生物技术被认为是石油工业中一种必不可少的方法。微生物采油技术是利用微生物的活动及其代谢物强化采油的节能技术，是一项科技含量高、发展迅猛的绿色环保技术，可以让高含水、近枯竭和废弃的老油田重新生产。
微生物采油技术是将特殊的细菌或细菌的代谢产物作用于原油或地层，从而改善原油在地层中的流动性，提高原油的产量和采收率。
国外进展
1901年，前苏联的舍科和J.B.戴维斯最先提出微生物对原油有影响作用。1926年，美国人贝克曼提出微生物采油技术设想。1945年，美国人祖贝尔首次进行了微生物采油的现场试验。
近年来，微生物采油进入一个新的发展时期。其中，美国在这一领域一直比较活跃，自20世纪80年代开始，几乎每年都举行地区性会议或国际会议。1978～2000年，由美国能源部支持立项的微生物采油技术研究项目达39项。俄罗斯在油藏本源微生物驱油提高采收率技术方面开展了大量研究，其技术水平在国际上具有代表性。1983～1999年，该技术应用于罗马什金等油田高含水区块，增产原油55万吨。
微生物采油技术的特点是短、平、快。菌种以原油为主要营养剂，培养基中只需加入少量无机盐，费用低；对环境和地层无污染和伤害；菌液注入所需的注入设备简单；微生物吞吐单井菌液用量平均2.5吨，一口井费用一般在1万～4万元，有效期一般在6～12个月，投入产出比为1：8。微生物单井吞吐试验效果普遍好于压裂、酸化解堵、水力高压解堵等措施，同时还能起到减慢结蜡速度、延长清蜡周期的作用，经济效益明显。
微生物强化采油技术是将特殊的微生物体系、生物催化剂与营养物系统接种到生产井或注水井中，从而将其大量植入含油区的孔隙介质中，并通过控制酶在含油层油水界面上的反应，改变原油的流动性，产生短链的分子与生物表面活性剂。它利用复杂的生物化学酶来加速普遍存在于原油中的直链烃的氧化还原反应，借助于共生微生物及特殊营养物，使兼性喜氧微生物与严格厌氧微生物交替作用，最终通过酶的反复氧化还原将石蜡等重油组分转化为短链分子，从而使原油的性质和岩石与原油的相互影响等得到改善。
微生物强化采油技术的三个主要作用机理为：（1）通过低界面张力的生物表面活性剂进一步降低地层的剩余油饱和度；（2）将石蜡等重油组分转化为短链分子，从而改善原油的流动性；（3）微生物的大量植入，使流体转向未波及区域，从而提高波及系数。
阿根廷比斯开彻拉油田60%的原油产自帕帕戈尤油层。地层温度92℃，平均渗透率1000毫达西，有效孔隙度25%，剩余油饱和度25%。1999年9月，在Ⅵ-286号注水井，接种利用烃裂解的兼性厌氧微生物进行微生物强化采油。经测试，低速注入微生物的生物技术在强水驱油藏中获得了成功。据保守估算，从2000年8月到2003年8月，在先导项目阶段微生物强化采油累计增加的产油量为5887立方米，累计增加的储量为2.81万立方米。微生物强化采油先导项目表明其经济上可行，从而促使其向实际应用阶段推广。先导项目开发的费用估计为2.87美元/桶，在未来的大规模应用阶段其费用会下降。
日本正在开发将衰竭油井转变为天然气井的方法。衰竭油田中残存的原油估计约占总的石油储藏量的50%～80%。在过去，将CO2注入这样的井内以提高石油采收率。现在，日本Inpex控股公司提出了完全不同的途径。该方法将衰竭油井作为生物反应器，使石油和CO2转化为天然气（主要是CH4）。在这一概念中，压缩的CO2注入衰竭油井。在此，自然产生的两种类型微生物在的50°C下利用碳源进行新陈代谢。一种类型的微生物从石油产生氢气，另一种类型的微生物使H2和CO2转化为CH4。在日本Akita地区Yabase衰竭油田中抽出的水中，研究人员发现了10种特定的产H2微生物和4种特定的产CH4微生物。Inpex公司与Chugai Technos公司合作在实验室进行了验证，在55°C及0.2～5.0MPa氮气和CO2（摩尔比9：1）条件下培育了这些特定的微生物，原油可在约200天后转化成CH4。在小规模试验中，从衰竭油井的油井盐水中，每1升可产生0.13 NmL/h的CH4。Inpex公司看好这种增产甲烷的方法，计划在后十年的初期在其位于日本的现有衰竭油田采用这一技术。
