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。     

激活剂用量对油藏内源微生物群落的影响

为了明确激活剂用量对油藏内源微生物群落的影响,在沾3内源微生物试验区块细菌密度达到平台期后,在激活剂注入阶段实施了一个周期的寡营养期(2013年10月—11月)和一个周期的富营养期(2014年1月—2月)。结果发现:该措施实施后,沾3区块内源微生物群落结构发生了明显改变。寡营养期后,油井产出液的细菌密度略有降低,同时群落多样性明显升高,富营养期后,细菌密度出现反弹,突破实施前的平台期达到106个/mL以上,而油藏微生物多样性明显降低。本研究还发现,激活剂用量对油藏内源微生物群落结构的影响会进一步对现场生产动态产生影响,降低激活剂浓度可以改善现场生产动态。     

聚合物驱后油藏内源微生物驱油研究与试验

我国大多数陆上主力油田已进入"双高"(高含水、高采出程度)开采阶段。为进一步提高聚合物驱后油藏的石油采收率,本研究发现了一种促进油藏内源微生物生长代谢的高效激活剂,且该激活剂已通过室内产气和物理模拟驱油实验及岩心电镜观察和454(Pyrosequencing)焦磷酸测序方法的评价。结果表明激活剂在高压容器中静置培养60 d后产气增压达到2 MPa,用量0.35 PV,浓度为1.8%(W/W)的激活剂溶液在聚合物驱后的天然岩心上石油采收率可再提高3%,并在电镜观察到岩心内部激活的内源微生物菌体及其代谢产物。现场于2011年12月在萨南南二区东块的1注4采井组开展了试验,监测到4口有效生产井的甲烷和二氧化碳气体δ13C(PDB)含量产生明显变化,与萨南南二区东块对照试验区产油量增幅35.9%,含水稳定在94%,在3年半期间阶段累计增油5 957 t,为同类油藏进一步提高石油采收率提供了一条有效途径。     

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。     

K88大肠杆菌菌毛蛋白发酵工艺条件优化研究

分别采用LB培养基、牛肉膏蛋白胨培养基、强化营养培养基、玉米浆培养基对大肠杆菌K88进行发酵培养,选出最适于大肠杆菌K88生长的玉米浆培养基;采用正交实验对玉米浆培养基的C／N、K2HPO4／KH2PO4、Mg^2＋的配比进行优化,筛选最适于大肠杆菌K88生长的营养配比;研究生长曲线、接种量以及菌体和菌毛生产量的相关性,根据实验结果优化发酵培养条件,确定菌种的最佳发酵工艺,以收获最多的K88菌毛蛋白。研究表明,K88大肠杆菌在玉米浆培养基C／N、K2HP04／KH2PO4的配比分别为5／11、1／1,Mg^2＋为0．1g/mL,pH值为7．2,转速为200r／min,接种量为4．5％的条件下发酵26个小时,菌体和菌毛生产量均达到高峰,同时得出菌毛蛋白产生量和菌体量成正相关。     

玉米浆在产甘油假丝酵母甘油发酵中的作用机理

以复合培养基和合成培养基进行比较发酵,研究了玉米浆在产甘油假丝酵母甘油发酵过程中的作用机理。结果表明:玉米浆中的磷、氮和微量元素是影响产甘油假丝酵母甘油发酵的3个关键因素。当玉米浆磷浓度为121·75mg/L(玉米浆浓度为14g/L),最大甘油转化率达到53·44%。玉米浆磷可以调节EMP途径与HMP途径之间碳架代谢流的分布,随着玉米浆浓度进一步增加,过量磷能抑制HMP途径而激活EMP途径,因而复合培养基各项发酵参数的变化非常显著。玉米浆氮对磷的调节功能有协同作用,但并不是产甘油假丝酵母甘油发酵的理想氮源。玉米浆中的微量元素能够显著提高葡萄糖的消耗速率、促进菌体的生长和增加甘油的产量。     

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.     

高温高盐油藏微生物驱技术研究

青海油田跃进油区尕斯油藏中浅层地层平均温度65℃,地层水矿化度高达10％～17％。为探索微生物采油的可行性,对尕斯油藏地层水进行微生物种类及数量的鉴定,在分析地层水组分的基础上,设计两种激活体系,并考证激活剂对本源微生物的激活效果以及作用原油的效果。在临近相同油藏条件的地层水中筛选到一株耐高温高矿化度的石油降解菌,该菌能够产生表面活性剂,降低菌液的表面张力,改变岩石的润湿性,从而确定出适于尕斯油藏的微生物采油方式。     

