微生物采油与油藏生物反应器的应用

微生物采油技术的发展推动了油藏极端环境中微生物群落的研究。随着微生物分子生物学分析方法(MMM)的不断进步,对油藏环境中微生物群落结构和功能的认识也不断深入,虽然目前微生物采油技术仍没有进入大规模工业化应用阶段,但对油藏环境中微生物认识的意义已远远超越了微生物采油技术的应用。油藏作为天然的生物反应器,有望在未来的环境和能源领域中得到深入的研究和广泛的应用,而微生物采油仅仅是个开端。     

油藏铁还原微生物的研究进展

地下深部油藏通常为高温、高压以及高盐的极端环境,含有非常丰富的本源嗜热厌氧微生物,按代谢类群可分为发酵细菌、硫酸盐还原菌、产甲烷古菌和铁还原菌。从油田环境已经分离出90株铁还原微生物,如热袍菌目、热厌氧杆菌目、脱铁杆菌目、δ-变形菌纲脱硫单胞菌目、γ-变形菌纲希瓦氏菌属和广古菌门栖热球菌属等,这些菌株生长温度范围为4-85°C,生长盐度范围为0.1%-10.0%NaCl,还未见到文献报道油藏铁还原菌的耐压性研究。在油藏环境中存在微生物、矿物和流体(油/水)三者之间的相互作用,油藏中的粘土矿物能够作为微生物生命活动的载体,也能为微生物代谢作用提供电子受体。本文综述了油藏铁还原菌分离和表征的研究进展,简述了油藏铁还原菌的环境适用性,并展望了铁还原菌在提高原油采收率方面的应用前景。     

油藏微生物及其在石油工业中的应用

油藏是一种特殊环境,其高温、高压、高矿化度、无氧、多孔介质及其流体等因素对微生物的存活及生长繁殖都会产生明显影响。油藏极端环境对微生物群落结构组成和数量也会有大的影响。该文介绍了与微生物采油关系紧密的微生物群落的生理生化特征及其多样性。主要有烃降解菌、发酵菌、硫酸盐还原菌及产甲烷菌。还介绍了激活本源微生物和筛选外源微生物在提高石油采收率方面的应用。最后就分子生物技术在研究油藏中可培养微生物和未培养微生物中的应用进行了讨论。     

油藏微生物的代谢特征与提高原油采收率技术

油藏是一个高温、高压、少氧、寡营养和封闭的极端环境,油田经过多年注水开发后,在油藏内部形成了相对稳定的微生物群落体系,这些微生物以石油烃分解为起始,形成了一个复杂的食物链,对油藏碳、硫和金属离子的元素地球化学循环起着非常重要的作用。微生物提高原油采收率技术(MEOR)是利用微生物及其代谢产物与油藏和原油发生作用来提高原油采收率的一种新技术,具有成本低、适应性强和环境友好等特点,因此有望成为未来化学驱后油藏和高含水油藏进一步提高采收率的重要手段。对油藏内源微生物及其介导的生化反应,微生物采油原理、发展历程和现场试验进行综述,并提出了未来的发展方向。     

极端微生物及其应用研究进展

极端微生物是指在高/低温、高/低p H、高盐、高压等极端环境条件下生存的微生物.特殊的生存条件导致其具有特殊的遗传背景和代谢途径,并可产生功能特殊的酶类和活性物质.随着系统生物学和合成生物学技术的发展,极端微生物作为一类特殊的微生物群体,在生物医疗、生物能源和生物材料等领域具有巨大的应用潜力.极端微生物相关研究也对生命起源与演化、生物工程技术等领域的发展具有重大意义.本文对极端环境及极端微生物的概念和分类进行了回顾,综述了极端微生物在不同环境条件下的适应机制及其酶的应用,并介绍了合成生物学在极端微生物研究中的应用情况.此外,由于极端微生物和极端酶的特殊性和高效性,本文还探讨了极端微生物开发过程中的挑战,以及其在航空航天与国防安全领域的综合应用潜力,并指出了相关研究的必要性.     

