專利名稱：用于油藏殘余油氣化開采的菌群構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種厭氧降解菌群的構(gòu)建方法，尤其是涉及用于油藏殘余油氣化開采的菌群及其構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
提高我國油田原油采收率具有戰(zhàn)略意義。石油是國家戰(zhàn)略性資源，近10年來，我國原油消費(fèi)量以年均5. 8%的速度增加，而同期國內(nèi)原油供應(yīng)增長速度僅為1.7%。自1993 年我國成為原油凈進(jìn)口國之后，原油進(jìn)口量逐年增加。據(jù)預(yù)測，到2020年，我國石油的年進(jìn)口需求將超過5億噸，對外依存度將達(dá)到70%，國家將面臨重大經(jīng)濟(jì)安全問題。努力提高油田開發(fā)水平、促進(jìn)油田穩(wěn)產(chǎn)無疑是緩解我國能源短缺局面的有效措施之一。然而，目前我國已開發(fā)的多數(shù)油田已經(jīng)進(jìn)入高含水中后期開發(fā)階段，目前水驅(qū)采收率不高，大量原油還留在地下，即使采用三次采油技術(shù)，預(yù)測最終采收率將不到50%。同時我國絕大多數(shù)油田面臨著開采難度大、成本高、采收率低等難題和巨大壓力。環(huán)境中廣泛存在的石油烴厭氧降解產(chǎn)甲烷的現(xiàn)象為實(shí)現(xiàn)含烴生境生物氣化開采工程化的可能性提供了依據(jù)。飽和烷烴厭氧降解產(chǎn)生甲烷的實(shí)驗(yàn)研究表明，實(shí)驗(yàn)室原油厭氧降解產(chǎn)甲烷過程中石油烴發(fā)生的化學(xué)變化同降解油藏中發(fā)生變化的模式一致。有大量的證據(jù)證明生物甲烷從降解油藏中產(chǎn)生。甲烷和重油被認(rèn)為是同時產(chǎn)生的，都來源于烴降解產(chǎn)甲烷過程。油藏中甲烷氣體同位素較輕表明了生物成因的甲烷要比熱成因的甲烷的比例大，較重的CO2氣體同位素表明生物成因的甲烷來源于二氧化碳還原。油藏中的原油在產(chǎn)甲烷條件下降解這一事實(shí)解釋了全球降解油藏中烴的成分模式以及干氣的聚集。針對地下油藏獨(dú)特的缺氧環(huán)境，利用微生物的作用，將油藏中常規(guī)開采方法難以動用的殘余油就地降解轉(zhuǎn)化為天然氣(甲烷)，再以天然氣的形式開采出來，或者作為戰(zhàn)略資源就地儲備，從而大幅度提高油氣資源的利用效率和開采水平，進(jìn)一步延長油藏的開發(fā)壽命。油藏中的微生物在厭氧環(huán)境中將原油轉(zhuǎn)化為甲烷在理論和實(shí)踐上都具有可行性。石油烴厭氧微生物降解是目前研究的一個重要方向，對油藏殘余油生物氣化開采具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。原油氣化開采就是將油藏視為巨大的生物反應(yīng)器，烴厭氧降解產(chǎn)甲烷過程需要由不同功能菌群共同參與，發(fā)揮協(xié)同作用才能完成。這種協(xié)同作用主要可以分為兩個階段，一是降解階段，即烴降解為小分子有機(jī)物；二是產(chǎn)氣階段，即小分子物質(zhì)最終轉(zhuǎn)化成甲烷。第一階段的降解產(chǎn)物必須由第二階段的微生物不斷移除，反應(yīng)才能持續(xù)進(jìn)行。一般而言，含烴生境中存在豐富多樣的產(chǎn)甲烷菌。其中，高溫油藏中主要是氫營養(yǎng)型的產(chǎn)甲烷菌，乙酸需要通過共生乙酸氧化到氫氣和二氧化碳再通過氫營養(yǎng)型的產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生甲烷。這個觀點(diǎn)同熱力學(xué)預(yù)測的結(jié)果一致，即共生乙酸氧化在高溫情況下熱力學(xué)更可行。在有些低溫環(huán)境中，乙酸營養(yǎng)型的產(chǎn)甲烷菌也占有一定的比例，表明乙酸營養(yǎng)型的產(chǎn)甲烷菌在降解的末端也很重要。