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。     

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。     

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。     

中高温油藏内源微生物好氧激活技术研究

为了掌握中高温油藏内源微生物好氧激活特征,在胜利油田选取12个中高温油藏典型区块开展了好氧激活评价:在所选油藏温度范围分别为55~65℃、65~79℃、79~95℃,通过模拟油藏条件下好氧激活评价发现:在小于79℃油藏区块中,以玉米浆干粉、糖蜜、酵母粉等作为外加营养剂能够有效激活水样中的功能菌株,激活后菌密度最高能够达到3×109个/mL,原油乳化分散作用明显;在大于79℃的油藏区块中,激活效果和原油乳化效果普遍比小于79℃的油藏区块差。各区块中心井激活后的菌密度与乳化效果呈现出一定的正相关性,而表面张力与乳化效果无明显对应关系,好氧激活后的溶液表面张力由65 mN/m降至47 mN/m。好氧激活后形成的优势菌主要以地衣芽胞杆菌(Geobacillus)和热嗜淀粉芽胞杆菌属(Bacillus thermoamylovorans)为主。     

不同林龄樟子松人工林土壤-针叶-微生物生态化学计量及稳态性特征

为明确樟子松人工林生态系统的养分特征和稳定机制,在辽西北章古台地区选取幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林阶段的樟子松人工林为研究对象,探讨其土壤-针叶-微生物C、N、P含量及生态化学计量比特征,分析各组分的耦合关系和内稳态特性。结果表明：辽西北樟子松人工林土壤C、N、P养分贫瘠;与全球尺度相比,针叶具有较高C、P和较低N的特征;不同林龄相比,土壤C含量峰值12.93 g·kg^-1出现在过熟林,土壤N、P含量峰值0.41、0.25 g·kg^-1,针叶C、N、P含量峰值641.38、10.18、1.81 g·kg^-1,微生物C含量峰值165.68 mg·kg^-1,均出现在成熟林,微生物N、P峰值9.29、2.92 mg·kg^-1出现在中龄林;各林龄樟子松人工林土壤C∶N均高于全国平均水平,表现为N限制;仅过熟林土壤C∶P高于全国平均水平,表现为P限制;樟子松土壤、针叶、微生物C∶N、C∶P均在过熟林达到峰值,此阶段N、P限制最为强烈。樟子松人工林土壤、植物、微生物3个组分间的生态化学计...     

名山河流域水稻土组分对微团聚体吸附-解吸锌的影响

通过模拟-培养试验和选择溶解法,研究了四川省名山河流域水稻土各土壤组分对原土和不同粒径微团聚体吸附解吸Zn2+能力的影响.结果表明:原土和不同粒径微团聚体对Zn2+的吸附与有机质、游离氧化铁、无定形氧化铁、阳离子交换量(CEC)含量极显著相关,原土去除各土壤组分前后对Zn2+的吸附均用Freundlich方程拟合最佳,对Zn2+的吸附能力大小顺序为:小于0.002mm0.25～2mm原土0.002～0.053mm0.053～0.25mm.与未去除土壤组分相比,去除土壤组分的原土和微团聚体对Zn2+的吸附量均有一定程度的减小,吸附量的减小以0.002mm粒径最高,0.25～0.053mm粒径最低,原土介于各微团聚体中间.去除有机质后,0.002mm、0.053～0.25mm和原土吸附Zn2+的减少量依次为39.56%±1.97%、26.68%±4.21%和36.39%±2.31%;去除游离氧化铁后,吸附Zn2+的减少量依次为30.41%±1.91%、20.14%±3.33%和28.73%±1.22%;去除无定形氧化铁后,吸附Zn2+的减少量依次为22.12%±1.27%、12.43%±2.11%和20.15%±2.62%.吸附减少量大小顺序为:去除有机质去除游离氧化铁去除无定形氧化铁,不同处理间差异极显著.去除各土壤组分后,原土和各粒径微团聚体对Zn2+的非专性吸附量显著上升,增加了Zn2+在土壤中的流动性;而专性吸附量降低,降低了原土和各粒径微团聚体对Zn2+的缓冲能力和固持能力.     

产葡萄糖异构酶工程菌工业发酵条件模拟研究

高效表达葡萄糖异构酶的大肠杆菌工程菌Ｋ３８／ｐＧＰＩ－２,ｐＴＫＤ－ＧＩ菌株,在玉米浆培养基中能高效合成葡萄糖异构酶,观察了细菌生长的细胞浓度（ＯＤ）、ｐＨ和酶产生的动态变化。玉米浆培养基成本低、制备工艺简单,在５０Ｌ发酵罐中酶活力为１４３ｕ／ｍＬ,比在ＬＢ培养基中高约１０倍。用超声波破碎细胞液作酶源吸附于大孔阴离子交换树脂制成固定化葡萄糖异构酶、其酶活力达到１０２００ｕ／ｇ（干）。     

较长时间内~(15)N标记的氨态氮和硝态氮在小嵩草草甸中的运移规律(英文)

