【正文】 用生物技術(shù)提高原油采收率。在全球能源日益緊張的今天,特別是能源嚴(yán)重短缺的中國,開展本源微生物驅(qū)(ME2OR) ,對我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)意義重大。我國大慶油田三次采油增產(chǎn)1 t 原油的額外成本約為200～300 元,由此可知本源微生物驅(qū)(MEOR) 在成本上的優(yōu)勢。微生物采油(MEOR) 是一種成本低廉的開采剩余油的有效途徑,近10 a 來在國內(nèi)外發(fā)展很快[5～7 ] 。通過20 多年的深入研究,于80年代在俄羅斯4 個油田的26 個區(qū)塊進(jìn)行礦場試驗(yàn),取得了增油55104 t 的明顯效果,積累了大量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和礦場試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn),使該項(xiàng)技術(shù)成為一項(xiàng)成熟的提高采收率技術(shù)[1～4 ] ?，F(xiàn)場試驗(yàn)期間,累計(jì)增油17 866t。根據(jù)油藏地質(zhì)和工程、開發(fā)狀況及生化參數(shù)分析結(jié)果,確定了注入混氣營養(yǎng)物激活本源微生物生長來提高采收率試驗(yàn)方案。應(yīng)用本源微生物驅(qū)油技術(shù)可以改善油藏條件,提高原油最終采收率。綜合微生物學(xué)、油藏條件研究結(jié)果,通過激活地層烴氧化菌、發(fā)酵菌和產(chǎn)甲烷菌的本源微生物驅(qū)提高原油采收率技術(shù)在該區(qū)塊是可行的。結(jié)果表明,港西油田北3 區(qū)塊含有多種微生物群落,包括產(chǎn)生表面活性劑的烴氧化菌,利用糖產(chǎn)生氣體、酸、溶劑和生物聚合物的厭氧發(fā)酵菌和產(chǎn)生甲烷的產(chǎn)甲烷菌。這些菌種對于遼河、江漢、南陽等油田的稠油開采有較好的應(yīng)用前景。4) 實(shí)驗(yàn)菌種與供實(shí)驗(yàn)用的遼河、江漢、南陽油田地層水與油的配伍性均好。2) 實(shí)驗(yàn)菌種可在礦化度為8%～ 12% 的范圍內(nèi)生長, 其中1 號菌在礦化度為14% 時也能生長。 計(jì)算增產(chǎn)率。 然后向巖心中注入菌液, 注完后將巖心從夾持器中取出, 置于50 ℃生化箱中培養(yǎng)72 h。實(shí)驗(yàn)主要考查細(xì)菌在油層狀況下的生長與對稠油的降粘能力。本實(shí)驗(yàn)中所用油樣分別取自遼河海河稠油區(qū)塊、江漢王新斜3 井和南陽井樓稠油區(qū)塊。目前人們正在把這種技術(shù)應(yīng)用于難以開采的稠油。微生物提高原油采收率, 是將選擇的微生物注入油層, 隨之它們在油藏內(nèi)生存、代謝、增殖和運(yùn)移,這些將有助于進(jìn)一步降低在二次采油方法開采后留在油藏中的殘余油。 它們與遼河、江漢、南陽油田地層水的配伍性都很好。 能生長的pH 值范圍為510～ 1110。向廷生,汪保衛(wèi),油田地表土壤甲烷氧化菌的分離鑒定及活性測定,石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2005,4:324328[ 摘要] 對從遼河海河油田稠油區(qū)塊分離的能降解稠油的4 株細(xì)菌與溫度、pH 值、礦化度、地層水和原油的配伍性及模擬驅(qū)油特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。