（微生物学专业论文）微生物驱油机理的探索研究.pdf

南开大学硕士研究生毕 业( 学位) 论文摘要 ab s t r a c t f r o m r e s e r v e d b a c t e r i a a n d d a g a n g o n f i e l d p r o d u c e d w a t e r , t w o b a c i ll u s , s t c a i n s :t n z a n d t 8 0 , a r e s c r e e n e d ,w h i c h c a n g r o w b y u t i l i z i n g c r u d e o i l a s s o l e c a r b o n - s o u r c e a t 7 3 c .0 f r o m g a s c h r o m a t o g r a m w e c a n d r a w a c o n c l u s io n b a c t e r i a c a n c h a n g e c o m p o n e n t a n d d e g r a d e h e a v y n - a lk a n e t o l o w n - a l k a n e .t n z a n d t 8 0 d e g r a d i n g p e t r o l e u m s e q u e n c e is h e a v y n - a l k a n l , l o w n - a l k a n e , i s o m e r i c a l k a n e , w h i l e t h a t o f m i x e d c u l t u r e i s i s o m e r i c a l k a n e , b e a ry n - a lk a n e , l o w n - a l k a n e . a ft e r 2 0 d a y s tr e a t m e n t , t h e h i g h e s t r a t i o o f d e g r a d i n g p e t r o le u m o f t n 2 a n d t 8 0 , m i x e d c u l t u r e i s r e s p e c t i v e l y 2 5 %, 1 8 .6 %,2 6 %.b a c t e ri a n o t o n l y c a n d e g r a d e p e t r o le u m , b u t c a n p r o d u c e m a n y m e t a b o l i c p r o d u c t s , s u c h a s b i o s u r f a c t a n t s , o r g a n i c a c i d s . o r g a n i c a c id s p r o d u c e d b y t n 2 ,t 8 0 i n d u d e a c e t i c a c i d ， p r o p i o n i c a c i d e t c , b u t m i x e d c u l t r u e p r o d u c e s p r o p i o n i c a c i d a n d h e x a n o a t e , t i p p r o d u c e g l u c o l ip i d , t n 2 p r o d u c e s g l u c o l i p id a n d l i p o p e p t i e d , w h i l e m i x e d c u l t u r e p r o d u c e g l u c o l ip i d a n d o t h e r b i o s u r f a c t a n t s . a ft e r t n 2 , t 8 0 a n d m i x e d c u l t u re 2 0 d a y s tr e a t m e n t , t h e r a t i o o f d e g r a d i n g v i s c o s i ty i s r e s p e c t i v e l y 1 5 . 2 %.2 1 .7 % a n d 3 2 . 6 9 % ,t h e r a t i o o f d e g r a d i n g s o l i d i f i c a t i o n p o i n t i s 2 - 3 0c .a ft e r t n 2 ,t 8 0 a n d m i x e d c u lt u re 5 d a y s t re a t m e n t ， t h e f e r m e n t e d s o lu t i o n d e c r e a s e d r e s p e c t i v e l y 妙 1 . 1 1 , 1 . 0 3 , 1 . 