枯草芽胞杆菌M15-10-1强化内源微生物驱油模拟实验

以分离自油藏环境的产脂肽枯草芽胞杆菌M15-10-1为研究对象,探究了外源表面活性剂产生菌强化油藏内源微生物驱油过程中的原油乳化分散效果和菌群间的相互作用。配伍性实验表明,该菌株与油藏常见采油功能菌——迪茨氏菌、红球菌和肠杆菌具有良好的配伍性。荧光定量PCR和高通量测序分析结果表明,枯草芽胞杆菌M15-10-1对内源菌群结构无不利影响。摇瓶激活实验和气象色谱分析结果显示,枯草芽胞杆菌M15-10-1能够显著改善内源菌群激活初期油相乳化分散效果,促进原油降解,为后续广泛应用于现场试验提供基础。     

高温高盐油藏内源微生物室内模拟激活

胜利油田永8区块原油黏度高、水驱效果差,而且受该区块高温高盐油藏条件影响,常规化学驱技术难以有效提高水驱效率,针对此类问题,笔者开展内源微生物驱油技术研究。内源菌群分析表明,该区块油藏具备了产生物乳化剂、产甲烷气等几种主要功能菌群的条件。筛选并优化出能有效激活内源菌群的激活剂配方。经过激活后微生物的有效浓度达到10~8个/m L以上,产气压力达到0.088 MPa,最大产气速率达到0.2 L/(g·d)(以1 g激活剂计),柴油乳化指数达到100%,乳化效果48 h内稳定。室内物模驱油评价表明,注入该激活剂配方0.3 PV(孔隙体积)后可提高采收率9%以上,含水率由95.1%下降到81.4%,表现出了良好的应用潜力,为下一步在高温高盐油藏开展微生物驱提供了依据。     

内源微生物驱油及其对油藏微生物活动的影响

【目的】新疆油田六中区为典型水驱普通稠油油藏，水驱效果较差，油藏具有丰富的内源微生物，本研究通过分析内源微生物驱油对油藏微生物活动的影响，确定内源微生物驱油技术在该类油藏的应用潜力。【方法】采用高通量测序及分析化学技术，系统研究实施内源微生物驱油技术后油藏细菌群落结构组成、细菌总数和功能菌群的浓度以及采出液的流体性质，总结内源微生物驱油对油藏微生物活动的影响。【结果】现场试验注入激活剂和空气后，内源微生物被显著激活，细菌群落结构发生明显变化，细菌总数及功能菌群浓度普遍提高了2–3个数量级；各种内源微生物代谢活动显著增强，与地层流体相互作用后，原油明显被乳化，最终石油采收率提高5.2%。【结论】对于内源微生物较为丰富的水驱普通稠油油藏，内源微生物驱油技术对油藏微生物活动的影响显著，具有显著的技术优势和较大的应用潜力，微生物群落结构、功能菌群浓度及其相关代谢产物可以作为评价内源微生物驱油现场激活效果的重要指标，为其他内源微生物驱油现场试验提供技术参考。     

中高温油藏内源微生物驱油现场试验

针对胜利油田中高温油藏地质、开发情况及内源微生物群落特点,从中高温(55~85℃)油藏605个单元中选定沾3块为目标油藏区块,采用现场分阶段、逐步推进的方式实施微生物驱油试验。现场试验跟踪分析效果表明,对应油井产量从38.9 t/d升高到86.9 t/d,含水率从93.8%下降到89.1%;截至2016年3月,累计增油3.76万t,阶段提高采收率1.73%。沾3块油藏内源微生物被有效激活,油藏微生物多样性显著降低,与现场动态变化吻合。     

