【正文】 加入營養(yǎng)物質(zhì)活化油層的微生物群,產(chǎn)生有利于驅(qū)油的物質(zhì),從而提高采收率。研究中發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖儲層能為發(fā)酵提供緩仲作用,它能中和細(xì)菌產(chǎn)生的酸,增加二氧化碳的產(chǎn)量,原油的采收率隨著碳酸鹽含量的增加而增加,但當(dāng)碳酸鹽含量超過20 %時,原油的采收率不再增加。注入糖蜜質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4 %的營養(yǎng)物段塞的效果最佳,本源微生物繁殖快,獲得的采收率高。通過驅(qū)替實驗研究了營養(yǎng)物的濃度、培養(yǎng)溫度和碳酸鹽含量對水驅(qū)殘余油采收率的影響。注入井,關(guān)井2 周后,經(jīng)檢測證實由于本源微生物的就地活動,有效滲透率下降了33 % ,形成了一個深部地層段塞。菲利浦石油公司在激活和保持本源微生物活性方面申請了多項專利[21 ] ,這些專利都是關(guān)于如何注入地層缺乏而微生物又需要的營養(yǎng)成分。激活本源微生物提高原油采收率在現(xiàn)場應(yīng)用的一種方式是選擇性封堵(生物調(diào)剖) 。2 　在石油工業(yè)中的應(yīng)用2. 1 　激活本源微生物提高原油采收率本源微生物是指存在于油藏中較為穩(wěn)定的微生物群落,多數(shù)是在油田注水開發(fā)過程中由地表帶入且已適應(yīng)地層環(huán)境保存下來的微生物。此外,還有絕大多數(shù)的未培養(yǎng)微生物。此外,在北海油藏中,乙酸鹽濃度高達(dá)20mmolPL ,可能是那些共生微生物的重要能源。在油田水中可能存在與氫營養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌或硫酸鹽還原菌互養(yǎng)共生的乙酸鹽氧化菌。但在同樣富集培養(yǎng)條件下沒有得到乙酸裂解產(chǎn)甲烷菌的純培養(yǎng)物。分離到的一株嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌Methanosarcina mazei 47 可以利用乙酸鹽、甲醇和甲胺,但不能利用H2 + CO2 生長[19 ] 。. 19942006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. ,桿狀菌嗜甲基產(chǎn)甲烷菌GF 283 從Bondyuzhskoe 油田中分離出,最佳生長鹽度為15 % NaCl。該菌輕度嗜鹽,利用甲醇、甲胺和二甲基硫化物作底物。嗜甲基菌Methanohalophilus euhalobius 從鹽度達(dá)140gPL 的開發(fā)井樣品中分離出。Borzenkov 等研究表明產(chǎn)甲烷菌隨鹽度增加而減少[17 ] 。在低鹽度到高鹽度的中溫油藏中都有產(chǎn)甲烷菌存在。1. 4 　產(chǎn)甲烷菌(Methanogenic bacteria)產(chǎn)甲烷菌為嚴(yán)格厭氧菌。通過DNAPDNA 雜交實驗,表明從油田水中分離的微生物同那些深海熱泉分離出的種群具有遺傳相似性。在古生界,極端嗜熱微生物以古生球菌屬(Archaeoglobus)為代表。T. mobile 是最嗜熱的SRB。D. infernum屬革蘭氏陰性菌,屬δ變形桿菌,可利用乙酸鹽、丁酸鹽、棕櫚酸鹽及乙醇,最佳生長溫度為60 ℃。另外一些嗜熱SRB 從北海油藏中分離到[15 ] ,它們是: Desulfacinum infernum , Thermodesulforhabdus norvegicus ( T. nor2vegicus ) 及Thermodesulfobacterium mobile ( T. mobile) 。生長溫度40 70 ℃,不完全氧化乳酸鹽和乙醇。它在硫酸鹽存在下,不完全氧化的底物范圍很廣,包括乳酸鹽、乙醇、丁醇和羧酸。Desulfotomaculum kuznetsovii 最初從地下熱礦泉水中分離到,隨后從巴黎盆地非水驅(qū)油田的井口樣品中分離到。用寡核苷酸探針鑒定了在油田環(huán)境中脫硫細(xì)菌屬( Des2ulfobacter) 的一些菌株[11 ] 。