1 9 .a ft e r t n 2 , t 8 0 a n d m i x e d c u l t u r e 1 5 d a y s t r e a t m e n t , t h e s u r f a c e t e n s i o n d e c re a s e re s p e c t i v e l y b y 6 .4 % , 1 5 .4 % , 1 7 . 6 % .i n s h o rt , b a c t e ri a c a n i m p r o v e g r e a t l y p h y s i c a l c h e m i c a l p e t r o l e u m p r o p e r ty .mi x e d c u l t u re i s s u p e ri o r t o t n 2 ,t 8 0 .mi x e d c u l t u re p h y s i c a l s i m u l a t i o n i n d i c a t e m i x e d c u l t u r e c a n i n c re a s e o i l re c o v e r y b y 1 0 %, b a c t e r i a c a n g r o w we l l i n s i mu l a t i o n f o r ma t i o n o f gu a n 6 9 b l o c k o f da gu a n oi l f i e l d . aft e r we l l 6 9 - 1 9 o f g u a n 6 9 b l o c k tr e a t m e n t , d u r i n g 3 m o n t h s a d d i t i o n a l o i l p r o d u c t i o n i s 4 0 1 t o n , i t i s s u p e ri o r t o r e p o r te d o i l f i e l d tr i a l i n h i g h t e m p e r a t u r e , h ig h w a x ,h i g h g u m o i l r e s e r v o i r a ft e r t r e a t m e n t t h e w a x a n d g u m c o n t e n t is d e c r e a s e d r e s p e c t i v e l y 2 . 2 % , 3 .7 %. w e c a n d r a w a c o n c l u s io n t h a t m i x e d c u l t u r e t n 2 a n d t 8 0 s u p e r io r p r o p e r t y o i l p r o d u c i n g b a c t e r i a k e y w o r d s : h i g h t e m p e r a t u r e o i l p r o d u c in g b a c t e ri a; p e tr o l e u m d e g r a d a t i o n ; m e t a b o l i c p r o d u c t s ; e n h a n c e e o i l r e c o v e ry. 南开大学硕士研究生毕业( 学位) 论文前言 前言 一、徽生物采油技术 1 ,愈义、概念: r 目前， 我国( 尤其是东部) 的主要油田，经多年注水开发，己 进入高含水期， 普遍面临着开采难度大、 成本高、 采收率低等难题和巨大压力。常用的热力 、 混相驱等三次采油方法对解决这些问题已经起到了十分重要的作用 并产生明显效果。 但由于我国油藏类型多，原油性质变化大等特点，限制了这些 方法的应用。 并且这些方法各有其严重缺点， 在当今环境污染严重、 能源短缺的 情况下尤其突出:热力驱是往地下注蒸汽采油， 热能利用率低( 仅 2 0 % ) ， 化学 驱主要是聚合物驱; 混相驱则是聚合物和 c 0 2 混合驱油或聚合物、c o z .碱混 和驱油，这两种方法都存在聚合物残留地层时间长、伤害地层、 污染环境、地 上设备复杂等缺点。而微生物采油，即微生物提高石油 采收率( m e o r ) ， 则是生 物工程技术在油田开发领域开拓性的应用，以其成本低、适应性强、作业简单、 对地层无伤害和无污染环境等优势， 尤其是它可以用于聚合物驱油后的油藏和枯 竭油藏的强化采油， 而成为第四种三次采油技术， 在世界上起广泛重视， 成为石 油开采技术中的热点。 微生物采油是与微生物有关的提高采收率技术方法的总称。 其基本技术方法 可分为两大类: 一类是地面发酵法: 另一类是地下发酵法， 即将油藏作为巨大的 生物反应器， 让微生物在地下油层中就地发酵。 地下发酵法又分两类: 一是针对 油藏中固有的微生物( 即“ 本源微生物” ) ， 选择合适的营养物质注入地层， 激活 本源微生物， 这种方法前苏联研究最多也最深; 二是针对油藏特征， 筛选出 合适 的微生物菌种， 经培养和发酵连同营养物一起注入到地层， 这种方法美国研究较 多，我国目前的试验工作也集中于该领域。 