中高温油藏内源微生物厌氧激活

为了明确中高温油藏内源微生物厌氧激活产气的特点,在胜利油田选取了11个区块开展产气研究,温度范围分别为55~65℃、65~79℃、79~95℃。在模拟油藏条件下厌氧激活发现,低于79℃时,油藏内源微生物普遍能被激活并代谢产气;而高于79℃时,无明显甲烷气产生。利用不同碳源激活后发现,H_2/CO_2为碳源时,最大产甲烷速率可达1 500μmol/(g·d),显著高于乙酸钠和淀粉,这表明中高温油藏内产甲烷古菌以氢营养型为主。进一步对正理庄正南区块内源微生物群落组成研究,发现厌氧激活后古菌中Methanobacterium被激活成为优势菌群,有利于在油藏内代谢产甲烷气。厌氧激活前油水样中优势菌都是Pseudomonas,不同激活剂条件下优势菌群发生明显变化,H2/CO2和淀粉以激活Thermotoga为主,而乙酸钠则主要激活了油井中的Deferribacter。此外,该区块不同油井在相同激活条件下,其优势菌群趋向于一致,但油井和水井中优势菌群存在明显差异。通过对中高温油藏内源微生物厌氧激活的研究,为进一步提高微生物采油的效果奠定了基础。     

培养法和免培养法联合检测油藏环境烃降解菌和产甲烷菌群多样性

烃降解菌和产甲烷菌是油藏环境微生物生态系统中重要的功能菌群, 采用DGGE和FISH方法分析了不同油藏样品中两类菌群的多样性和产甲烷活性。DGGE结果表明, 不同水样的alkB基因多样性相差较大, 而且注水井条带明显多于采油井。FISH结果表明, 油藏水样中产甲烷菌含量明显高于烃降解菌, 且两者空间分布的位置较近; 说明油藏环境中烃降解菌和产甲烷菌结成一定的相互关系。富集培养表明, 胜利油田产出液接种物培养130 d后, 石油烃降解率达到50%以上, 产甲烷的最大速率达到1.57×10^?2 mmol/(L?d)。利用分子生物学方法分析油藏环境功能菌群的多样性, 可以为开展微生物采油技术的应用提供有用信息。     

模拟油藏条件下内源微生物群落空间分布规律

【背景】油藏内源微生物群落是开展内源微生物驱油技术的物质基础,由于油藏多孔介质取样技术难度大、成本高,实施内源微生物驱油后从注入端到产出端多孔介质中的内源微生物空间分布规律尚不明确。【目的】通过室内长岩心连续驱替实验模拟油藏内源微生物驱油过程,分析实施后不同空间位点油砂上吸附的内源微生物群落结构,揭示从注入端到产出端内源微生物群落的空间分布规律。【方法】借助高通量测序技术及荧光定量PCR技术解析不同空间位点油砂原位微生物群落信息。【结果】注入端到产出端不同空间位点生态环境的差异及菌属间的相互作用造成油藏内源微生物群落空间分布差异,存在明显的好氧、厌氧空间演替变化规律。岩心前端主要存在一些好氧类的产生物表面活性剂类微生物如假单胞菌属,岩心中部主要存在兼性和厌氧类的微生物如地芽孢杆菌、厌氧杆菌属,岩心末端主要分布严格厌氧类细菌和产甲烷古菌,厌氧类微生物代谢产生的H2、CO2和乙酸分子可以为产甲烷古菌提供代谢底物。【结论】通过室内物模油砂研究,首次明确了内源微生物群落在多孔介质中从注入端到产出端的空间分布规律,证实油藏内源微生物的好氧、厌氧空间接替分布规律,深化了对油藏内源微生物的认识。     

新型稠化缓释营养剂的优化及其驱油潜力评价

基于当前内源微生物驱油技术研发和矿场应用现状,开发能够提供并延缓释放微生物营养、调堵高渗透层双重作用的新型激活剂体系,从而解决内源微生物驱油过程中营养剂随驱替液过快采出的问题。物理模拟驱油实验表明,该稠化缓释营养剂能够显著激活内源微生物和功能菌群,使总体菌密度提升2~3个数量级,并联填砂管岩心驱油效率提高21.8%,单只岩心最大提高约53.7%,具有较强的应用潜力。该研究对內源微生物驱油技术的应用具有参考价值。     

内源微生物驱油过程中营养激活体系的优化

为了进一步提高内源微生物驱油效果,针对邵家油田沾3区块的1口注入井和4口油井分别开展不同种类的内源微生物营养激活体系评价实验。依据营养体系激活的菌体密度、产气量和原油乳化效果,对现有营养体系进行筛选优化。结果发现:最佳的营养体系为3g/L植物多糖,1g/L玉米浆干粉,2g/LNaNO_3,0.2g/L(NH_4)_2HPO_4。在该营养激活剂体系下,激活菌的密度大,达4×108个/mL,激活后产生的生物气可达到0.108MPa,原油采收率比原有体系提高2.8%,同时产出液中乙酸质量浓度上升至600mg/L,注入水的表面张力降低至34.1mN/m。     