加拿大科学家最近查明了深藏于地下的一种特殊细菌如何分解重油和生产甲烷的机制。这一研究成果将有助于石油公司利用这种细菌更快更好地生产石油。据英国《自然》杂志报道，加拿大卡尔加里大学化学家斯蒂夫·莱特等人研究发现，这种细菌“吃”原油的第一步是将长链碳氢化合物分解成乙酸、二氧化碳和氢；第二步是生物降解，一部分细菌能将乙酸转变成甲烷，另一部分细菌能利用二氧化碳和氢生产甲烷。这种细菌通常是先降解轻油，然后再降解重油，生产出甲烷。降解后的原油非常利于石油公司开采。科学家将这种细菌称为“天然燃料加工厂”。全世界重油储量相当可观，但让石油公司感到头痛的是重油黏稠度高、流动性差，要将这些重油开采出来，必须先利用蒸汽使其完全融化才能提取，这就增加了开采成本。通常这种油的开采率只有17%。莱特等人建议使用这种能“吞油吐气”的细菌降解重油，使其易于被开采提取，然后再收集细菌生产的甲烷。
微生物采油可使死井复活。美国密西西比州研究人员采用驱赶油的微生物方法使一个油田延长开采寿命可达17年之久。Alabama的一个油田油井于1998被迫停产，采用该方法后，这些油井仍可继续开采到2015年。迄至2008年4月，Alabama的油田已回复到增产超过40万桶石油。除了环境友好外，该工艺成本低，近期的采油测试表明，该工艺增加的费用正好为增产每桶油1.32美元。
英国与加拿大科学家于2008年5月开始试验使用微生物开发世界上重油沉积物。据估算，地下有6万亿桶石油因呈固态状或因太粘，采用常规方法而无法经济地开采出来。英国Newcastle大学与加拿大Calgary大学的科学家与Profero能源公司已在验证数千年来天然的微生物如何将石油转化为天然气（甲烷）的历程。这一试验研究的目标是使用微生物开发世界上6万亿桶重油。
我国进展
我国微生物采油技术也有较快发展，大港、胜利、辽河、吉林、大庆、华北、新疆等油田先后开展了大量的微生物采油矿场试验，成功率约70%～80%，投入产出比约为1：5。
为大幅提升可采石油储量，我国已正式启动了一项能够突破性发展石油开采技术的微生物基因组计划。由大庆石油管理局和设在北京的病毒基因工程国家重点实验室共同承担的这项世界最前沿领域的创新研究课题，已被列入国家高技术研究发展计划，预计2010年完成研究。我国经济的快速发展带来巨大的能源需求，而靠现有技术，目前年产量约占全国70%的大庆、胜利、辽河、华北等东部陆上油田可采储量所剩不多，但难动用储量却多达100亿吨。迄今已探明的石油可采储量是按照现有技术水平认定的，只占已探明石油地质总储量的一小部分，大部分石油因资源品位低、杂质高、油层渗透率低等因素很难开采。在几百、几千米的地下油层，大量自然微生物在高温、高压、高盐、无氧的极端环境中生存。在代谢过程中，它们能降解石油中的重质成分和其他杂质，还能产生酸性物质、表面活性剂、高分子聚合物等，使石油容易从岩层孔隙中渗透并流动，从而便于开采。此项研究就是利用基因工程手段改造采油自然微生物菌种的性能，增加、增强其生理特性和功能，然后把它们制成能注入油层进行采油的菌液。该项目完成后，可利用新技术再开采出相当于油田地质总储量6%～10%甚至更多的石油。这意味着这些老油田可增加6亿～10亿吨可采储量，推广到全国则可能会增加数十亿吨。
油田到了开发后期，面对接替储量严重不足和三次采油技术成本居高不下等现状，微生物驱油技术以其成本低、操作简便、不伤害地层、不污染环境、投入少、效益高等优势，引起广泛关注。驱油微生物除具有普通微生物的共性外，要达到提高采收率的要求，采油微生物还应该能够在油藏条件下旺盛地生长繁殖，必须适应油藏的矿物岩性、油藏温度、地层压力、地层流体的性质，包括原油性质和地层水的性质，如矿化度、ｐH值等。代谢产物有机酸、气体、溶剂等能够有利于提高原油采收率，并且能够与地层的原生菌配伍。还能以石油烃作为其惟一碳源，最理想的是它能够选择性地利用原油中对黏度影响大组分作为营养源。另外，所选微生物应无环境污染问题。