按照作业方式，目前注入微生物和营养物的微生物采油方法又可分为四类: ( i ) 周期性注微生物采油( 又称单井吞吐) ， ( 2 ) 微生物驱油( 附图 ) ， ( 3 ) 选择性封堵 ( 即微生物调剖) ， ( 4 ) 微生物清防蜡处理。 真正的 me o r技术主要指微生物驱油技术，是将细菌和营养物由注水井注 入目的地层，然后微生物作用于油层，使原油流动性得以改善，易于采出。 2 .发展历程及趋势 利用微生物提高石油采收率的设想始于本世纪末。其后的四十多年间，尽管 亦作了不少的研究工作并形成了一些专利技术，但总体看来，此项技术在石油 南开大学硕士研究生毕业( 学位) 论文前台 工业领域并没有长足发展。七十年代初爆发的世界石油危机，引起了人们对 m e o r技术的高度重视，加快和促进了m e o r研究和应用步伐;到八十年代 末九十年代初， 随着生物工程技术和信息技术等高 科技在世界范围内的迅速发 展，加之人们对me o r技术认识的深化，国内外在m e o r的室内 研究和矿场 试验方面取得了一系列成果。 1 )发展历程 me o r技术的研究和应用大致上可以分为三个阶段: 从提出设想到1 9 7 5 年，为基础工作阶段，理论和实践工作开始起步， 试验工作有很大的经验性: 1 9 7 6 一 一 1 9 9 0 年， m e o r 蓬勃发展， 美国、 加拿大、 英国、罗马尼亚、前东德、 前苏联、澳大利亚等国在这一时期开展了大量的理论研究和现场工作， 我国的 m e o r研究亦始于这一时期;1 9 9 0 年以后，对me o r技术的研究更加深入， 并更加重视微生物驱油技术， 微生物驱油技术开始成为m e o r研究工作的核心 内容。 2 ) 技术水平 从技术水平来看， 几种me o r作业方式中， 微生物单井吞吐和清防蜡处理 相对地较为简单，目 前已开展了大量现场试验。积累了较为丰富的经验。是目 前投资最少、见效最快、可以 推广使用的一种作业方法。 微生物调剖是利用微 生 物菌体本身 及其代谢 产物 ( 生 物聚合物 ) 等来 选择性封 堵大的喉 孔，目 前 仍在 不断发展之中， 有较好的 发展潜力。 而微生物驱油则是目 前m e o r技术中 研究 最少、 人们关注最多的一种方式， 也是m e o r发展的核心技术。 因其波及体积 大、作用范围 广、作用时间长，与原油作用更充分，能真正体现出 微生物提高 石油采收率的 特点。目 前包括中国在内的许多国家都将它作为研究重点。 3 ) 研究内 容 在me o r的研究历程中曾先后侧重于三个方面: 一是微生物的培养和微生 物在模拟油藏条件下的生长和繁殖， 这是m e o r最基本的 理论; 二是微生物在 油藏中通过代谢作用对原油的降解，改善原油的流动性; 三是微生物在油藏中 通过代谢作用和代谢产物与采收率的关系及影响因素。 普遍认为， 微生物代谢 及产物对采收率影响的研究是目 前me o r理论研究的重点所在。 4 ) 发展趋势 微生物驱油已 成为m e o r最重要的技术和发展趋势， 微生物在油藏条件下 的生长繁殖、 代谢作用及代谢产物对提高采收率影响的研究将成为me o r理论 南开大学硕士研究生毕业( 学位) 论文前言 研究的核心内容，并将为me o r技术的实施提供支持。 二、徽生物驭油机理研究 1 . 特点与内 容 微生物驱油技术涉及微生物学、 生物化学、发酵工程、分析化学、 油田地质 和采油工程等学科，因而对其驱油机理的探索研究，范围广、内容丰富而复杂口 微生物驱油是使微生物进入地层而直接作用于原油， 因而微生物驱油技术的关键 在于: 1 ) 微生物在油层中的存在、 迁移能力: 2 ) 作用于原油的能力( 包括菌体自 身和其代谢产物的作用) 。因此，微生物驱油机理的研究也以 此为中心而展开， 内容大体包括:( 1 ) 适合油藏环境、 作用于原油能力强的菌种的优选、 评价、 特 性研究;( 2 ) 微生物和油藏相互作用的研究;( 3 ) 微生物在油藏中分布、 生长代 谢运移规律的研究;( 4 )微生物菌体及其代谢产物对原油作用规律的研究:( 5 ) 注入菌与原生菌的关系;( 6 ) 营养液的选择与优化。 在微生物驱油过程中， 油藏成了地下生物反应器。 但这个反应器却不像平常 的反应器那样易于 控制。 油藏的特点决定了微生物驱油机理探索研究的难度。 其 难点在于: 微生物在地层中的活动、作用， 我们无从直接观察、 研究; 油藏条件 的千变万化， 微生物驱油所涉及的众多复杂的因素， 使得最终的微生物驱油效果 确定困难， 研究其中单个因素的 作用以 及各个因素间的相互作用， 以 及这种作用 对驱油效果的影响，则更为不易。 然而， 在长期的实践研究中， 人们探索出了各种研究微生物驱油机理的途径 和方法。 尽管因为终究不可能直接在油藏条件下进行， 只能是尽可能地模拟油藏 条件， 所有的研究只能是尽可能的接近微生物驱油机理的本质， 但是人们对事物 的认识， 对真理的 认识， 本来就是只能无限的接近而不可能到达的。 