從Apsheron 半島地層水中分離出耐鹽的脫硫微菌屬( Des2ulfomicrobium) , 耐鹽可達(dá)到8 %NaCl ,將乳酸不完全氧化為乙酸。而D. ga2bonensis 被認(rèn)為是中度嗜鹽,最佳生長需5～6 %NaCl。1. 3. 1 　嗜溫硫酸鹽還原菌油田水中最常被分離出的SRB 屬于脫硫弧菌屬。但這類菌群的活動使產(chǎn)出的油氣中含有硫化氫,增加生產(chǎn)設(shè)施的腐蝕問題,并帶來嚴(yán)重的生產(chǎn)安全問題。SRB 代謝產(chǎn)生H2S酸性氣體,不但可以提高地層壓力,還可以溶解碳酸鹽巖層,促進(jìn)原油的釋放和增大地層的滲透率。1. 3 　硫酸鹽還原菌(SRB)油藏中硫酸鹽還原菌包括脫硫弧菌屬(Desulfovibrio) 、脫硫腸菌屬(Desulfotomaculum) 和脫硫狀菌屬(Desulfacinum) 。在DNAPDNA 雜交研究基礎(chǔ)上,鑒定出菌株2 ( Thermococcus celer、T. littoralis) 屬于熱球菌屬(Thermococcus) ,在溫度85 ℃時生長。從法國一熱的陸相油藏中分離到一株熱硫化氫熱厭氧桿菌( Thermoanaerobacterthermohydrosulfuricus) 。如: Thermotoga elfii 、Thermotoga subterranean 和Thermotoga hypogea。從103 ℃的熱油田中分離到極端嗜熱微生物,人們對此越來越感興趣。由于大多數(shù)油田具有高溫特征,分離到的嗜熱發(fā)酵菌比嗜溫發(fā)酵菌要多得多。這種菌以H2 +CO2 為唯一碳源和能源生長。其物理和生長發(fā)育特征獨(dú)特,可以利用蛋白胨和氨基酸,但不能發(fā)酵糖類。從非洲剛果的一個油田分離出一種中度嗜鹽螺旋體( Spirochaeta Smaradinae) [6 ] 。這三種菌中度嗜鹽,最佳生長鹽濃度為10 %NaCl。1. 2 　發(fā)酵菌嗜溫、嗜熱和極端嗜熱發(fā)酵菌構(gòu)成了油藏環(huán)境的一個重要微生物群落。最適生長條件:pH ,6～8 ,溫度55～60 ℃,NaCl 濃度5～10gPL。Nazina T. N 等[3 ] 從Kazakhstan 和West Siberia 油田分離到嗜熱的烴氧化菌。石油烴降解菌大部分為好氧菌,即烴氧化菌。烴降解菌可以通過自身的代謝作用產(chǎn)生分解酶,裂解重質(zhì)烴類和石蠟,降低原油粘度,改善原油的流動性能。1 　油藏中的微生物生理群1. 1 　烴降解菌石油烴降解菌是指可以利用石油烴作為生長底物的菌群。由于油藏的環(huán)境極其多樣,這些微生物的種類也非常多樣,研究油藏中的微生物群落對于獲得微生物功能基因和開發(fā)新的生物制品有重要意義。在微生物采油技術(shù)研究中,對選定區(qū)塊地層水中微生物群落進(jìn)行分析,從外源微生物采油技術(shù)角度是為了考察注入的優(yōu)勢菌與地層本源菌的配伍情況,從本源微生物驅(qū)油技術(shù)角度,這是為了選擇性激活地層中有益的本源菌,抑制有害的本源菌。這些微生物主要包括石油降解菌、發(fā)酵菌、產(chǎn)甲烷菌、硫酸鹽還原菌、鐵細(xì)菌及硝酸鹽還原菌等。在注水井及近井地帶存在一定范圍地有氧環(huán)境,沿注水井向油藏深部至采油井方向溶解氧含量降低。油藏基質(zhì)為結(jié)構(gòu)尺寸變化多樣的孔隙介質(zhì)，孔隙介質(zhì)中充滿著油、氣和水，隨沉積環(huán)境不同，油、氣、水性質(zhì)差別很大。不同類型的油藏構(gòu)成了復(fù)雜多樣的生態(tài)環(huán)境。最后就分子生物技術(shù)在研究油藏中可培養(yǎng)微生物和未培養(yǎng)微生物中的應(yīng)用進(jìn)行了討論。主要有烴降解菌、發(fā)酵菌、硫酸鹽還原菌及產(chǎn)甲烷菌。油藏極端環(huán)境對微生物群落結(jié)構(gòu)組成和數(shù)量也會有大的影響。以上幾點(diǎn)都是微生物增油的機(jī)理。，能增加巖石孔隙度和改善原油粘度。通過以上幾個方面的研究和分析，可得出以下結(jié)論：，使飽和烴平均分子鏈長變短，降低原油粘度。 然而由于種種原因K礦場試驗的規(guī)模與采油機(jī)理研究很不協(xié)調(diào)K機(jī)理研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于現(xiàn)場K使礦場試驗存在較大的盲目性。