微生物驱油是利用微生物的有益活动及代谢物来提高原油采收率的一项综合性技术，具有适用范围广、工艺简单、投资少、见效快、不损伤油层和无污染等优点。中原油田不断加大采油新技术研究开发力度，积极开展三次采油研究，微生物驱油成“利器”。在采油三厂文明寨油田12口井实施微生物调驱技术，效果显著。其中10口水井对应见效油井25口，日增油38.2吨，已累计增油7000余吨。中原油田采油三厂针对文明寨油田储层非均质性强、吸水差异大、部分小层储量动用程度低、常规驱油技术难以见效的问题，引进微生物调驱技术。科技人员针对不同油藏条件及井组的动、静态资料，开展了微生物的筛选、物理模拟试验等室内研究，调配出了合适的微生物材料。先后在文明寨油田M42、M159等井组进行了12井次微生物驱油，对应油井29口，见效25口。对应油井日产油上升了38.2吨，含水下降了3.6个百分点。
单12块内源微生物驱油试验是胜利油田采油院微生物研究中心承担的国家级课题和管理局重大先导试验项目。试验区3口油井均见到了明显的降水增油效果。其中单12-6井日产油从10吨上升到15吨，其余两口井含水从98%下降到90%，整个区块日产油上升到20吨以上。内源微生物驱油技术是微生物采油技术的重大突破，较其他三次采油技术具有油藏适应性强、操作简便、成本低廉、无污染等优点，具有广阔的应用前景。单12块内源微生物驱油先导试验是胜利油田首次开展的此类试验，为胜利油田进一步开采难动用储量、提高油藏最终采收率进行了有益的探索。
大庆油田公司在大庆外围特低渗透油田——朝阳沟油田应用微生物驱油技术的60口油井开始出油,前景良好。这是大庆油田继聚合物驱、水驱、三元复合驱油技术后又一项自主研发的新技术。据统计,2003年以来，大庆外围油田已有近百口油井被注入微生物，截至2005年底，累计增油1.3万吨。
早在上个世纪70年代，大庆油田就开始研究微生物驱油技术。经过两代石油人的不懈努力，如今，大庆油田已经掌握拥有自主知识产权的微生物驱油技术。2002年，大庆油田公司最先在朝阳沟油田特低渗透油藏进行微生物吞吐实验，取得良好效果。2004年，该公司开始进行“两注九采”实验，就是给两口井注入微生物，让周围9口井往外出油。这些区块都是大庆外围特低渗透油藏，用其他驱油方法，很难达到这个效果。大庆油田公司扩大实验区域，把目光转向聚合物驱后的油藏，开始做微生物调剖先导性矿场实验。这次采取的方法为“两注六采”。实验已见到注入压力上升、吸水剖面改善的效果，达到扩大渗透体积、封堵高渗透层的目的，有3口井见效，单井日增油最高达10吨。
大庆油田勘探开发研究院的科技人员从历时十年培育出来的一百多个菌种中选出几支“特种兵”，从2005年底开始用于采油七厂葡北油田的10口井进行微生物采油试验。到2006年6月中旬，仅半年时间，这批“特种兵”就轻松地在千米地下驱赶出1600多吨原油。更为神奇的是，其中两口死井竟然起死回生，恢复正常生产。2002年，大庆油田勘探开发研究院在采油十厂朝阳沟油田共进行了13口井的试验，注入微生物后平均含水下降了16%，累积增油2138吨，投入产出比1∶9。到2003年底，课题组在朝阳沟油田共进行了60口井次的微生物吞吐矿场试验，累计增油9175吨。微生物吞吐试验的成功，表明所选用菌种可以很好地在该地层条件下生长代谢，增加了原油流动能力。同时，该试验也打破了美国能源部制定的微生物采油渗透率应大于50毫达西的标准，扩大了该项技术的应用范围。之后，大庆油田勘探开发研究院又在2002年有效的4口井中实施了第二轮微生物吞吐，也取得与第一轮大体相当的增油效果，表明微生物单井吞吐可以作为一种措施多次施工。