这些途径和 方法包括:( 1 ) 室内基础研究， 包括菌种筛选、 性能分析、 对原油作用等， 这是 进行微生物驱油必不可少的一步，它为矿场试验的设计和实施提供前提和基础， 因而开展的最多;( 2 ) 矿场试验， 是对室内 微生物驱油机理研究结果的检验， 同 时还可以 通过跟踪、定点监测，分析注入微生物前后的油、 气体、 水分、菌、 压 力等的变化， 而深化对微生物驱油机理的认识， 这种认识因为是在油藏的自 然条 件下取样获得的， 更具真实性;( 3 ) 模型评价， 大体分为不可视岩芯模型和可视 微观透明模型模拟评价。 前者是在模拟油藏条件下， 运用不可透视岩芯多孔介质 模型 ( 简称岩芯模型) 。进行模拟油田开发和提高原油采收率的驱替实验，获取 驱油剂的采收率。 是评价驱油效果不可缺少的手段， 也是研究驱油机理的主要方 南开大学硕十研究生毕业( 学位) 论文前言 法。 而后者利用透明孔隙模型进行驱替实验， 模拟注水开发的水驱油的试验过程， 通过显微镜或用摄像机直接连续观察到微观孔隙介质中的渗流现象，观察束缚 水、 残余油的形成过程及形态， 进而研究驱油机理。 整个试验过程可用照相机拍 照或摄像机录像记录;( 4 ) 数值模拟是在前面研究的基础上， 采集若干直接和间 接参数， 通过实验建立数学模型， 进而编制数模软件， 用以指导实验室研究和矿 场应用。 2 .研究进展 ( 1 )对微生物驱油机理的基本认识 自 开展微生物采油技术研究以来， 微生物驱油机理研究及其矿场试验就互相 推动而发展。 长期、 大量的室内研究和矿场试验， 使人们对于微生物驱油机理的 基本方面有了共识: 降解原油中某些组分，改变原油组成，改善其流动性能: 产生一系列代谢产物 如酸、 气体、 表面活性剂等等) ， 通过各种方式综合作 用， 最终使原油易于释放; 微生物粘附岩孔表面， 繁殖占据孔隙空间而驱替原 油; 微生物的扩散迁移、生长繁殖， 能选择性封堵大孔道， 改善地层渗透性能 等等。微生物驱油机理是一种多项的、综合的机理。 ( 2 )国外微生物驱油机理研究 国外微生物驱油机理研究起步较早， 已 有大量的 矿场试验， 并开发出多种用 来评价从多孔介质中驱油以 及探讨驱油机理的实验室模型， 进行了大量模拟实 验，设计了许多me o r工艺数学模型，具有相关室内物理模拟实验技术和数值 模拟技术。 a 、模拟评价 ( 室内模拟研究) 为了评价从多孔介质中驱油的效果并探讨驱油机理， 己经开发出了多种实验 室 模 型 。 l o n g k u a n j a n g 等 人 o 1利 用 人 造 砂 岩 柱， 研 究了 细 菌 通 过 富 含 营 养 物 的 含油层岩石的运移和生长， 设计了一种生物一 “ 吞， 吐” 一 营养物注入工艺，以揭示 原地活动和细菌运移对采油效率的影响， 从而试图提出一种将溶解生物气驱、 生 物表面活性剂驱及毛细管压力变换等几种可能的机制结合起来的综合驱油机制。 j .e .z a j ic 等 人 2 1 则 探 讨 了 使 用 平 板 玻 璃 模 型 ( h e le - s h a w m o d e l) 来 试 验 细 菌 培 养 物 特 别 是 聚 合 物 驱 油 的 效 率 。 a .m .c h a k r a b a r ty 等 人 3 1使 用肖 氏 狭 缝 型 渗 流 模 型 测 试工业表面活性剂和由细菌培养物产生的表面活性剂的溶液的采油效率。 s .a .k i a n ip e y 和e .c .d o n a ld s o n 14 1利 用 非 胶 结 、 薄 的 油 藏 岩 芯 模 型 ， 通 过 微 观 观 察 和毛细管压力变化， 研究了微生物在油 盐水一 砂界面的驱油机理，结果证明， 所 .。，r一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 - - - . . ._一 南开大学硕士研究生毕业( 学位) 论文前言 注入微生物的就地生长繁殖和新陈代谢使未胶结薄油藏岩芯模拟的残余油饱和 度下降9 % - 2 5 % ; 采收率的 增加， 是由 于微生 物产生的表面活性剂生成气体和其 他产物导致的:微生物的就地生长，增加了基质砂的亲水性，并通过油的乳化、 湿润性反 转、 气体增压和 其他可能 的 机理 使残余 油流动 起来。 l o n g k u a n j a n g 等 人15 1 研究了 细菌 在砂 岩岩芯 和 填砂岩 芯中 的 运移 情况， 首次 就各种参数对油藏岩 石中 微生物的滞留量影响进行了系 统的定性和定量描述。 r e b e c c a s b ry a n t 等人 1 6 1 利用贝雷岩心， 研究了 岩心涂封、 原油类型和微生物特性等试验参数的变化对 原油采收率的影响， 并将这些研究结果与用微观透明 模型所观察微生物提高采收 率 机理 进 行了 比 较。 m .m .c h a n g 等 人 17 1在 建 立了 微生 物 在孔 隙 介 质中 运 移 的 数 值 模拟后， 进行了微生物岩心驱替试验来对模拟进行验证， 做出了压力分布图、 微 生物浓度分布图等。 