微生物发酵的方法、地层中注入二氧化碳、利用微波对油层进行加热、通过磁场辐射来提高原油采收率。本文介绍的几种石油开采技术,具有很好的发展前景,有效的提高了原油采收率,降低了生产成本,使采油技术在现代石油工业中得到更好的推广和应用。
参考文献
[1]赖芳.微生物采油技术发展概述[J].资源与产业,2009年第7卷
[2]张德平.二氧化碳驱采油技术研究与应用现状[J].科技导报,2011
现代生物技术原理篇4
一、目前现代媒体技术应用于物理教学的模式与不足
在当前学校开展的教育教学实践中,现代媒体技术应用于中学物理教学的整合度体现不突出,一个原因是教学理念难以更新,认为物理学科的特点(如它的实验性)不适合应用现代媒体技术,导致部分教师不使用,个人技术水平低下;另一个原因是应用模式单一、机械,没有达到应有的教学效果,对实现教学目标帮助不大,很难诱发教师的实践热情。
目前计算机辅助教学的方式多为单机演示模式,在这种模式中,以教师使用现代媒体技术为主导,鼠标成了新式的教鞭,投影成了多彩的黑板;教师是程序化的导演,学生是机械化的观众。虽然大大改进了知识的呈现方式,扩大了知识的课堂容量,形象了知识的抽象程度,但课件的平淡与肤浅,教师与学生互动的缺失,应用的效果只能体现在某一节被称为“作秀”的课堂上,时间长了必然会使教师和学生失去积极性。
总之,在课堂教学中教师可以根据学生的年龄特点、心理特点和教材的知识结构合理运用现代媒体技术,以取得最好的教学效果。
二、避免走进现代媒体技术与物理课程整合的误区
1.为了应用现代媒体技术而应用现代媒体技术。
现在常看到有些现代媒体技术与物理课程整合课,把课件做得非常精美,界面很漂亮,内容很丰富,条理很清楚,操作起来也很人性化。把原来静态的画面转化成了有趣的动画演示,并了美妙动听的音乐,学生学习兴趣浓厚,积极性很高,表面上每个学生都乐于动脑、动口。纵观整节课,学生只是欣赏了教师的电脑模拟实验和观赏了精美的电脑画面,回答了一些简单的问题,没有亲手做过一个实验,没有真正思考过一个问题,老师没有在黑板上写一个字,整堂课下来,学生总是被老师牵着鼻子走,就像被领进电影院看了一场电影。这种整合不是真正意义上的现代媒体技术与课程的有机融合,而是戴着“现代媒体技术”的高帽,哗众取宠,喧宾夺主。在应用现代媒体技术时,不能追求技术越新越好,而应善于综合运用各种教学媒体,充分发挥各种媒体的功能,实现优势互补。传统黑板加粉笔的教学媒体,优点在于学习的真实性较强,使学生处在直接面对教师的一种良好氛围中,教学进程与学生的学习速度更接近,学生的注意力更容易集中。但在物理课程中有许多内容用传统媒体不便教学,如动态的、微观的、抽象的物理情景应使用现代媒体展示,才能获得最佳学习效果。
2.用现代媒体技术模拟实验完全取代物理实验。
物理概念和物理规律都是来源于生活、生产实际和科学实验,实验是研究物理最基本的一种手段,没有了实验,物理理论只能是空中楼阁。尽管现代媒体技术能逼真地模拟生活情景,为学习者提供虚拟环境,获得一些感性经验,训练一些技能。但是这些经验和技能是在人为设计的虚拟环境中模拟得到的,经验的真实性和技能的实用性在现实生活中往往是经不起考验的,是不能令人信服的。如电学实验中的实物连接,经常会碰到短路、断路、仪器损坏、量程选择错误等问题,需要及时处理,但在模拟实验中是碰不到的。因而在实验室条件下能够做的,现象明显的,易于操作的实验一定要让学生亲身体验,这样获得的经验和技能才是可靠实用的。又如滑动变阻器作为控制电路有两种接法――限流式接法和分压式接法。对这两种接法的特点只有经过实际操作,才能体会到两种电路线路连接和对电流、电压实际控制效果的不同点。用现代媒体技术模拟实验完全取代物理实验,盲目追求现代媒体技术手段,而不考虑物理学科的特点,是违背物理的研究精神,也是违背当今新课程理念的。