4) 經(jīng)分離純化所獲得的另一株菌的單個菌落在顯微鏡下可觀察到不同形態(tài)的菌體, 有圓球狀, 二鏈球狀, 鏈球狀及菌絲體狀。3) 篩分出的兩株MOB中有一株菌落顏色呈青色, 類似于霉菌菌落, 但顯微鏡觀察卻發(fā)現(xiàn)該細(xì)胞形體很大且不能被革蘭氏染色法染色。1) 通過對土樣進(jìn)行不同的選擇性培養(yǎng)及隨后的分離純化工作, 得到了兩株形態(tài)特異的甲烷氧化菌, 是否屬于新的種屬仍有待于進(jìn)一步研究。4) 固體斜面純化培養(yǎng)的菌落形態(tài)觀察　經(jīng)過固體斜面純化培養(yǎng)分離出兩株MOB, 形態(tài)特征為:①青色菌落, 類似于霉菌, 橢圓形, 個體很大, 100倍油鏡可見細(xì)胞核及處于雙核狀態(tài)的細(xì)胞。4) MOB活性測定　稱取20g土樣加入到干熱滅菌處理的血清瓶中, 蓋上軟塞并向其中注入5ml甲烷, 蓋上外蓋于30℃恒溫培養(yǎng)。2) 土樣預(yù)處理　取50g土樣于無菌操作臺晾干, 并粉碎成細(xì)顆粒狀(近粉末狀) 。1　試驗(yàn)方法1) 樣品采集　試驗(yàn)所用土樣取自松滋油田, 采樣按無菌操作要求進(jìn)行, 采樣深度分別為014m和115m。天然氣中98%以上是甲烷氣, 甲烷氧化菌的異?？梢灾甘镜叵職獠氐姆植?。利用這一差別可以檢測土壤中輕烴的豐度。長期在微量輕烴環(huán)境中生長的微生物在C2 ～C5 為碳源的培養(yǎng)基中也可以迅速生長。甲醛可以被同化產(chǎn)生生物質(zhì)或被氧化成CO2 并產(chǎn)生能量。甲烷新陳代謝的過程由Leadbetter首先提出。進(jìn)行選擇性培養(yǎng)可以將甲烷氧化菌(MOB) 從其他細(xì)菌中分離出來。甲烷氧化菌屬于一類特殊的烴氧化菌群。土壤中以輕烴氣體作為其唯一碳源和能源的專性微生物在油藏正上方的地表土壤中非常發(fā)育并形成微生物異常。并且用氣相色譜對甲烷氧化菌活性進(jìn)行了測定。, 探討了不同的甲烷氧化菌分離方法。傳統(tǒng)的分析方法是采用經(jīng)典的微生物分離純化技術(shù), 操作過程煩瑣, 且工作量大。土壤中以輕烴氣體作為其唯一碳源和能源的專性微生物在油藏正上方的地表土壤中非常發(fā)育并形成微生物異常。培養(yǎng)基配制后分裝厭氧試管,每管4. 5 mL ,用異丁基橡膠密封。2. 甲烷氧化菌培養(yǎng)基組成　　甲烷氧化菌培養(yǎng)基: KH2 PO4 1. 0 g ,Na2 HPO42. 9 g ,MgSO4 樣品應(yīng)盡可能在10 ℃以下保存,帶回實(shí)驗(yàn)室時后自然風(fēng)干,研細(xì)后過100 目篩。采集的土壤樣品要保證不受污染,確保所采樣品是從所要求的深度采樣,采樣層必須為氧化帶。采樣區(qū)域主要分布于農(nóng)田或菜園,在設(shè)計(jì)的測網(wǎng)和測線點(diǎn)上鉆孔取樣。天然氣中98 %以上是甲烷氣,甲烷易于往地表擴(kuò)散,甲烷氧化菌的異?？梢灾甘镜叵碌V藏的分布。已知微生物首先通過甲烷加氧酶活化甲烷,在有氧條件下生成甲醇,進(jìn)一步氧化可生成甲醛。Hanson 等綜述了甲基營養(yǎng)菌的生態(tài)及其在甲烷物質(zhì)循環(huán)中的作用〔3〕。它僅能利用C1 化合物,而不能利用糖類或其它有機(jī)物,具有高度的專一性。通過檢測烴氧化菌的數(shù)量和活性,可以判斷地表微生物異常,從而指示地下油氣藏的分布〔2〕。在地層壓力的驅(qū)動下,油氣藏的輕烴氣體持續(xù)地向地表作垂直擴(kuò)散和運(yùn)移〔1〕。試驗(yàn)油田東部及東南部為有利氣勘探區(qū)。