b 、矿场实验 早在1 9 5 8 年， 捷克斯洛伐克就进行了 微生物驱采油，其后匈牙利、 美国、 罗马 尼亚、 前东 德等国 家都先 后进 行了 微生 物驱 矿场试验18 1 。 其中以 美国 在1 9 8 6 年到 1 9 9 3 年间 进行的 两次 微生 物强 化水 驱现场先导性 试验最为 典 型19 1 ， 规 模也 最大。先在俄克拉荷马州n o w a t a 县附近的d e l a w a r e c h i ld e r s 油田mi n k 区，于 1 9 8 6 年1 0 月开始， 到1 9 8 9 年1 2 月结束。实验结果表明， 微生物能被注入到一 个正在进行注水开发的油藏中， 并且原油产量至少提高1 3 %。 为评价此技术工业 应用的可行性，又在同一地层完成了一个面积达 1 5 .4 h a的 较大规模的试验，于 1 9 9 0年6 月注入微生物和糖蜜，以后周期性注入营养物， 至1 9 9 3 年5 月末， 产 油量提高了1 9 .6 %。 这两次试验积累了 大量的资料， 深化了 对微生物驱油机理的 认识。 c 、数值模拟研究 主要内容是在多孔介质中 微生物迁移、生长以 及微生物活动对采油的影响。 研究的 微生物活动模型包括:( 1 ) 生长、 滞留、趋化性、 最终抑制性产物; ( 2 ) 地 层的 代谢产物: ( 3 ) 营养物的消 耗。 在微生物 运移方面， 美国 能 源部研究 所与美 国 怀俄明大学开发的微生物运移模拟软件 m t s ) 18 1 是唯一的较为完善的软件， 是一种三维、 三相、 多组分微生物运移模拟软件， 适合模拟实验室或矿场规模的 微生物在多孔介质中的运移问题， 可用于表征微生物在多井或单井的处理中的活 动情况。 此软件在美国目前是唯一可以用于工程设计的微生物数模软件， 已被工 业部门和研究机构广泛采用。 南开人学硕 卜 研究生毕业 学位) 论文前台 其它关于微生物驱油数值模拟研究系列成果的有:m.r . i s l a m的数值模型， x u z h a n g 数 值 模 型 9 1 , j .t .p o rt w a o d 工 程 评 价 10 1等。 ( 3 ) 国内微生物驱油矿场应用及其机理研究 在” 九五” 期间才正式开始。由原石油总公司组织，由大庆、大港、 胜利油田 三家承担了国家” 九五” 攻关项目， 即” 微生物驱油技术” 的探索研究。 大港油田与 南开大学合作 1 1 ， 在室内 基础研究和岩芯模拟实 验基础上， 率先于 1 9 9 5年 1 0 月在港东四区开展了微生物驱油先导试验，并于1 9 9 7 年5 月在港东二区进行了 微生物驱油试验，两次矿场试验都已见到明显的增油降水效果，己累计增油 1 . 7 x 1 了吨， 大庆油田 张 春英 等人 1 2 . 13 1 筛选出 能 用于 先导 性微生 物驱 油 矿场、以 烃类为碳源的厌氧及兼性厌氧菌种; 并用天然岩心模拟， 观察细菌对岩芯的堵塞 作用， 进行了l a z a r常压模拟试验和高压模拟试验以 及互配菌种模拟试验。 尚 未见到 大庆油田 微生 物驱油 矿场 试验的 报道。 胜利油田 1 a . 1 5 1从%年开 始 微生 物 驱油技术的前期研究工作， 一方面进行菌种筛选与性能测试， 以及室内微生物驱 油物理模拟试验， 一方面与石油大学合作， 采用微观渗流模拟技术， 选用微观仿 真模型， 从微观角度提示和分析了微生物驱油的微观机理: 并从1 9 9 8 年3 月始， 先后启动了两个区块的微生物驱油矿场试验， 见到一定效果。 此外， 辽河油田在 牛 心沱油田 也进行了 微生 物驱先导性试验 i s 1 江汉 石油 学院向 廷生 1 6 1 等、 长 庆油田 武平仓等1 7 1 、中 原油田 张还恩等 1 8 均 在室内研究了微生物作用于原油后的产物及原油性质变化， 探讨了微生物驱油机 理 。 俞理、于大森 1 9 首次介绍了产气微生物提高原油采收率微观机理的试验研 究结果， 通过在显微镜下观察、 拍照和录相， 考察了产气微生物在微观模型中产 气及水、油、气之间的复杂驱替现象，总结了一些驱油机理。 陈军 斌等人2 0 1 进行了 微生物驱油 数值模 拟的 初步探索， 初步建立了 一维三 相的 微生物数学模型， 用以描述细菌和营养液在油藏中的传输以 及细菌繁殖， 并 对现场生产井进行了预测，为me o r领域的工程设计及评估提供依据。 微生物驰油技术虽有前述的优点， 然而其投资大、 周期长、 风险大，也是事 实。因此， 尽管国内外在微生物采油领域己进行了大量的室内及矿场试验。 但总 体上还是较为简单的单井吞吐等技术应用多，而整套区块驱替试验少。 微生物 驱油技术的潜力还未充分发挥出来， 微生物驱油机理的研究普遍滞后，因此， 矿场应用效果有相当的不确定性，难以充分发挥其理论指导和技术支持的作用。 南开大学硕士研究生毕业 学位) 论文 万 7 乡 、国内的 微生物驱油机理研究与国 外差距很大，目 前基本处于起步阶段， 前言 定性认识和推测描述， 微生物驱油室内实验与实际情况相比模拟程度较低。 偏于 因此 国 内 葛 待 力 口 强 微 生 物 马 区 油 机 理 等 基 础 理 论 研 究 。 ( 4 ) 选题意义 作为国家“ 九五” 攻关项目“ 微生物驱油技术探讨” 承担、 参与者之一的大 港油田和南开大学， 确定了官 6 9 区块微生物驱实验计划。 官 6 9 区块地层温度高 ( 7 3 -c ，己达美国微生物采油标准上限7 5 0c ) ，含蜡量高 ( 2 5 % ) ，含胶量高( 2 5 % ) . 这样的油层条件，开发难度大。国内外少见，尤其需要驱油基础理论的指导。同 时，官6 9 区块完整，封闭性强，具备作微生物驱油、易于评价效果的特点，因 此又适合作微生物驱油机理研究的矿场试验， 反过来也可以验证检测微生物驱油 机理研究结果，进一步深化认识。 南开大学硕士研究生毕业 ( 学位)论文材料和方法 材料与方法 一、材料 菌种 t 8 0 和t n 2 ，由本室菌种和大港油田 地层水样中选出。 原油 大港油田提供， 量均为2 5 % 左右。 地层水 山大港油田提供， 为官 6 9 - 8区块原油，粘度 9 2 m p a . s 凝固点4 6 0c，蜡胶含 为官 6 9 一 8 区块地层水， 离子类型: 含量 ( m g / 1 ) : 4 、主要试剂2 8 -3 4 . na + k+ 6 0 7 5 4 2 . 4 3 1 m g 2 + c a 2 1 8 7 2 9 8 其离子类型和含量见表: 5 0 4 2 - h c o , 9 8 7 4 3 7 4 1 9 ( i )铝酸按一 高氯酸显色剂 ( 磷酸a v 显色剂，棕黑色) 配制: 0 . 5 g 铝酸钱溶于5 m l 水中， 加入1 .5 m 1 2 5 % 盐酸和2 . 5 m l 7 o 高氯酸， 冷至室温后溶液用丙酮调至 5 0 m l 。使用前保留一天。 喷洒后处理: 远红外灯( 3 0 c m远) 下2 m i n ， 再在长波u v光下7 m in 或1 1 0 c, 5 -1 o mi n o ( 2 )苯酚一 硫酸显色剂 糖和糖脂显色剂，棕色) 配制:3 g 苯酚和5 m l 浓硫酸溶于9 5 m 1 乙醇中。 喷洒后处理:1 1 0 0c, 5 - - 1 o m i n a ( 3 ) 碘蒸汽 ( 脂类通用检测试剂， 黄色) : 碘品体置一密闭容器中， 待有肉眼可见蒸汽出 现， 将层析谱放入3 - 5 m i n( 视碘蒸汽饱和程度而定) 。取出 后置室温下，空气中 会逐渐褪色。 ( 4 ) 0 .5 % m三酮丙酮溶液 脂肤显色剂，红色) :加0 .5 g w三酮到 1 0 0 m l 无水 丙酮溶液中。喷洒后处理:1 0 0 0c , 5 - - 1 o m in a ( 5 )薄层层析用展开剂 第一展开剂:石油醚:乙醚:醋酸 ( 8 0 : 2 0 : 1 , v l v l y ) 第二展开剂:氯仿:甲醇:水 ( 6 5 1 1 5 1 2 , v l v l v ) 5 ,培养基 ( 1 )肉汤培养基 ( %)牛肉膏 0 .4蛋白 脉 1 n a c l 0 .5 南开大学硕j 一 研究生毕业 学位) 论文材料和方法 ( 2 ) ( 3 ) 营养琼脂培养基 基础培养基 ( %) 肉汤培养基+ 1 8 %琼脂 液蜡或原油.o bragn a2h p0 4 0 .0 2 0 . 0 0 1 0 . 0 3 0 . 1 n a n 0 3 0 .2 f e s 04 0 . 0 0 1 酵母粉 0 .0 5 p h 7 . 2 以上都在1 2 1 灭菌3 0 m i n o 、仪器与设备 z f - i 型三用紫外分析仪 界面张力仪 n d j - 7 9 型旋转式粘度计 旋转薄膜蒸发器 ( z f q - 1 o l ) 7 2 1 分光光度计 水浴振荡器 微量注射器 ( 1 u 1 ) 高速离心机 t g l - 1 6 型台式离心机 真空冷冻干燥器 光学显微镜 电子显微镜 笔式酸度计 a n a s t a r色谱工作站 s h i m a d z u g c - 7 a气相色谱仪 凝固点测定仪 磁力搅拌器 上海顾村电光仪器厂 承德市材料实验机厂 同济大学机电厂 天津玻璃仪器厂 上海第三分析仪器厂 常州国华电器有限公司 上海医用激光仪器厂 美国b e c k m a n j 2 - m c 上海安亭实验设备厂 美国 l a b c o n c o 日 本 o l y m p u s p h i l i p s e m4 0 0 - s t 葡萄牙h a n n a 公司 美国b e c k m a n 日本岛津 天津分析玻璃仪器厂 常州国华电器有限公司 二、方法 1 ,乳化分散试验 2 5 0 m 1 三角瓶， 每瓶装i o o m i 无机盐培养基和2 g 脱水原油， 1 2 1 灭菌3 0 m i n _ _ 一- 南开大 学硕 卜 研究生毕 业 学位)论文材料和方法 接种量1 0 %0 7 3 下密封， 油浴振荡培养7 天。 室温静置冷却，肉眼观察乳化分 散效果，分为 “ 1 一 ”到 “ 4 + ” 八个等级，以不挂壁、颗粒细小均匀、振荡能形成 均匀悬浊液且呈墨汁状者为最佳 ( 4 + ) , 其水相测p h值、 表面张力， 油相测原油降 解率( 见后) 。 2 、降粘降凝试验 2 5 0 m . 