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

1、油藏內(nèi)源微生物比外源微生物更適應(yīng)油藏的極端環(huán)境，具有更高的代謝活性，利用內(nèi)源微生物采油是目前微生物采油技術(shù)領(lǐng)域較為活躍的研究方向。目前內(nèi)源微生物采油技術(shù)(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(jī)理、功能菌的數(shù)量變化、代謝產(chǎn)物的初步分

2、析及其對(duì)油水理化性質(zhì)的影響方面，而對(duì)于制約油藏環(huán)境中采油功能微生物群落生理活動(dòng)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(yùn)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(xiàn)綜述； 第二章是內(nèi)源微生物群落結(jié)構(gòu)分析； 第三章是內(nèi)源微生物激活效果影響因素探討； 第四章是內(nèi)源微生物室內(nèi)模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)研究； 第五章是內(nèi)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(xué)技術(shù)在內(nèi)源微生物群落選擇性激活上的應(yīng)用； 第七章是結(jié)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(dòng)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(nèi)源微生物激活

4、效果的潛在因素，揭示了內(nèi)源微生物營養(yǎng)激活劑的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)吸附規(guī)律，并結(jié)合分子生態(tài)學(xué)技術(shù)考察了激活過程中菌群結(jié)構(gòu)變化規(guī)律。 1.內(nèi)源微生物群落結(jié)構(gòu)分析 利用選擇性培養(yǎng)基，采用MPN(most probably number，MPN)法和鏡檢計(jì)數(shù)法對(duì)沾3區(qū)塊注入水和沾3 X24井產(chǎn)出水的主要內(nèi)源微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，注入水和產(chǎn)出水中內(nèi)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(dá)到102個(gè)/mL?？衫梦⑸镩g生存競(jìng)爭(zhēng)關(guān)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(nèi)源微生物激活效果影響因素探討及室內(nèi)模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn) 1)通過巖心

6、管實(shí)驗(yàn)?zāi)M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(shí)的激活效果：激活5天、10天、15天時(shí)總菌密度差別不大；15天內(nèi)pH值和表面張力的變化趨勢(shì)大體一致，均表現(xiàn)為先下降后上升繼而下降的趨勢(shì)，反映了油藏內(nèi)源菌由好氧向厭氧的演變過程；醋酸根是油藏微生物活動(dòng)及代謝過程的一個(gè)標(biāo)志性產(chǎn)物，實(shí)驗(yàn)初期，醋酸根含量隨著激活過程的進(jìn)行而逐漸升高，第10天醋酸根含量達(dá)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(jìn)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(jié)構(gòu)分析表明，三個(gè)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(xiàng)參數(shù)，玉米漿和葡萄糖是較為優(yōu)良的內(nèi)源微生物主激活劑成分，從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度講，玉米漿比葡萄糖更具優(yōu)勢(shì)，有利于資源的充分利用，以獲得更好的投入產(chǎn)出比。 2)采用單次單因子

8、法，通過對(duì)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(shí)驗(yàn)，確定了用于內(nèi)源微生物激活的最佳玉米漿濃度及硝酸鹽含量，結(jié)果表明：用于內(nèi)源激活的最優(yōu)的玉米漿濃度范圍為1％～2％，低濃度時(shí)激活效果較差，而1％以上時(shí)，營養(yǎng)物濃度對(duì)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(shí)現(xiàn)內(nèi)源微生物的選擇性激活，而繼續(xù)增加硝酸鹽含量對(duì)激活效果提升作用不大，甚至可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響；就激活效果而言，由于K+對(duì)微生物生

9、長的促進(jìn)作用及強(qiáng)酸弱堿鹽NH4NO3引起的pH下降，KNO3要稍優(yōu)于NaNO3和NH4NO3。 3)通過對(duì)五種不同條件下激活前后表面張力和菌群結(jié)構(gòu)分析表明：壓力和多孔介質(zhì)會(huì)對(duì)微生物的生長代謝產(chǎn)生一定的影響，多孔介質(zhì)的影響較壓力要更顯著一些。 4)室內(nèi)模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)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(nèi)源微生物15天后可以提高殘余油采收率6％以上。 3.內(nèi)源激活營養(yǎng)成分在石

10、英砂上的靜態(tài)和動(dòng)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(zhì)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(dòng)態(tài)吸附作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各營養(yǎng)組分的靜態(tài)吸附量和其動(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)中，注入營養(yǎng)液1.

11、5PV時(shí)，巖心出口各組分的濃度接近入口濃度，轉(zhuǎn)水驅(qū)2PV時(shí)，出口濃度接近0，說明動(dòng)態(tài)驅(qū)替時(shí)吸附作用較弱。 4.分子生態(tài)學(xué)技術(shù)在內(nèi)源微生物群落選擇性激活上的應(yīng)用 1)通過對(duì)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(xì)菌得以大量繁殖，菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。高壓條件下，條帶數(shù)量變化趨勢(shì)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(yīng)環(huán)境的細(xì)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(jié)構(gòu)重新調(diào)整，達(dá)到了新的動(dòng)態(tài)平衡。 2)采用DGGE割膠回收DNA測(cè)序的方法考察了激活過程中菌群結(jié)構(gòu)的變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：激活后，優(yōu)勢(shì)菌的種類有所增加，群落結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。激活前，優(yōu)勢(shì)菌是芽孢桿菌，激活劑的加入使變形菌的在