在微生物吞吐试验成功的基础上，科研人员相继完成了微生物驱矿场试验，取得了较好效果。在葡北油田进行的试验收获是：微生物驱不仅使两口关闭了三年的井起死回生，恢复了正常生产，同时也宣告微生物采油技术减小了水驱过程中的渗流阻力，油层的动用程度提高了。微生物采油技术应用前景广阔。课题组正在针对化学驱技术不适合的外围油田、老区过渡带和化学驱驱后油藏开展研究，以尽快使该技术成为油田后期开发的有效接替技术。
2006年上半年，大庆油田公司勘探开发研究院在地处外围的采油七厂葡北油田10口井微生物采油试验中取得初步成效。半年为大庆外围驱油1600多吨，技术成功率达70%以上，并有两口死井起死回生，恢复正常生产。至此，微生物采油累计在大庆油田增油2万多吨，投入产出比为1：5。
大庆油田勘探开发研究院在微生物采油技术方面取得新突破，利用生物表面活性剂替代部分化学合成表面活性剂，在效果相同的条件下，降低表面活性剂成本30%。
大庆油田对微生物采油技术的探索研究始于1965年，于1990年首先在国内进入矿场实验，目前已形成一套拥有自主知识产权的微生物技术。2002年，微生物吞吐试验使朝阳沟试验区油层的动用程度大大提高，创造经济效益1100万元。从2007年9月至2008年3月，在采油五厂17口井开展了微生物吞吐试验，累计增油864吨，有效率达到82.4%。
微生物吞吐采油技术是一种通过引入或刺激在油藏中能够存活的微生物，提高原油采收率的技术。微生物采油以其费用低、工序简单、操作方便，既能采出流动的油，又能采出不流动的油等特点，成为继水驱、化学驱、聚合物驱之后的又一种新的提高采收率方法。一种新型的微生物吞吐采油技术在河南油田双河油矿的6口油井上成功应用，为已进入高含水开发阶段的双河油田注入了生机。现场试验证明，该技术对油井既有增油效果又有维护作用，效果明显。双河油矿的现场试验证明，该技术对油稠、结蜡等原因影响生产的油井及与水井连通不好的油井，通过新陈代谢，降解、代谢并吸收石蜡等物质，使原油易于流动、开采，有效地提高了原油产量，对于低渗透油田有着较大的适用范围。
胜利油田采油院2项与微生物采油技术有关重大科研项目通过山东省科技成果鉴定。“极端微生物石油开采技术研究”和“激活内源微生物提高采收率技术研究”整体技术先进，标志着胜利采油院在继微生物单井处理技术成功推广应用，微生物生态研究率先进入分子水平研究阶段之后，微生物采油技术依然处在国内领跑行列。“极端微生物石油开采技术研究”在国内首次将分子微生物生态研究技术运用于微生物采油技术研究，通过“十五”攻关，研究了油藏微生物生态学的T-RFLP和DGGE技术体系，并对不同区块油藏微生物进行了分子生态分析，掌握了其生态结构特点，为微生物油技术优化提供了理论依据。在此基础上，建立了较为完善的微生物驱油物模系统，也就是说在室内就可以模拟地下油藏情况，研究微生物在岩心中的生长运移规律，包括运移速度及方式等，为现场工艺调整和优化提供了理论依据。目前，该技术在胜利罗801区块进行微生物驱油现场试验，累计增油6.23万吨，提高水驱采收率2.7%，取得显著的控水稳油效果。现场取样分析表明，该油藏已形成较为稳定的生物场，油藏中的优势菌群明显。
“激活内源微生物提高采收率技术研究”始于2000年，胜利油田采油院先后开展了内源菌分析研究，内源菌激活研究和物模试验。研究表明，在有些区块进行选择性激活内源微生物可实现微生物采油，可在二次水驱后提高采收率9%以上。该项目主要是针对注水开发中后期油藏确定的一项新型提高采收率技术。在油藏内进行内源微生物群落测试分析的基础上，进行有益菌群落激活的研究，选择性激活油藏内部的有益微生物，利用微生物自身在油藏中的活动、微生物的代谢作用及代谢产物的作用来提高水驱效率，达到提高油藏最终采收率的目的。来自胜利单12区块实验现场的统计数据表明，应用激活内源微生物提高原油采收率技术，两年增油达到7900吨，投入产出比达到1：3，经济效益显著。