三角瓶， 每瓶装3 0 m l 无机盐培养基和4 0 g 脱水原油， 1 2 1 灭菌3 0 m in , 接种量每瓶3 0 m 1 . 7 3 下密封油浴振荡培养7 天。室温静置冷却后放4 冰箱， 油 层彻 底凝固后 取出脱 水， 脱水 三次， 油 相在 5 0 下 测粘 度， 按文献2 11 测凝固 点。 3 、高温菌的筛选与驯化 初筛 营养琼脂平板7 3 培养筛选， 再用以 原油为碳源的无机盐培养基 7 3 油 浴震荡培养，作乳化分散实验。 乳化分散和降凝降粘实验， 7 3 油浴 震荡培养。 筛 复1|亨 最优菌t 8 0 和t n 2 反复 接种液蜡无机盐培养基， 7 3 驯 化扩增。 4 , 菌 种 对 地 层 条 件 的 适 应 性 w mi 合 配 伍 性 实 验 ) ( 1 ) 分别用地层水和蒸馏水配制液蜡基础培养基， 7 3 培养4 天，比 较生长情 况。 ( 2 ) 分别用地层水和蒸馏水配制无机盐培养基，以 原油为唯一碳源， 7 3 下作 乳化分散试验，并测原油降解率。( 注:凡地层水配制时，均不灭菌，以免地层 水中的微生物亦被杀死) 5 、种子培养基的 优化 使用营养琼脂平板菌落计数法， 由单因子实验选出最佳组合， 再取四因子二 水 平 进 行正 交 实 验， 经 验 证 后 确定 优 化 培 养基 组 成。 正 交实 验表 头 设计 为l s ( 2 、 , 南开大学硕士研究生毕业 ( 学位)论文材料和方法 6 ,温度对菌种生长的影响 ( i ) 菌种生长温度范围: ( 2 ) 不同 温度下生长曲 线; ( 3 ) 生长温度曲 线;( 4 ) 耐低 温性能。 营养琼脂平板划线法接种。在不同温度下培养，观察生长情况; 使用营养琼脂平板菌落计数法。作6 0 0c , 6 5 0c , 7 3 下的生长曲线; 使用营养琼脂平板菌落计数法。分别于5 5 0c , 6 0 0c , 6 5 0c , 7 0 0c , 7 3 0c , 7 5 、7 8 下生长两天，测菌浓，作生长温度曲线; 使用营养琼脂平板菌落计数法。 将原菌液置冰箱冷冻 一 加)1 天、 2 天、 3 天、4天，测菌浓。 7 , 菌 种 鉴 定 2 2 . 2 3 . 2 4 1 据伯杰氏 手册 ( 第八 版) 等， 就t n 2 , t 8 0 各项特性进行实验， 确定其分类 地位，鉴定到属。 8 、原 油降 解率 侧定 2 11 精称2 . 0 0 g 脱水原油做乳化分散实验， 发酵液过滤， 用一定量正己 烷收集全 部未降解原油，适当稀释，2 5 4 n m下测o d值，以未上摇床的空白 对照为标准， 计算残余油量，进而计算原油降解率。 9 ,菌种性能评价及其最佳组合的确定 在保证各瓶 空白对照除外) 接种后菌浓一致的前提下， 以原油为唯一碳源， 使用无机培养基， 按t 8 0 / t n 2 的接种后菌数比 例分别为1 0 0 / 0 , 9 0 / 1 0 , 8 0 / 2 0 , 7 0 / 3 0 , 6 0 / 4 0 , 5 0 / 5 0 , 4 0 / 6 0 , 3 0 / 7 0 , 2 0 / 8 0 , 1 0 / 9 0 , 0 / 1 0 0接种，分别做乳化分散实验 和降粘降凝实验。 由乳化分散实验考察其分散效果、原油降 解率: p h值和表面张力的差异。 由降粘降凝实验考察其粘度、凝固点的差异。 1 0 , t 8 0 , t n : 的生 长比 较 使用优化培养基， 保证接种后总菌浓一致， 6 5 油浴振荡培养 2天，比 较 t 8 0 , t n 2 及最佳组合的生长情况。 1 1 、 代谢产气分 析 采用改进的杜氏小管法，静置、7 3 下培养7天。记录气柱高度以测气体 体积，取样作气相色谱分析以定性。 1 2 、 代谢产酸分析 ( 1 )短链有机酸的分析:取乳化分散后的离心上清液 3 0 m l ，按 3 %比例加入 -. . . . . .州 . . . . . 一一 南开大学硕士研究生毕业 ( 学位) 论文材料和方法 磷酸酸 化并蒸 馏， 蒸出 液用5 % n a o h调p h到 大于 或等于8 .0 ， 冷冻 干燥后用少 许盐酸酸化， 取样做气相色谱。 其定性用标准短链有机酸色谱图， 定量用外标法 ( 2 )长链脂肪酸的分析阪 取乳化分散后的离心上清液2 0 m 1 ， 用5 0/ o n a o h调p h到大于或等于8 .0 , 真 空冷冻干燥后用 1 0 %甲酸溶液 1 . 8 m 1 冲洗，移至刻度试管，再加 9 5 %乙醇 4 m 1 分两次冲洗，亦移至刻度试管。混合，取样做气相色谱分析。 1 3 、 代谢产表面活性剂分析1 7 - 7 i ; ( 1 ) 表面活性剂提取方法的确定 乳化分: 9 后发醉液过是 it ,油液测表面张力 毒 离心取上清夜 上汾夜 器2 锡豁黔r 小 ne : a合 舞 努 去 有机相 水相 布 n$ !, 3l1 黔o ( 2 )表面活性剂的分析 粗产物的定量测定: 将旋转薄膜蒸发后的干产物用氧仿溶解， 移至己 称重的 小瓶中，称重。 定性分析:薄层层析法。