供試油田土壤的濕度、p H 值和巖性對甲烷氧化菌的數(shù)量與活性影響不明顯。甲烷氧化菌的數(shù)量與其活性具有正相關(guān)性,但不具有明顯的規(guī)律特征。 取得了良好效果。在詳細(xì)調(diào)查大港油田孔二北斷塊本源微生物區(qū)系組成基礎(chǔ)上, 于2001 年4 月開展激活本源微生物提高原油采收率先導(dǎo)試驗(yàn), 在每年4～9月間循環(huán)注入含氮、磷源的充氣水。第一階段, 需氧的和兼性厭氧的烴氧化菌被激活, 由于重油的部分氧化, 形成乙醇、脂肪酸、生物表面活性劑、CO2 、多糖和其他組分, 這些物質(zhì)一方面是原油釋放劑, 另一方面用作厭氧微生物(包括甲烷產(chǎn)生菌) 激活劑。本源MEOR 先導(dǎo)性試驗(yàn)表明, 地層水中的微生物指標(biāo)與生產(chǎn)井的產(chǎn)量有關(guān), 通過試驗(yàn)多采出16000 余噸原油。第一階段, 需氧烴降解微生物的活性增加, 導(dǎo)致地層水碳酸氫鹽和乙酸鹽含量的增加。微生物的活化作用是通過注水井循環(huán)導(dǎo)入充氣水和補(bǔ)充含N , P 的礦物鹽而獲得的。如短鏈有機(jī)酸可與巖石礦物反應(yīng),增大低滲透地層的滲透率,氣體可以增加地層壓力,產(chǎn)生的生物表面活性物質(zhì)可改變巖石表面性質(zhì)。2 ,原油受微生物作用后物性變化較大,粘度、凝點(diǎn)、蠟含量均降低。 芳烴骨架不受影響,支鏈斷裂。結(jié)論：1 ,原油受微生物作用后,族組分和分子結(jié)構(gòu)都發(fā)生變化。石油微生物中文資料綜合打印版微生物采油是利用微生物的活動及其代謝物進(jìn)行強(qiáng)化采油的技術(shù)[1～3]。本文采用從油田水中分離出的菌種,以青海七個泉油田原油為研究對象,進(jìn)行了較詳細(xì)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究,目的是弄清所篩選出的微生物對七個泉油田原油的作用及效果,以尋求提高該油田原油采收率的新途徑。高碳數(shù)正構(gòu)烷烴降解成低碳數(shù)烷烴。代謝產(chǎn)物有有機(jī)酸、氣體和酮、醚類物質(zhì)。3 ,微生物提高原油采收率是多種因素協(xié)同作用的結(jié)果。向廷生，何正國，佘躍惠等，微生物提高原油采收率的機(jī)理研究，石油勘探與開發(fā)，1998,25（4）：53－57[摘要] 以地層微生物地化活動的活化作用為基礎(chǔ)的提高石油采收率生物技術(shù), 在大港孔店油田做了先導(dǎo)性試驗(yàn)(2001～2004 年) 。這項(xiàng)生物技術(shù)的使用引起地層微生物的活化, 這個活化首先是在注水井的近井底區(qū)域, 接著是在沿著水動力學(xué)方向一致的區(qū)域進(jìn)行。 第二階段, 在缺氧區(qū)域甲烷產(chǎn)生菌被激活。本源MEOR (微生物提高原油采收率) 方法以地層本源微生物活性作用為基礎(chǔ), 在注水中引入空氣和磷酸鹽以及含氮的礦物質(zhì)。第二階段, 甲烷產(chǎn)生菌在厭氧層被激活, 產(chǎn)生CH4 溶于原油后, 就會增加原油的流動性, 進(jìn)而提高石油采收率。 到2004 年底。周玲革, 佘躍惠,馮慶賢, 激活地層本源微生物提高稠油采收率, 石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)) ,2005,27(1):9395摘　要　用最大或然數(shù)(MPN) 微生物計(jì)數(shù)法測定油田深度為1. 0～1. 