3.突出人机互动,忽视师生互动。
在现代媒体技术与物理课程整合的教学中,强调发挥网络的交互作用,强调发挥网络资源的丰富性,但现代媒体技术环境下的学科整合,现代媒体技术应与教学目标首先得到有机整合。所以在整合教学中强调学生与电脑的互动是无可厚非的,如果只注重这种单向对话,而忽略师生间的互动交流,是不符合新课程理念的。现在有些网络课,老师展示了教学目标和需要解决的问题后,放手让学生上网寻求答案。如在讲《人造地球卫星》这一节内容时,老师让学生用很长时间查找关于卫星的知识,如卫星的种类、卫星的作用、卫星的发射、同步卫星、“双星”等问题。学生大多数时间都用在上网查找资料这种单向互动上,师生沟通交流的空间大大萎缩,因而教师的指导作用并未得到体现,课堂缺乏生机与活力。造成这种现象的原因主要是由于教师在设计教学程序时,过多考虑学生如何收集信息,而对如何处理信息则缺少相应的策略,过于依赖网络的作用,忽视教师应有的指导作用。这种整合其实是错误的,过于突出网络的作用,忽视课堂教学目标。
4.突出老师的主导作用,忽视学生的主体地位。
新课程理念仍然强调老师的主导作用和学生的主体地位,老师的主导作用应体现在对学生的学习提供指导和帮助上。但现在有些现代媒体技术与物理课程整合课,过于强调化难为易,化抽象为具体,本来经过学生努力或老师稍加指导就可以解决的物理问题,利用现代媒体技术,或呈现直接的答案,或通过形象生动的课件演示,让你一目了然,谜底和盘托出。表面上学生学得轻松,实际上学生只是被动视听参与,没有经过自身努力,这样不利于学生独立思考、创新能力培养,抑制学生想象力发展,学习效果差。在进行现代媒体技术与物理课程整合的过程中,应结合教法改革,充分发挥教师的主导作用,精心设计教学过程和环境,积极激发和发挥学生的学习主体作用。在整合中注意适量、适度、适时,整合的目的是实现学生最大限度发展,不能一味追求化难为易、变抽象为具体。
现代生物技术原理篇5
关键词:三次采油技术;进行;分析
石油资源作为一种非再生的能源,对国家的经济发展和人民生活水平的提高具有重要作用,它是发展石化工业的基础原料、国家的重要战略物资。近年来,由于石油资源不断的减少,勘探开发程度在不断加深,采难度会再不断增大,所以要求提高石油资源的采收率成为重中之重。怎么样提高油藏采收率,目前基本上采用三次采油技术,三次采油(EOR)技术是一项能够利用物理、化学和生物等新技术提高原油采收率的重要油田开发技术,是减缓我国当前多数油田产量递减速度、能够很好维持原油稳产的战略需要。成为一项为老油田的稳产接替和提高采收率提供了广阔的前景。在随着我国经济建设持续快速发展中,我国对油气需求量呈现快速的增加,本文将分析研究三次采油技术的进展。
一、三次采油的概念与现状
三次采油作为减缓我国多数油田产量递减速度、并且保持原油稳产的重要作用。三次采油分为三个层次,一次采油是利用油层能量开采石油。二次采油是向油层注入水、气,给油层补充能量开采石油,三次采油是用化学的物质来改善油、气、水及岩石相互之间的性能,开采出更多的石油。有的还用用微生物方法提高采收率,这类方法可以归属三次采油,人们也称之为四次采油。当前世界上提高采油的方法世界上已经形成四大技术系列,包括化气驱、学驱、热力驱与微生物驱。气驱包括CO2混相/非混相驱、氮气驱、烃类气驱和烟道气驱等;化学驱包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱及其复配的二元、三元复合驱、泡沫驱等;热力驱包括蒸汽吞吐、热水驱、蒸汽驱和火烧油层等;微生物驱包括微生物调剖或微生物驱油等。在国内,关于三次采油技术已经有聚合物驱从原料、设备、生产到技术形成了配套工艺技术,并且具有形成规模化产业。并且在聚合物驱先导试验后又进行了关于微生物驱油试验,结果得到关于微生物驱油技术在聚合物驱采油之后还可以更好的提高采收率。