生物竞争抑制作用对渤海J油田微生物降解驱油聚合物功能的影响

【目的】揭示可降解驱油用聚合物的油藏内源微生物群落组成,分析生物竞争抑制作用(bio-competitive exclusion,BCX)对微生物聚合物降解功能的影响。【方法】通过室内培养实验,观察BCX对驱油用聚合物黏度的影响,随后借助高通量测序技术分析渤海J油田中与聚合物降解相关的微生物菌种,并探寻样本中丰度较高的聚合物降解功能基因─酰胺酶、加氧酶、硫化氢生成酶基因。之后,比对测序结果,采用实时荧光定量法验证上述功能基因在样本之间的含量差异,最后进一步注释携带上述功能基因的微生物群落组成。【结果】BCX可有效地延缓驱油聚合物黏度的损失。油田中与聚合物降解相关的微生物有Acetomicrobium、 Tepidiphilus、Thermoanaerobacter、Fervidobacterium、Ralstonia、Halomonas、Roseovarius、Deferribacteraceae和Comamonadaceae等9类菌种。高通量测序分析得到样本中BCX可显著下调丰度的聚合物降解功能基因共计有7种,其中酰胺酶基因ansB、加氧酶基因ssuD在样本之间的含量经定量验证,发现...     

采油微生物在微驱过程中的生长、运移及分布规律

[目的]深入了解现场微生物驱油机理、效果评价标准及影响因素.[方法]结合现场微生物驱油过程产出液的跟踪监测及室内物模实验对微生物在地层中的生长繁殖、运移及分布规律进行研究.[结果]结果表明,通过从水井注入的外源微生物在油藏中能够有效生长繁殖,而且注入的营养液也能够激活内源微生物,但由于地层渗透率及营养液浓度的影响,产出液菌浓要比注入菌浓低1-2个数量级;葡萄糖的快速降解以及地层对微生物的过滤及吸附作用使大量的微生物停留在近井地带,仅有部分微生物能够从生产井采出,而且其运移速度要比营养液慢.[结论]地层渗透率和产出液中营养物浓度是影响微生物数量及分布的两个关键因素,现场微生物驱油产出液中的菌浓一般很难达到106个/mL以上,该研究结果对微生物驱油技术的发展和应用具有重要意义.     

高温油藏内源微生物及其提高采收率潜力研究

大港孔店油田油藏特征、流体和微生物性质分析结果表明,属于高温生态环境,地层水矿化度较低,氮、磷浓度低,而且缺乏电子受体,主要的有机物来源是油气.油田采用经过除油处理的油藏产出水回注方式开发,油层中存在的微生物类型主要是厌氧嗜热菌,包括发酵菌(102个/mL～105个/mL),产甲烷菌(103个/mL);好氧菌主要存在于注水井周围.硫酸盐还原菌(SRB)还原速率0.002 μg S2-/(L·d)～18.9 μg S2-/(L·d),产甲烷菌产甲烷速率0.012 μgCH4/(L·d)～16.2 μgCH4/(L·d).好氧菌能够氧化油形成生物质,部分氧化产物为挥发性脂肪酸和表面活性荆.产甲烷菌在油氧化菌液体培养基中产生CH4,CO2为好氧微生物和厌氧微生物的共同代谢产物.这些产物具有提高原油流动性的作用.用示踪剂研究了注入水渗流方向.通过综合分析,油藏微生物具有较大的潜力,基于激活油层茵的提高采收率方法在该油田是可行的.     