5 m 地表土壤樣品的甲烷氧化菌數(shù)量,結(jié)合氣相色譜法測定土壤中甲烷氧化菌消耗甲烷的速率,來分析供試地區(qū)甲烷氧化菌的異常,推斷地下天然氣藏的分布。甲烷氧化菌的數(shù)量明顯高于背景值。通過對油田20 個測點(diǎn)土壤中甲烷氧化菌數(shù)量及相關(guān)井位的研究,結(jié)果表明甲烷氧化菌的數(shù)量可以作為指示天然氣藏分布的指標(biāo)。該方法作為天然氣勘探的一種輔助手段,具有快速、低成本的優(yōu)點(diǎn)。土壤中以輕烴氣體作為其唯一碳源和能源的專性微生物在油藏正上方的地表土壤中非常發(fā)育并形成微生物異常。甲烷氧化菌屬于一類特殊的烴氧化菌群。進(jìn)行選擇性培養(yǎng)可以將甲烷氧化菌從其它細(xì)菌中分離出來。甲烷新陳代謝的過程由Leadbet ter〔4〕首先提出。甲醛可以被同化產(chǎn)生生物質(zhì)或被氧化成CO2 并產(chǎn)生能量。1. 土壤樣品的采集及其處理　土壤樣品采自位于江漢盆地邊緣的湖北松滋油田,該油田系剛開發(fā)不久的新油田,鉆井?dāng)?shù)量較少。野外測量采用衛(wèi)星定位儀定點(diǎn),測網(wǎng)間距為500 500 m。由于該油田地下水位較高,應(yīng)該在地下水位上采樣,所以深度一般為1. 2～1. 5m。稱20 g 置于120mL 的血清瓶中備用。7H2O 1. 0 g ,KNO3 1. 0 g ,微量元素溶液10 mL ,瓊脂18 g ,蒸餾水990 mL ,p H 6. 8 。向廷生,周俊初,袁志華, 利用地表甲烷氧化菌異常勘探天然氣藏, 天然氣工業(yè),2005:25 (3) :41～43[摘要] 在地層壓力的驅(qū)動下, 油氣藏的輕烴氣體持續(xù)地向地表作垂直擴(kuò)散和運(yùn)移。通過檢測甲烷氧化菌及烴氧化菌的數(shù)量和活性, 可以判斷地表微生物異常, 從而指示地下油氣藏的分布。因此研究新的微生物分離方法已成為微生物勘探技術(shù)推廣應(yīng)用的必然。 通過實(shí)驗(yàn)分離出了兩株形態(tài)特異的專一性甲烷氧化菌, 為甲烷氧化相關(guān)基因的克隆提供了材料。在地層壓力的驅(qū)動下, 油氣藏的輕烴氣體持續(xù)地向地表作垂直擴(kuò)散和運(yùn)移。通過檢測烴氧化菌的數(shù)量和活性, 可以判斷地表微生物異常, 從而指示地下油氣藏的分布。它僅能利用C1 化合物, 而不能利用糖類或其他有機(jī)物, 具有高度的專一性。Hanson 等綜述了甲基營養(yǎng)菌的生態(tài)及其在甲烷物質(zhì)循環(huán)中的作用。已知微生物首先通過甲烷加氧酶活化甲烷, 在有氧條件下生成甲醇, 進(jìn)一步氧化可生成甲醛。另一類可利用C2 ～C5 輕烴作碳源的細(xì)菌在有微量烴類存在的環(huán)境中即可生長, 這類細(xì)菌的專一性較差, 除利用烴類外, 也可利用多糖和其他有機(jī)物。 而在非輕烴環(huán)境中生長的微生物在C2 ～C5 為碳源的培養(yǎng)基中需要一段適應(yīng)期, 生長緩慢。C2 ～C5 烴氧化菌的異?？芍甘镜叵掠筒氐姆植?。下面研究油田地表土壤甲烷氧化菌的分離鑒定及活性測定。共采集19個樣品, 帶回實(shí)驗(yàn)室后于4℃低溫保存。3) MOB的純化　采用液體10倍稀釋分離培養(yǎng)與固體10倍稀釋滾管分離相結(jié)合的方法進(jìn)行分離,采用固體斜面純化分離培養(yǎng)物。采用氣相色譜檢測甲烷含量, 檢測條件如下: 氫離子火焰檢測器(F ID) , , , , 柱溫35℃, H2 流速35ml/min, , 空氣流速240ml/min。 ②白色菌落, 培養(yǎng)基內(nèi)部呈圓點(diǎn)狀, 露于空氣中類似于霉菌, 有纖維狀菌絲體, 中間有隔膜微球菌, 二連球菌, 鏈球菌, 低倍鏡下呈短桿狀, 鏈桿狀。