目前，已经公认，三次采油将成为“东部硬稳定”的重要支撑，而微生物采油技术作为三次采油中的一个重要部分，还有一个无与伦比的优势，就是环保。微生物技术在处理环境污染物方面区别于其他技术的最根本特点，是分离、消除污染物而不是转移污染物，并且具有速度快、耗能低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点。胜利油田采油院在开展微生物采油技术研究的同时，还成功地将微生物技术应用于油田环境污染治理中。在胜利樊41块应用污水生化处理技术，处理后水质达到了国家A1级标准，在孤四联合站含聚污水外排生化处理中，经过90多天的中试运行，处理后的污水水质达到国家一级排放标准。
此外，胜利油田采油院还成功地将微生物技术应用于原油物性差、含蜡高的稠油降黏处理。微生物可降解稠油中的大分子烃类，其产生的活性剂可降低稠油界面张力，形成油水乳状液，使原油黏度降低，从而增强其流动性，达到增产的目的。来自胜利河口采油厂大35块低渗透油藏的数据表明，对10口井进行了20轮次微生物加药，油井平均热洗周期从38天延长到74天。
截至2007年10月底，大港油田公司采油六厂应用本源微生物驱油技术累计实现增油43181吨。本源微生物驱油是通过向地层内注入营养液，促进地层微生物群落的繁育，利用微生物自身对原油的分解作用及其代谢产物对原油的驱替作用达到驱油增产的效果。该技术具有技术设施简单、操作方便及施工成本低等优势，因此受到了各油田的普遍关注。目前采油六厂已经形成了羊一断块、孔一断块和孔二北断块三个单元25口井的注入规模。大港采油六厂自2001年起就从俄罗斯引进应用了该项技术，通过近几年的现场实践及不断摸索，目前已经熟练掌握了该项技术，具备了进行自主设计、现场实施的能力。
2006年，克拉玛依油田勘探开发研究院采收率所采用“优化采油菌种性能，提高微生物采油量”这一方法，在克拉玛依油田和红山嘴油田进行微生物吞吐采油矿场试验效果显著，全年累计增油2200吨，比原计划10%的增产指标提高了45%。据了解，自1994年起，该院采收率所科研人员就将国内外微生物采油技术与自主研发相结合，形成了一系列微生物采油技术，并应用于油田试验。2000年起，针对克拉玛依砾岩油藏特征，该院开始自行生产微生物采油菌剂，并进行微生物单井吞吐、微生物驱油、微生物控制油井结蜡等室内研究及矿场试验，取得了一定成效。2006年，该院又针对试验井流体特性，重新选育了微生物采油菌种，进行采油菌种培养基配方的优化研究，筛选确立了采油菌种新配方，提高了菌种降解原油性能和油井增产效果。研究表明，微生物采油技术具有安全、环保、成本低、工序简单等优势，是提高采收率技术中最经济有效、最有前途的方法之一。据统计，1997～2006年，该院应用微生物采油技术在克拉玛依油田累计增产原油26000多吨。
长江大学化学与环境工程学院的研究小组成功开发出生物破胶酶，解决了长期以来石油生产过程中的难题。在石油生产中的钻井、完井、压裂等程序中，要用到钻井液、完井液、压裂液等工作液，并需加入生物聚合物黄原胶来增加黏度，以保证正常的石油开采。开采工作结束后，还要将这些黏性极大的工作液返排地面，这时黄原胶的黏性阻碍着工作液的返排。过去，高温油田一般采用化学方法即利用过氧化物破胶来降低黄原胶黏度。这种方法虽然有效，但存在安全隐患，还会破坏环境，而且在地层温度低于60℃时效果大大降低。长江大学的研究小组深入研究了低温状况下生物酶破胶技术，并终获成功。研究结果显示，温度低于60℃时，利用这种生物酶对黄原胶破胶，可在4～8小时内使黄原胶的黏度下降80%～90%。
微生物采油技术的特点是短、平、快，费用低，对环境和地层无污染和伤害，注入设备简单，投入产出比高。另外，微生物单井吞吐试验效果普遍好于压裂、酸化解堵、水力高压解堵等措施，同时还能起到减慢结蜡速度、延长清蜡周期的作用，非常适于“三低”油田的开采。微生物采油技术正在快速发展之中。