采用两步展开法，先用石油醚:乙醚:醋酸 ( 8 0 : 2 0 : 1 ) 展开， 前沿离薄层顶端l c m左右处停止， 再用氯仿:甲 醇: 水 ( 6 5 : 1 5 : 2 , v nn) 展开， 前沿过薄板长度的一半距离时取出。 u v下观察， 再分别用碘 蒸汽、苯酚一 硫酸、铝兰试剂、0 .5 %荀三酮丙酮溶液、铝酸钱一 高氯酸溶液显色， 记录并照相。 1 4 ,徽生物对原油的降解作用分析 南开大学硕士研究生毕 业 ( 学位)论文材料和方法 从供测定原油降解率用的一定量正己烷收集液 ( 尚未稀释，混匀)中取4 m 1 到离心管，使下己烷挥发干净，滴加少许c s 2 溶解，取样做g c ，考察微生物对 原油的作用造成的原油的成分变化规律。 1 5 , 微生物代谢产物及对原油作用的动态分析 以原油为唯一碳源， 7 3 油浴振荡培养时间分别为5 d , 1 0 d , 1 5 d , 2 0 d 的四 组乳化分散实验和四 组降粘实验， 每一组设 t 8 0 , t 8 0 / t n 2 ( 6 0 1 4 0 ) , t n 2 , c k 四个样品，同时分别设一灭菌 ( 室温保存) 但不上摇床的对照。 1 6 、徽生物驱油物理模拟实验 川微生物在多孔介质中的生长与运移实验 a , 微生物在多孔介质中的生长试验 分两组进行。 第一组做摇床实验， 取混合菌液， 置于四个锥性瓶中， 其中两 个放入油井砂，以模拟多孔介质。锥型瓶和油井砂均经灭菌处理。密封，7 3恒 温水浴摇床振荡， 每天取样测菌浓， 做生长曲线。 第二组往模型中注入混合菌液， 密封， 7 3 恒温箱中1 4 d 后恢复水驱时， 从模型出口 端取样测菌浓， 观察混合菌 在多孔介质中生长情况。 b , 微生物在多孔介质中的运移实验 用钢管制作模型，油井砂均匀加入 1 5 % p v束缚水和2 5 % p v剩余油， 填充 加入钢管制成模型。抽空饱和官6 9断块地层水后，接入驱替流程。用混合菌驱 替。驱替速度5 m / d 和2 0 m / d ，模型出口 端取样测菌浓，研究混合菌在多孔介质 中的运移规律。 ( 2 )微生物提高采收率实验 模拟官6 9 断块油藏条件，采用水驱、微生物驱对比的方法进行，岩芯模型 在抽空饱和水，测定孔隙体积后用油驱水的方法饱和油，建好原始含油饱和度， 再进行三组驱替实验:水驱实验 ( 累积注入水量达 5 p v , p v指模型孔隙体积) ; 微生物驱实验 ( 先注入 i p v混合菌，7 3 下放置 7 d , 1 4 d ，让混合菌在模型多孔 介质中生长繁殖， 与剩余油作用， 再恢复水驱4 p v ) ; 模拟官6 9 断块开发现状的 微生物驱实验 ( 先注水1 p v ， 使其含水比达到官6 9 断块目 前含水比，再转注混 合菌1 p v , 7 3 下放置7 d ，最后恢复水驱3 p v ， 水驱， 注菌液， 再水驱。累积驱 替量达5 p v ) 。每一组都计量产出油量，计算采油率。 1 7 ,徽生物驱油矿场试验 - - - - - - - - - - - - 南开大学硕士研究生毕业 ( 学位) 论文材料和方法 1 、官6 9 断块油藏条件 大港油田官 6 9断块温度和盐度相对较高， 水采油后期。其含油层位于下第三系砂河街组， 原油性质较差，目 前已进入高含 油藏埋深 1 8 0 1 .3 - 1 9 6 0 m，油层 平均温度7 3 0c ， 产出水矿化度 1 6 7 9 0 m g / l ， 地面脱气原油密度0 . 8 8 g / c m 3 ， 含胶质 沥青2 4 . 8 % , 5 0 下原油粘度 9 2 m p a . s ，含蜡2 4 . 5 % , 凝固点4 2 .4 c o 2 、矿场试脸施工方案 试验在官 6 9断块 6 9 - 1 9井进行，分油套环形空间处理和油井近井地带处理 两部分。 其中前者处理3 次， 后者处理 1 次。 油套环形空间处理: 单次用原液菌 量 为0 .5 t ， 配以2 % k c l 溶 液 为 培 养 液1 .2 滋 3 ; 处 理 后 关 井3 天， 使 菌 作 用 原 油。 开井生产后工作制度不变。近井地带处理:井底处理半径约2 m，菌用量 5 t ，营 养液5 1 t ， 施工后关井8 天。开井生产后工作制度不变。 3 ,踪检侧指标 i )注入菌菌体浓度和产出液菌浓; 2 )处理前后产油量、产出液综合含水百分量; 3 )处理前后原油含蜡量、含胶量变化。 南开大学硕士研究生毕业 ( 学位)论文结果与讨论 结果与讨论 一、嗜热菌的筛选与驯化 1 . 初筛 经7 3 乳化分散实 验初筛， 从3 6 株菌中 选出8 株优秀菌株 见表1 - 1 ) 表1 - 1菌株初筛 分散效果i 菌种分散效果 一+ 菌种 t1 3 - 9 8 t8 0 t n 2 t1 5 2 6 + 料+什 复筛 经7 3 乳化分散实 验和降粘降凝实验复筛， 1 - 2 ) 表1 - 2菌株复筛 菌种发酵液 p h值发酵液表面张力 选出两株最佳菌t n 2 和t 8 0 ( 见 t1 3 - 9 8 t8 0 t n 2 t1 5 2 6 t2 - 1 1 t4 01 t1 1 8 t4 n ck 粘度 7 4 . 0 71 . 1 6 9 . 5 7 4 . 0