繼70 年代大慶油田開展微生物吞吐礦場試驗之后，吉林油田、大港油田、大慶油田也相繼進(jìn)行了試驗并取得了較好效果。 目前K微生物驅(qū)油已成為油田現(xiàn)場工業(yè)應(yīng)用中新的提高采收率方法。自1926 年美國人Beckm an 提出細(xì)菌采油的想法以來K微生物提高原油采收率技術(shù)經(jīng)歷幾十年的研究和應(yīng)用已經(jīng)有了較大進(jìn)展。(4) 青海油田2 口井的現(xiàn)場試驗證明,微生物采油具有良好的提高石油采收率的效果和清蠟減阻效果。(2) 原油經(jīng)微生物作用后會產(chǎn)生有機(jī)酸或石油羧酸鹽類表面活性劑等低分子物質(zhì),降低油水界面張力,啟動剩余油的產(chǎn)出,提高石油采收率。再向巖芯擠入1. 0～2. 0PV 的菌液,將巖芯取出,置于滅過菌的培養(yǎng)基中,在生化培養(yǎng)箱中50 ℃下培養(yǎng)7d 后,再用地層水驅(qū)替,直至沒有原油流出為止,記錄微生物驅(qū)油的采收率。1. 2. 3 　微生物驅(qū)油室內(nèi)模擬試驗在室內(nèi),用填砂管巖芯試驗儀進(jìn)行了微生物采油模擬實驗。1. 2. 2 　微生物處理前后原油組份及物性分析試驗中用HP5800 型氣相色譜儀(美國產(chǎn)) 和Bruker IFS 型付里葉變換紅外光譜儀測定微生物處理前后各組份分子結(jié)構(gòu)的變化,用毛細(xì)管的等速電泳儀處理后的原油中的有機(jī)酸類物質(zhì)的含量,用Brookfield DV Ⅱ型流變儀(美國產(chǎn)) 對原油處理前后的粘度進(jìn)行測定(測定溫度為40 ℃) 。1. 2. 1 　原油降解試驗以青海油田7 個泉油田19 井原油為試驗油樣。微生物提高石油采收率(Microbial Enhanced Oil Recovery ,簡稱MEOR) 技術(shù)自20 世紀(jì)30 年代提出,已逐步引起世界各國的科學(xué)家的重視,其研究與應(yīng)用取得了很大的進(jìn)展,MEOR已被認(rèn)為是最有前途的一種提高石油采收率的方法[1 3 ] 。結(jié)果表明,這幾種微生物菌種均能適應(yīng)青海油田溫度及高礦化度地層環(huán)境,作用于原油后對原油中的長鏈飽和烴類物質(zhì)有較好的降解作用,能使其分子鏈變短,并產(chǎn)生有機(jī)酸或石油羧酸鹽類表面活性劑等低分子物質(zhì),使原油的粘度、凝點(diǎn)及蠟含量均出現(xiàn)明顯的下降,改善原油的流動性能,提高石油采收率。油氣藏中微生物的降解作用不僅僅局限在含氧的環(huán)境。同時, 這也意味著, 如果硫酸鹽還原菌生長和繁殖所能依賴的溫度、鹽度和SO 24 含量等條件滿足的話, 在中—淺埋深的油氣藏中仍能發(fā)生烴類的降解作用。本實驗結(jié)果進(jìn)一步證明了硫酸鹽還原菌與烴氧化菌一樣具有降解石油烴的能力。從油田中分離出的硫酸鹽還原菌可利用石油脂肪酸、微生物和化學(xué)作用形成的氫或好氧烴菌產(chǎn)生的極性化合物作為電子給體, 在地層使硫酸鹽還原為硫化物。近年來在生產(chǎn)流體中發(fā)現(xiàn)了極端嗜熱硫酸鹽還原菌, 油藏溫度可達(dá)到100℃左右。另一種化學(xué)來源可能是原油中有機(jī)硫化物的裂解。一種是有機(jī)原油組分作為還原劑的化學(xué)硫酸鹽還原作用。顯然, 有必要通過進(jìn)一步的實驗來加以研究。之后, 厭氧的SRB 利用有機(jī)酸而不是烴類作為其碳源和能源來生長和繁殖的。也就是說, 微生物降解烴類要分兩步進(jìn)行。大量的地質(zhì)實例顯示, 油氣儲層附近常含有高的H2S 氣體或黃鐵礦、蝕變的烴類和由輕同位素組成的CO 2氣體或方解石膠結(jié)物[ 1 ]。沉積物中的有機(jī)質(zhì)可因生物、化學(xué)、熱等因素而發(fā)生變化。 硫酸鹽還原菌在厭氧條件下也可以降解原油, 但與前者的結(jié)果是有差別的。袁志華,梅博文,佘躍惠,二連盆地馬尼特坳陷油氣微生物勘探,石油勘探與開發(fā),2002,29(6):6465摘　要: 在好氧及厭氧實驗條件下發(fā)現(xiàn), 烴氧化菌和硫酸鹽還原菌(SRB) 的混合菌可以直接消耗原油, 使原油的組分發(fā)生變化。