油藏內源微生物的選擇性激活條件優(yōu)化及分子生態(tài)學研究.pdf

1、油藏內源微生物比外源微生物更適應油藏的極端環(huán)境，具有更高的代謝活性，利用內源微生物采油是目前微生物采油技術領域較為活躍的研究方向。目前內源微生物采油技術(Activation of Stratal Microflora for Enhancement of Oil Recovery，ASMEOR)的研究更多的集中在MEOR(Microbial Enhanced OilRecovery， MEOR)機理、功能菌的數(shù)量變化、代謝產物的初步分

2、析及其對油水理化性質的影響方面，而對于制約油藏環(huán)境中采油功能微生物群落生理活動的影響因素、激活過程中群落種屬的變化規(guī)律及營養(yǎng)成分在運移過程中的吸附規(guī)律研究較少。 論文共分七章， 第一章是文獻綜述； 第二章是內源微生物群落結構分析； 第三章是內源微生物激活效果影響因素探討； 第四章是內源微生物室內模擬驅油實驗研究； 第五章是內源激活營養(yǎng)成分在石英砂上的吸附行為研究； 第六章是分子生態(tài)

3、學技術在內源微生物群落選擇性激活上的應用； 第七章是結論。 本論文通過研究不同環(huán)境與生源要素條件下功能微生物群落的變化，營養(yǎng)成分的靜態(tài)和動態(tài)吸附，變形梯度凝膠電泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis，DGGE)條帶數(shù)量和亮度的變化及PCR(Polymerase Chain Reaction，PCR)序列分析，采用單次單因子法優(yōu)選出沾3區(qū)塊最佳激活劑配方，探討了影響內源微生物激活

4、效果的潛在因素，揭示了內源微生物營養(yǎng)激活劑的靜態(tài)和動態(tài)吸附規(guī)律，并結合分子生態(tài)學技術考察了激活過程中菌群結構變化規(guī)律。 1.內源微生物群落結構分析 利用選擇性培養(yǎng)基，采用MPN(most probably number，MPN)法和鏡檢計數(shù)法對沾3區(qū)塊注入水和沾3 X24井產出水的主要內源微生物群落結構進行了分析，結果表明，注入水和產出水中內源菌總體含量及有益菌HOB(Hydrocarbon Oxidating Bact

5、eria，HOB)、MPB(Methane-Producing Bacteria,MPB)、DNB(Denitrifying Bacteria，DNB)濃度較低，而SRB(Sulfate Reducing Bacteria，SRB)濃度則達到102個/mL?？衫梦⑸镩g生存競爭關系，通過注入合適的營養(yǎng)物，選擇性地激活有益菌，抑制有害菌，提高原油采收率。 2.內源微生物激活效果影響因素探討及室內模擬驅油實驗 1)通過巖心

6、管實驗模擬高溫高壓油藏條件，考察了玉米漿、葡萄糖和蔗糖分別作為主激活劑時的激活效果：激活5天、10天、15天時總菌密度差別不大；15天內pH值和表面張力的變化趨勢大體一致，均表現(xiàn)為先下降后上升繼而下降的趨勢，反映了油藏內源菌由好氧向厭氧的演變過程；醋酸根是油藏微生物活動及代謝過程的一個標志性產物，實驗初期，醋酸根含量隨著激活過程的進行而逐漸升高，第10天醋酸根含量達到最高，分別為856.8 ppm，802.5 ppm，768.8 ppm

7、，然后隨著激活過程的進行，氧含量逐漸降低，醋酸根逐漸被一些厭氧菌代謝消耗而使醋酸根離子濃度逐漸降低，第15天醋酸根含量降低到289 ppm，274.6 ppm，295.7 ppm；菌群結構分析表明，三個配方均可以較好地激活有益菌群而有效地抑制有害菌群的生長；綜合以上各項參數(shù)，玉米漿和葡萄糖是較為優(yōu)良的內源微生物主激活劑成分，從經濟學角度講，玉米漿比葡萄糖更具優(yōu)勢，有利于資源的充分利用，以獲得更好的投入產出比。 2)采用單次單因子

8、法，通過對激活前后總菌密度、表面張力及醋酸根含量的分析，通過巖心管實驗，確定了用于內源微生物激活的最佳玉米漿濃度及硝酸鹽含量，結果表明：用于內源激活的最優(yōu)的玉米漿濃度范圍為1％～2％，低濃度時激活效果較差，而1％以上時，營養(yǎng)物濃度對有益菌密度的提升及表面張力降低效果并不明顯；0.1％～0.2％含量的硝酸鹽即可實現(xiàn)內源微生物的選擇性激活，而繼續(xù)增加硝酸鹽含量對激活效果提升作用不大，甚至可能會產生負面影響；就激活效果而言，由于K+對微生物生

9、長的促進作用及強酸弱堿鹽NH4NO3引起的pH下降，KNO3要稍優(yōu)于NaNO3和NH4NO3。 3)通過對五種不同條件下激活前后表面張力和菌群結構分析表明：壓力和多孔介質會對微生物的生長代謝產生一定的影響，多孔介質的影響較壓力要更顯著一些。 4)室內模擬驅油實驗表明，在沾3區(qū)塊油藏條件下(10 MPa，54℃)，利用最佳激活劑配方選擇性激活內源微生物15天后可以提高殘余油采收率6％以上。 3.內源激活營養(yǎng)成分在石

10、英砂上的靜態(tài)和動態(tài)吸附研究 為了確定MEOR所用營養(yǎng)成分在地層中的損耗情況，在模擬油藏條件下，分別利用浸泡法和物質平衡法研究了微生物采油常用營養(yǎng)組分(葡萄糖、硝酸鉀、磷酸二氫鉀)在石英砂上的靜態(tài)和動態(tài)吸附作用。實驗結果表明，各營養(yǎng)組分的靜態(tài)吸附量和其動態(tài)滯留量相差不大，三種組分中葡萄糖的靜態(tài)吸附量和動態(tài)滯留量最高，其靜態(tài)吸附量為0.85mg/g，硝酸鉀和磷酸二氫鉀的吸附量較小，僅0.1mg/g左右；動態(tài)吸附實驗中，注入營養(yǎng)液1.

11、5PV時，巖心出口各組分的濃度接近入口濃度，轉水驅2PV時，出口濃度接近0，說明動態(tài)驅替時吸附作用較弱。 4.分子生態(tài)學技術在內源微生物群落選擇性激活上的應用 1)通過對激活前后DGGE條帶的數(shù)量和亮度變化分析表明，油藏環(huán)境中的微生物在種類和數(shù)量上并不豐富，激活劑的加入改變了菌群原有的貧營養(yǎng)環(huán)境，從而使一些因營養(yǎng)缺乏生長受抑制細菌得以大量繁殖，菌群結構發(fā)生變化。高壓條件下，條帶數(shù)量變化趨勢與常壓下大體一致，但在條帶數(shù)量和

12、出現(xiàn)的位置上有所差異，高壓條件下，DGGE條帶數(shù)量要少一些，說明高壓激活過程中能適應環(huán)境的細菌種類較少，且條帶數(shù)量的增加相比常壓具有明顯的滯后性；激活后期，條帶數(shù)量和亮度的變化逐漸趨緩，表明微生物群落生態(tài)結構重新調整，達到了新的動態(tài)平衡。 2)采用DGGE割膠回收DNA測序的方法考察了激活過程中菌群結構的變化情況，實驗結果表明：激活后，優(yōu)勢菌的種類有所增加，群落結構也發(fā)生了變化。激活前，優(yōu)勢菌是芽孢桿菌，激活劑的加入使變形菌的在