不同激活剂对油藏内源微生物群落结构的影响

目的筛选大庆油田聚驱后油藏内源微生物采油激活剂的类型。方法在动态物理模拟实验模型基础上,利用基于16S rDNA的基因克隆文库方法,分析了两组激活剂配方激活的微生物群落结构。结果配方1激活的微生物菌群主要有假单胞菌属(75%)、深海弯曲菌属(18%)、陶厄菌属(6%);配方2激活的微生物菌群主要有陶厄菌属(50%)、假单胞菌属(26%)、螺杆菌属(15%)、梭菌属(9%)。结论激活剂配方2更适合大庆油田聚驱后油藏内源微生物采油。     

油藏样本潜在核心功能微生物群的宏基因组挖掘

【背景】识别出具有驱油功能的内源性微生物群是当前设计高效微生物采油技术的迫切需求。【目的】通过宏基因组分析找出原位油藏微生物中具有产酸/产气功能的潜在核心微生物群。【方法】利用室内模拟体系,对原位油藏微生物进行有机营养(从有氧到无氧)的激活,运用生物信息、多元统计分析以及网络分析等方法,寻找潜在内源性核心功能微生物群。【结果】有机营养激活了原位油藏样本中以Bacillus licheniformis为核心的产酸菌群(包括Coprothermobacter proteolyticus、Marinobacterspp.、Anaerobaculumhydrogeniformans和Petrotogamobilis),该菌群具有以丙酮酸/乙酰辅酶A为原料发酵乳酸、乙酸以及甲酸的功能;激活了以Enterococcus faecium为核心的产气菌群(包括Shinella zoogloeoides、Paracoccus denitrificans、Paracoccus spp.和Enterobacter cloacae),该菌群具备以(亚)硝酸盐、(亚)硫酸盐、石油烃为原料生产含氮/硫/碳等气体的能力。2个核心菌群内部分菌同时具有产酸和产气通路基因,激活过程中2个菌群的丰度变化呈负相关关系。【结论】利用有机营养激活体系及宏基因组测序分析技术,筛选出了油藏样本中具备产酸、产气能力的核心功能菌群,为后续进一步的功能菌株研究提供了潜在靶标及功能指向。     

超低渗油藏微生物吞吐技术的矿场试验

【目的】通过对渭北低渗油藏内源微生物的研究,考察分离纯化的内源解烃菌产生表面活性剂和降解原油的能力、岩心驱替增油效率,同时验证其在超低渗油田单井吞吐矿场实验的应用效果,探讨微生物采油技术在超低渗油田提高采收率的工艺和可行性。【方法】采集超低渗油藏的油水样,应用油平板进行产表面活性剂解烃菌的分离,通过生理生化特性和16S r RNA基因序列分析对菌株进行种属鉴定,评价其油藏环境适应性,利用内源-外源功能微生物复配体系进行原油降解,在填砂管和岩心物模上进行驱油实验,将优化好的微生物复配体系应用于现场实施单井吞吐工艺的实验。【结果】从渭北某区块超低渗油藏的原油样品中分离得到一株铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa),命名为WB-001。该菌株可使发酵液的表面张力降至29.04 m N/m,使渭北原油蜡质含量降至8.48%。填砂管实验表明WB-001与外源枯草芽胞杆菌OPUS-HOB-001(Bacillus subtilis)复配后,驱油效率较单纯水驱提高了9.72%;岩心驱替实验较水驱提高12.54%。微生物单井吞吐措施后,平均日产油由措施前的0.42 t增加到0.89 t,累计增油44.47 t;原油降粘率为11.70%,降凝率为9.41%,采出水表面张力降低幅度为18.93%。【结论】通过详细的室内评估和成功的矿场实验,证明微生物采油技术在超低渗油藏有一定的应用可行性,并为后续规模化应用提供了理论基础和物质基础,为超低渗油田的高效精细开发探索一条新的途径。     

砾岩油藏内源微生物驱油动态跟踪与评价

为了提高微生物驱油过程调控的目的性,利用生化指标监测技术对新疆克拉玛依油田七中区现场油井采出样品中微生物浓度、营养物、产物生成量等参数进行了连续的动态监测,并对油田现场反馈的生产动态数据进行了分析评价。七中区现场试验结果表明:内源菌激活期间,总菌密度增加了10~2~10~3个/mL,烃氧化菌(HOB)密度最高提高10~4个/mL,阶段增油量1.6万t,阶段提高采收率2.3%。增油效果随着烃氧化菌密度的增加而增加,为微生物驱油动态跟踪和效果评价提供了良好的借鉴。     