油顯示油氣微生物勘探(MPOG) 技術(shù)是一種新的地表油氣勘探方法,可以預(yù)測非常規(guī)油氣藏和深部油氣藏,確定圈閉的含油氣級別和油氣分布,指明油氣藏泄油氣位置,具有直接、有效、多解性小而經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢,日益受到全球油氣勘探界的重視[1 ,2 ] 。圖3 表1 參2 (袁志華摘)關(guān)鍵詞:油氣微生物勘探。佘躍惠, 舒福昌，何正國等，青海七個泉油田本源微生物區(qū)系初步調(diào)查,石油天然氣學(xué)報(江漢石油學(xué)院學(xué)報),2005,27:5摘要:在二連盆地馬尼特坳陷哈日嘎構(gòu)造進(jìn)行油氣微生物勘探,微生物勘探測網(wǎng)為750m 750m ,由德國MicroPro 實驗室進(jìn)行微生物分析并界定異常范圍。 古菌: F : 52TCC GGT TGA TCC TGC CRG23 。16SrRNA 基因PCR 擴(kuò)增引物[ 1 ,2 ] : 細(xì)菌: F : 52A GA GTT TGA TCC TGG CTC A G23 。 多樣性111 　材料所用材料包括: 取自青海七個泉油田七324 油井井口油水樣。 本源微生物。它們的分離方法、功能和生長代謝特性有待于深入研究, 以便篩選用于提高該油田原油采收率的采油功能菌群。本文試圖對地質(zhì)微生物技術(shù)在石油天然氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用現(xiàn)狀加以評述。該技術(shù)具有明顯的多學(xué)科性質(zhì)或交叉學(xué)科性質(zhì)。在油氣勘探開發(fā)中生物技術(shù)的研究對象是地下生物圈中的地質(zhì)微生物, 包括地下淺層的土壤微生物和地下深層油氣藏中的極端微生物。在中斷了30 多年之后, 我國的微生物勘探技術(shù)(MPOG) 研究又重新邁開了步伐, 以往的實踐為今后的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。石油和天然氣工業(yè)是國家重要的基礎(chǔ)能源工業(yè), 其上游工程——石油和天然氣勘探開發(fā)當(dāng)前面臨新的形勢和發(fā)展機(jī)遇, 提高石油和天然氣勘探開發(fā)的效益已成為緊迫的任務(wù), 而研發(fā)和應(yīng)用廉價而有效的生物技術(shù)是完成這一任務(wù)的一種新的技術(shù)手段。20 世紀(jì)后期, 現(xiàn)代生物技術(shù)飛速發(fā)展, 越來越廣泛地滲透到科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域, 推動著社會生產(chǎn)力的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高。向廷生,馮慶賢,佘躍惠等，本源微生物驅(qū)在大港高溫稠油油田的現(xiàn)場應(yīng)用，特種油氣藏，2005，12(5)：7275摘　要: 總結(jié)了地質(zhì)微生物技術(shù)包括油氣微生物勘探技術(shù)(M PO G) 和本源微生物采油技術(shù)(M EOR) 的理論基礎(chǔ)和原理, 簡述了M PO G 和M EOR 技術(shù)的流程和主要特點(diǎn)等, 評述了M PO G和M EOR 技術(shù)在石油天然氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。(3) 由于生物技術(shù)的應(yīng)用, 孔店油田23 口生產(chǎn)井的4 口井( 1017 1008 1017 1094 1 井) 的產(chǎn)出液中原油產(chǎn)量增加, 含水量減少, 數(shù)口井(1015 1091032 , 1032 10163 、1017 1050 3 及其它井) 的原油產(chǎn)量趨于穩(wěn)定。(1) 微生物活性導(dǎo)致原油氧化和生態(tài)系統(tǒng)物理化學(xué)特性的改變, 水中可溶性碳酸鹽的濃度從014～ 016 gPL 增加到017 ～ 1183 gPL ( 1094 1017 1008 1050 3 井) , 在1017 2 井中其濃度達(dá)到1183 gPL。對該油田先導(dǎo)試驗區(qū)地層流體的取樣分析認(rèn)為,試驗區(qū)具有很大的提高采收率潛力,可以采