二、当前微生物驱油技术分析
1、在多年的发展中,对于三次采油技术已经不断的演变了各种方法,从化学驱、热力驱,到目前的微生物驱油技术。微生物驱油技术是利用微生物的生长、活动及其产生的多种代谢产物,并对原油/岩石/水界面性质的作用,改善原油的流动性,增加低渗透带的渗透率,实施提高原油采收率的技术。该项技术的关键是注入的微生物菌种能否在地层条件下生长繁殖和代谢产物能否有效地改善原油的流动性质及液固界面性质。微生物驱油提高采收率的重要性质方面体现在微生物生命活动的强度和规模。从微生物采油技术自身特点来看,具有成本低、适用范围广的特点。与其它提高采收率技术相比,尤其是本源微生物采油技术,在油田开发后期,对老油田提高采收率具有独到的挖潜优势,具有矿场实施简便易行、投资少、无污染等特点,业已证明是一项经济有效、操作简便的技术。该技术具有适用范围广、操作简便、投资少、见效快、无污染地层和环境等优点。
2、微生物采油原理和微生物驱油机理。微生物提高原油采收率作用涉及到复杂的生物、化学和物理过程,为了让微生物更好更快速繁殖和生长,可以采取往油藏里注入营养物,达到对微生物的激活。有些微生物能以油藏里的物质为营养代谢,在发酵过程中排出生物气,占据部分储层空间,或形成人工气顶微生物还可用于堵塞油层的高渗透通道。如微生物及中间代谢产物如酶等,可以将石油中长链饱和烃分解为短链烃,降低原油的粘度,并可裂解石蜡,减少石蜡沉积,增加原油的流动性。脱硫脱氮细菌使原油中的硫、氮脱出,降低油水界面张力,改善原油的流动性。同时对于代谢的作用可以产生的CO、CO2、Nz、H、CH和C3H等气体,可以提高地层压力,并有效地融入原油中,形成气泡膜,降低原油粘度,并使原油膨胀,带动原油流动,还可以溶解岩石,挤出原油,提高渗透率。
在多年注水开发后,注入水会绕过渗流阻力高的含油部位,沿渗流阻力最小通道流动。因为微生物的繁殖造成其数量猛增,封堵无效循环的水路,扩大波及体积,提高注水效率。大多数微生物具有天然依附于岩石表面的倾向,不在液体中自由浮动.油藏里,微生物吸附在岩石表面并繁殖,产生胞外多糖,促进了菌体在岩石表面的吸附作用,形成生物膜,起到对菌体保护的作用,并加快细菌更好地利用营养物等源。随注入水进入油藏的细菌将在原来的生物膜上流过,有时微生物也会从生物膜中分离出去并与注入水一起渗流,或者到油藏深部。微生物代谢生成的生物聚合物与菌体一起形成微生物堵塞,堵塞高渗透层,调整吸水剖面,增大水驱扫油效率,降低水油比,起到宏观和微观的调剖作用,可以有选择地进行封堵,改变水的流向,达到提高采收率的效果。在较大多孔隙中,微生物易增殖,生长繁殖的菌体和代谢物与重金属形成沉淀物,具有高效堵塞作用。从物理化学原理方面看,促使微生物增长并释放原油的机理与常规EOR技术基本是一样的。尽管泄油机理相似,但其他方面却有很大差异.常规的非微生物提高采收率技术是通过井口大量注水,而微生物在油藏整个水相里都发挥作用,包括水与岩石界面和油水界面,并可以在受到控制的情况下在分子和孔隙微现水平上连续产出气体,溶剂,表面活性剂以及其他生物化学剂。这些生物生成物都有已知的泄油机制,对石油具有化学和物理作用。
三、结束语
微生物驱油技术在提高原油采收率方面发挥了重要作用,但是还有很多技术问题没有得到解决,油藏中微生物群落结构、现场试验工艺和物理模拟实验等方面的问题,如物理模拟实验中,对于微生物驱油模型的核心就是岩心管部分,长度往往会影响微生物的生长繁殖,这就需要建立大型岩心模型才能让微生物充分繁殖,更好的达到微生物的驱油目的。■
参考文献
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