2) 甲烷氧化菌活性測定實(shí)驗(yàn)表明在含水量很低的情況下(土樣幾乎呈粉末狀) 甲烷氧化菌對外源性甲烷的氧化能力非常有限。處于芽孢態(tài)菌體。其分類學(xué)鑒定尚需深入的研究。結(jié)果表明, 所優(yōu)選的4 種細(xì)菌在70 ℃都能較好生長。 一般在礦化度為8%～ 12% 時均能生長。模擬試驗(yàn)表明, 4 種單一菌及混合菌種均能不同程度地提高稠油采收率。已有的實(shí)驗(yàn)證實(shí)細(xì)菌對稠油有很好的降粘能力, 表明微生物提高稠油采收率技術(shù)有巨大潛在應(yīng)用價值。然而由于地層條件常常限制微生物的生存, 因此, 在進(jìn)入現(xiàn)場應(yīng)用之前, 必須充分研究油油的物理化學(xué)性質(zhì)對微生物的生存、繁殖和代謝活動的影響。菌種是取遼河油水樣通過富集分離培養(yǎng)的, 有4 株單一菌和1 株混合菌共5 個菌種。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M：首先測試巖芯的特性參數(shù), 然后對原油飽和巖心用10% 的N aCl 溶液進(jìn)行驅(qū)替, 直到?jīng)]有油驅(qū)出為止, 測量驅(qū)出原油的體積。 再用鹽水驅(qū)替, 驅(qū)替至無原油流出為止, 記錄二次驅(qū)出油體積。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1) 實(shí)驗(yàn)所用的菌種的溫度范圍為40～ 60 ℃, 在70 ℃也能較好生長。3) 實(shí)驗(yàn)菌種生長適應(yīng)的pH 值范圍較廣, 為510～ 1110, 最適宜的pH 值為810。5) 試驗(yàn)菌種能提高稠油采收率, 且混合菌比單一菌的增產(chǎn)率要高。何正國，曾凡剛，向廷生等，提高稠油采收率的微生物菌種實(shí)驗(yàn)研究，江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)　2001 年9 月　第23 卷　增刊，121122摘要:通過分析港西油田北3 區(qū)塊油藏物理化學(xué)條件、地層水中微生物種群的組成、硫酸鹽還原作用和產(chǎn)甲烷作用的速率,以研究該區(qū)塊采用本源微生物驅(qū)油的潛力。通過本源菌作用原油前后的紅外光譜結(jié)果分析,原油中芳烴結(jié)構(gòu)變化明顯。向廷生,佘躍惠 ,N. T. Nazina 等，港西油田北3 區(qū)塊本源微生物驅(qū)油潛力研究，河南石油，2005，19(5)：3335摘要:本源微生物采油不存在菌種適應(yīng)性、變異退化等問題,減少了菌種的發(fā)酵、注入等操作程序,工藝簡單、投資少、成本低。2001～2004 年,在大港孔店油田北區(qū)塊應(yīng)用了營養(yǎng)物水驅(qū)生物技術(shù)。對流體的理化參數(shù)監(jiān)測以及生產(chǎn)動態(tài)跟蹤和評價結(jié)果表明,試驗(yàn)是成功的,油藏生態(tài)環(huán)境發(fā)生明顯變化,流體性質(zhì)明顯改善。20 世紀(jì)50 年代,俄羅斯科學(xué)院微生物研究所以地質(zhì)微生物學(xué)為基礎(chǔ),利用長期注水開發(fā)油田中帶入地層的細(xì)菌,率先開展本源微生物提高石油采收率的研究工作。在利用現(xiàn)有工藝技術(shù)進(jìn)行一次、二次、三次采油之后,還有40 %～60 %的原油滯留在油藏中未采出。據(jù)統(tǒng)計(jì),