厌氧产表面活性剂微生物提高原油采收率的研究进展

微生物强化采油(microbial enhanced oil recovery,MEOR)是近年来在国内外发展迅速的一项提高原油采收率技术。微生物在油藏中高效生产表面活性剂等驱油物质是微生物采油技术成功实施的关键之一。然而,油藏的缺/厌氧环境严重影响好氧表面活性剂产生菌在油藏原位的生存与代谢活性;油藏注空气会增加开采成本,且注入空气的作用时效和范围难以确定。因此,开发厌氧产表面活性剂菌种资源并强化其驱油效率对于提高原油采收率具有重要意义。本文综述了国内外近年来利用厌氧产表面活性剂微生物提高原油采收率的研究进展,简述了微生物厌氧产表面活性剂的相关驱油机理、菌种资源开发现状以及油藏原位驱油应用进展,并对当前的研究提出了一些思考。     

中高温油藏微生物单井激活现场试验

针对胜利油田中高温油藏微生物群落结构特点,开展室内模拟试验,对耐高温激活剂进行筛选和性能评价。室内筛选出的激活剂适应温度范围在60℃以上,该激活体系与稠油作用后乳化分散效果显著,激活后菌密度从1.3×10~5个/mL增至3×10~7~4×10~7个/mL,气压达到0.05 MPa以上,原油乳化指数达到90%以上。根据室内模拟条件,对中高温油藏单井进行现场激活试验,开井后,总菌密度由激活前的10~4~10~5个/mL增至3.2×10~7个/mL,在有效期136 d内,单井累计增油超过180 t,含水率降低约15%。试验证明,室内筛选出的激活剂可以激活中高温油藏內源微生物,提高单井产油量,为实施中高温油藏微生物驱油提供理论依据和技术支持。     

厌氧产脂肽工程菌的构建及其代谢活性评价

利用微生物产生生物表面活性剂驱油,是微生物采油的重要技术之一.但油藏的缺氧环境使得大多数生物表面活性剂产生菌的代谢活性受到限制.本研究以筛选自油田采出水中的好氧产脂肽类表面活性剂的解淀粉芽孢杆菌BQ-2和兼性厌氧的施氏假单胞菌DQ-1为亲本菌,通过原生质体融合的方法构建了一株能在厌氧条件下迅速生长并能产脂肽类表面活性剂的融合子JD-3.融合子JD-3的菌落形态与亲本菌株BQ-2相似,其16S rDNA序列与BQ-2的相似度达99%;在厌氧条件下培养36 h,融合子JD-3发酵液的表面张力由初始的63.0 mN·m^-1降至32.5 mN·m^-1;薄层层析及红外光谱分析结果显示,JD-3在厌氧条件下的产物为脂肽类表面活性剂;该表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)为90 mg·L^-1,且对原油、液体石蜡、煤油等有较好的乳化活性.JD 3在厌氧条件下可以蔗糖、葡萄糖或甘油为碳源,以蛋白胨等为氮源合成脂肽类表面活性剂,且经多次厌氧传代培养仍保持稳定的产生物表面活性剂功能,显示该菌株在油藏厌氧条件下对提高原油采收率具有较好的应用潜力.     

大庆聚驱后油藏微生物群落结构分析

目的:进一步研究大庆聚驱后油藏微生物种类.方法:应用T-RFLP方法比较系统地分析比较了聚驱后油藏微生物多样性,分析了与采油功能相关的主要微生物组成,初步研究了聚驱后油藏微生物分布特点及规律.结果:利用聚驱后油藏细菌群落16S rDNA构建克隆文库,共挑取了49个阳性克隆,T-RFLP分型结果,共出现21个不同类型.所得的序列在Genbank中比对的结果表明细菌克隆可分为5个类群,分属于变形杆菌、拟杆菌、脱铁杆菌、厚壁菌以及未确定分类的类群;同时构建了聚驱后油藏古菌群落16S rDNA的克隆文库,共挑取了48个阳性克隆,根据T-RF分型结果共有5个类群,构建的古菌克隆文库的12个阳性克隆分属5个不同的类群,这些克隆和产甲烷菌亲缘关系很近.结论:该研究为大庆油田本源微生物采油技术的应用提供了可靠的理论依据.