运用15N稳定性同位素技术,对15N标记的硝酸盐和铵盐在输入小嵩草(KobresiapygaeaC.B.Clarke)草甸11~13个月后的运移规律进行了研究。在经历11~13个月后,进入无机氮库中的15N很少,一般不超过所输入氮素的1%,而较多的15N为土壤有机质、土壤微生物和植物所固持。NO3--15N和NH4 -15N在小嵩草草甸中的运移规律差异很大。在11、12和13个月后,NO3--15N的总恢复率分别为92.83%、92.64%和79.96%;而NH4 -15N的则分别为49.6%、63.33%和66.22%。两者的差异在土壤有机质、土壤微生物和植物等库之间的分配中更加明显。输入NO3--15N时在11、12个月后植物所固持的15N最多,而土壤微生物和土壤有机质所固持的15N比较接近,而在13个月后,土壤有机质和植物所固持的15N接近,而土壤微生物所固持的15N下降许多;当输入NH4 -15N,土壤有机质所固持的15N比植物和土壤微生物所固持的都多,而且植物所固持的15N比较稳定,而土壤微生物所固持的15N则有较大变化。这表明在较长的时间内嵩草草甸对NO3-和NH4 的固持能力是不一样的。     

较长时间内15N标记的氨态氮和硝态氮在小嵩草草甸中的运移规律

运用15N稳定性同位素技术,对15N标记的硝酸盐和铵盐在输入小嵩草(Kobresia pygaea C.B.Clarke)草甸11～13个月后的运移规律进行了研究.在经历11～13个月后,进入无机氮库中的15N很少,一般不超过所输入氮素的l%,而较多的1 5N为土壤有机质、土壤微生物和植物所固持.NO3--15N和NH4 -1 5N在小嵩草草甸中的运移规律差异很大.在11、12和13个月后,NO3--15N的总恢复率分别为92.83%、92.64%和79.96%;而NH4 -15N的则分别为49.6%、63.33%和66.22%.两者的差异在土壤有机质、土壤微生物和植物等库之间的分配中更加明显.输入NO3--15N时在11、12个月后植物所固持的15N最多,而土壤微生物和土壤有机质所固持的15N比较接近,而在13个月后,土壤有机质和植物所固持的15N接近,而土壤微生物所固持的15N下降许多;当输入NH4 -15N,土壤有机质所固持的1 5N比植物和土壤微生物所固持的都多,而且植物所固持的15N比较稳定,而土壤微生物所固持的15N则有较大变化.这表明在较长的时间内嵩草草甸对NO3-和NH4 的固持能力是不一样的.     

产葡萄糖异构酶工程菌工业发酵条件模拟研究*

高效表达葡萄糖异构酶的大肠杆菌工程菌Ｋ３８／ｐＧＰＩ－２,ｐＴＫＤ－ＧＩ菌株,在玉米浆培养基中能高效合成葡萄糖异构酶,观察了细菌生长的细胞浓度（ＯＤ）、ｐＨ和酶产生的动态变化。玉米浆培养基成本低、制备工艺简单,在５０Ｌ发酵罐中酶活力为１４３ｕ／ｍＬ,比在ＬＢ培养基中高约１０倍。用超声波破碎细胞液作酶源吸附于大孔阴离子交换树脂制成固定化葡萄糖异构酶、其酶活力达到１０２００ｕ／ｇ（干）。     

L-缬氨酸高产菌株的选育研究

以产L-缬氨酸的谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)为原始菌株,利用注入低能氮离子束进行一系列诱变,获得一株稳定的高产L-缬氨酸突变菌株。摇瓶培养96h后发酵能力可达38.0g·L-1,较出发菌株提高18.01%。通过对摇瓶中葡萄糖、玉米浆浓度及培养条件进行优化,发酵能力达到40.6g·L-1,50L发酵罐的发酵能力可达70g·L-1左右。     

长白山阔叶红松林表层矿质土壤不同组分中有机碳及氮库特征研究

以长白山天然阔叶红松林为研究对象,采用物理化学分级方法将其土壤分成5个具有不同稳定性特征的组分:沙和团聚体组分(SA)、酸不溶组分(AI)、易氧化组分(EO)、颗粒态组分(P)和可溶性组分(S)。分析各组分的质量分数、有机碳及氮浓度、C/N及其有机碳、氮的分配比例,旨在探讨阔叶红松林的碳截获和肥力供应潜力机制。研究结果显示:稳定土壤组分(AI和SA)的C/N比活跃土壤组分(P和EO)大2~8倍,显示了土壤组分对于土壤微生物分解的不同稳定性特征;接近90%的土壤质量集中在稳定(AI和SA)土壤组分上,导致土壤组分中有机碳的分配比例最大者为AI(42.7%)和SA(29.5%);活跃土壤组分(P、EO和S)中的有机碳比稳定性组分(AI和SA)高出2~6倍,而氮浓度则高出4~37倍,这使得氮库由活跃组分EO(33.6%)、P(19.7%)和稳定组分AI(21.1%)、SA(24.3%)构成。本研究揭示长白山阔叶红松林土壤有机碳主要截获于稳定性组分,而氮则在活跃组分与稳定组分中分配相当,这种土壤组分特征利于碳的长期累积和肥力(N)持续快速供应。