典型油藏微生物群落结构与代谢特征研究

发布时间：2020-07-20 19:12

【摘要】：微生物提高采收率(MEOR)的研究是由19世纪70年代爆发的石油危机所推动,是一种已经证实的提高原油采收率的方法,许多国家如美国,加拿大,澳大利亚,俄罗斯和中国都对该研究项目提供了支持。与其他三次采油技术相比,微生物采油具有成本低、地层伤害小和环境友好等优点,尤其对其它三次采油方法实施之后以及枯竭的油藏的继续开发,继续提高采收率,都具有非常好的效果,己经引起世界各国的普遍重视。油藏是一个集缺氧,营养贫瘠的水循环体系,孕育着多种具有采油功能的内源微生物。如何定向激活这些微生物,从而进一步明确其代谢特征和驱油功能,是提高原油采收率的关键所在,本文对新疆油田典型油藏中微生物的群落分布和代谢特征进行了系统深入的研究,重点介绍了以下三个方面的研究,从而阐述了新疆七中区油藏中内源微生物的群落结构和代谢的变化过程。(1)功能菌群的优化培养及菌群结构变化规律研究微生物采油技术的应用效果会受到多种因素的影响。油藏微生物作为该项技术的核心,其生存、生长以及代谢会受多种因素的影响,包括油藏的地质特征(温度、压力、孔隙度、渗透率、岩石种类与组分)、地层水的理化性质(pH值、矿化度和有机酸)和原油性质(密度、黏度和原油族组分)等。基于对上述因素的分析,对该新疆油田七中区油藏的内源微生物进行了优化培养,监测培养过程中的菌浓,pH,乳化稳定性,表面张力等理化性质,以及烃氧化菌(HOB),腐生菌(TGB),厌氧发酵菌(FMB),硝酸盐还原菌(NRB),硫酸盐还原菌(SRB)和产甲烷菌(MPB)等六大类油藏功能微生物的菌浓,得到了一种能利用无机盐生长,乳化和降解原油的功能菌群。(2)油藏微生物群落结构演化和代谢特征研究利用实验室自制的微生物激活装置,模拟压力,温度,多孔介质等油藏环境,通过注入空气在室内模拟注水井的近井地带,过渡地带和油井地带的氧环境,由此将内源微生物激活过程分为有氧,限氧和无氧三个阶段进行研究。分析各阶段微生物群落和代谢变化情况。在整个激活过程中,液相色谱-质谱分析发现有氧阶段合成了大量的鼠李糖脂和脂肽类的表面活性剂,使原油能够乳化分散在整个激活体系中。傅里叶红外和气相色谱分析发现原油在限氧阶段的降解速率最为明显,气相色谱分析表明在无氧阶段,甲烷等气体逐步合成并积累。因此,在不同的激活阶段,功能菌群的代谢特征有所不同。从有氧激活到厌氧激活阶段,乳化原油,微生物降解原油,合成生物气成为各激活阶段菌群的突出代谢特征。在低氧化还原电位的区域,微生物原油降解成为此时油藏菌群的突出代谢特征,因此原油生物降解应该同样是内源微生物驱的过程中发挥重要作用的主要驱油机理之一。(3)功能菌群中优势种属的代谢性能评价对新疆油田七中区克上组水样进行室内富集培养,将培养7天的富集培养物分离纯化,分离得到并鉴定35株微生物菌株,其中9株对原油具有较好的乳化分散效果。对其中乳化分散原油能力较强的采油功能菌(铜绿假单胞菌、施氏假单胞菌,芽孢杆菌、棒杆菌和金橙黄微小杆菌)的产表面活性剂和原油降解性能进行了研究。选择产表面活性剂菌Q23和原油降解菌Q35为代表的优势菌株,对其代谢产生的表面活性剂和对多环芳烃以及原油的乳化降解等方面的性能进行评价分析。这两株微生物均能在有氧条件下乳化分散5%的原油,且原油乳状液长时间静置不分层。但是微小杆菌属Q23的原油乳化能力更为突出,微杆菌属Q35降解原油和PAHs的能力更强。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE357.9

【参考文献】