极端嗜热微生物及其高温适应机制的研究进展

极端嗜热微生物在高温条件下生长繁殖,其必然具有适应高温环境的特殊细胞结构、基因类型以及生理生化机制。极端嗜热微生物的研究对探索生命的起源以及极端嗜热微生物的开发和应用具有重要意义。对极端嗜热微生物中细胞膜、核酸分子、蛋白质分子、代谢产物和辅酶的高温适应机制的研究进展进行了概述,旨为极端嗜热微生物以及来源于极端嗜热微生物的各种生物分子的开发和应用提供理论依据。     

油藏微生物及其压力适应机制

目前我国油田开发主要处于高含水后期,微生物驱提高石油采收率技术(MEOR)以低成本、环境友好等独特的优势引起了石油工业界的重视。实际上,经过半个多世纪的发展,MEOR已经成为提高采收率的重要前沿技术。高压是油藏的主要环境特征,在影响油藏微生物生存与活性等方面具有重要作用。本文从油藏及其微生物的主要特征、微生物对高压环境的适应机制以及高压下微生物降解烃的代谢特征等方面进行了综述。介绍了对油藏微生物资源、群落结构、微生物在油水相中分布的认识,微生物乳化原油机制,以及微生物在油藏厌氧环境中协同代谢、受温度和压力影响的特点,并列举了MEOR的矿场应用。在高压适应机制上,微生物主要通过改变和调整细胞膜结构、增加胞内脂质组分和表达胞内特殊酶等作用来实现对压力的适应;在高压下烃降解微生物代谢速率低于常压,而且耐压菌和嗜压菌具有不同的烃降解效率。     

油藏微生物多样性的分子生态学研究进展

油藏微生物是一类宝贵的资源,在油层生态系统的物质循环和能量流动中发着主导作用.传统上,主要依赖纯培养技术,使得大部分油藏微生物都没能得到充分认识.分子方法克服了纯培养方法中遇到的问题,能更好地了解环境微生物群落多样性.近年来,在油藏微生物群落多样性研究中的应用进展迅速,对油藏微生物学和生态学的发展产生了重要影响.文中评述了近年来国内外在油藏微生物分子生态方面的研究进展,并对进一步的研究提出了展望.     

极端微生物及其适应机理的研究进展

极端微生物是生物对极端环境适应的特殊种类 ,研究极端微生物的特性对探索生命的起源、微生物的育种及开发利用等具有重要意义。从嗜热微生物、嗜冷菌和耐冷菌、极端嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生物、嗜压微生物等方面总结了极端微生物及其适应机理的多样性以及其研究进展 ,旨在为极端微生物的开发利用提供一定的参考依据。     

油藏微生物的代谢特征和生态结构调控

油藏环境中孕育着多种多样的微生物,这些微生物代谢类型多、变异性大,在微生物生态系统中占有重要位置。研究油藏中微生物的代谢特征和相互之间的生态关系,有助于提升对微生物提高采收率机理的认识。本文对油藏环境中常见微生物类群的代谢特征与功能、生态结构与调控等进行了简要综述。     

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。     

油藏环境中CO_2生物固定与转化及资源化利用

利用微生物将油藏环境中的CO2原位转化为甲烷,在完成封存的同时实现CO2生物固定与转化,进一步提高油气采收率,延长油田开发寿命,是当前研究的前沿课题。综述了CO2封存对油藏环境的影响、油藏环境CO2生物固定与转化的菌群结构与功能、转化反应热力学与动力学等方面的最新研究进展,讨论了油藏环境CO2生物固定与转化的途径及资源化利用的潜力,提出了该领域进一步的研究方向。     

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。     

石油污染环境中固氮和寡氮营养细菌的分离鉴定及其特性

[背景]石油污染治理中的生物修复因无二次污染、处理成本低等优点受到人们的广泛关注,但由于石油烃向环境中大量输入,导致环境中氮源的相对不足成为制约生物修复效率的关键因素之一,因此筛选能够适应寡氮环境的微生物具有重要的生态意义.[目的]从辽河油田油藏水中筛选在不添加氮源培养基中生长的微生物,为石油污染环境生物修复提供候选菌...     

Effect of biological activity on the movement of fluids through porous rocks and sediments and its application to enhanced oil recovery

Movement of fluids through geological porous media is an important factor in ore genesis, crude oil genesis, and in oil recovery from oil reservoirs. Such a movement may be beneficially affected by biological in situ activity. We have shown that once bacteria have been introduced into a porous medium, they are able to penetrate into their environment and multiply without decreasing significantly the rock's permeability. The limiting bacterial concentration, which may cause plugging, depends on the bacterial size, pore size, and pore size distribution of the reservoir rock. Microorganisms may, under anaerobic conditions, affect the composition of crude oil by increasing its asphaltenic fraction. In simulated systems microorganisms increased the recovery of the oil in place approximately five times. A bacterial consortium was more effective than a single pure bacterial strain.     

Barophiles: deep-sea microorganisms adapted to an extreme environment

The deep-sea environment is characterized by high pressure and low temperature but in the vicinity of hydrothermal vents regions of extremely high temperature exist. Deep-sea microorganisms have specially adapted features that enable them to live and grow in this extreme environment. Recent research on the physiology and molecular biology of deep-sea barophilic bacteria has identified pressure-regulated operons and shown that microbial growth is influenced by the relationship between temperature and pressure in the deep-sea environment.