然而，在其它的低溫環(huán)境，氫營養(yǎng)型的產(chǎn)甲烷菌仍然占主導(dǎo)。由此可見，該過程的關(guān)鍵是如何構(gòu)建能夠在厭氧環(huán)境下降解烴的菌群。然而，目前尚沒有關(guān)于如何建立用于油藏殘余油氣化開采的菌群及其構(gòu)建方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種夠建在厭氧情況下降解烴產(chǎn)生甲烷的用于油藏殘余油氣化開采的菌群構(gòu)建方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)用于油藏殘余油氣化開采的菌群構(gòu)建方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 (1)采集油藏采油井產(chǎn)出液樣品或被原油污染的活性污泥樣品；( 在所述產(chǎn)出液樣品或活性污泥樣品中加入含烴培養(yǎng)基厭氧富集培養(yǎng)；C3)所得富集培養(yǎng)物轉(zhuǎn)接相同含烴培養(yǎng)基中厭氧培養(yǎng)直到產(chǎn)生甲烷。步驟(2)所述的含烴培養(yǎng)基由混合烷烴30 μ L 100 μ L，NaCl 0. 50g/L, MgCl2 · 6H20 0. 10g/L, CaCl2 · 2H20 0. lOg/L, NH4Cl 0. 25g/L, KH2PO4 0. 20g/L, KC10. 30g/ L，NaHCO3 2. 50g/L, Na2S · 9H20 0. 5g/L以及維生素溶液0. 2 2mL和微量元素溶液0. 1 ImL0所述的混合烷烴為正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷和正二十烷按等體積均勻混合的烷烴。所述的維生素溶液的組成包括維生素B121.0mg/L，生物素20.0mg/L，葉酸 20. Omg/L,煙堿酸 50. Omg/L, D-Ca-泛酸酯 50. 0mg/L, ρ-氨基苯酸 50. 0mg/L,維生素 B6-鹽酸 100. 0mg/L,核黃素 50. 0mg/L,維生素 Bl-鹽酸(2H20) 50. 0mg/L，硫辛酸 50. 0mg/L。所述的微量元素溶液的組成包括=CoCl2 · 6H20 0. 50g/L, CuCl2 · 2H20 0. IOg/ L, FeCl2 · 4H20 7. 50g/L, H3BO3 1. OOg/L, MnCl2 · 4H20 0. 50g/L, Na2MoO4 · 2H20 0. lOg/L, NiCl2 · 6H20 0. lOg/L, ZnCl2 · 6H20 0. 50g/L。步驟O)中所述的富集培養(yǎng)時含烴培養(yǎng)基及培養(yǎng)瓶剩余空間須完全除氧。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法能夠充分利用油藏中的微生物，通過定向富集獲得適應(yīng)油藏環(huán)境條件的厭氧降解烴產(chǎn)甲烷菌群，克服了傳統(tǒng)的人為組合菌群方法的偏差性和片面性，為油藏殘余油氣化開采奠定基礎(chǔ)，所構(gòu)建的菌群能夠在厭氧情況下降解烴產(chǎn)生甲焼。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1 樣品來源于華北油田某油井產(chǎn)出液，其油藏溫度38°C。由混合烷烴30yL(正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷和正二十烷按等體積均勻混合)、維生素溶液 0. 2mL(維生素 B121. 0mg/L,生物素 20. 0mg/L,葉酸 20. 0mg/L,煙堿酸 50. 0mg/L, D-Ca-泛酸酯50. 0mg/L, ρ-氨基苯酸50. 0mg/L,維生素B6-鹽酸100. 0mg/L,核黃素50. 0mg/L, 維生素Bl-鹽酸(2H20) 50. 0mg/L，硫辛酸50. 0mg/L)和微量元素溶液0. ImL(CoCl2 · 6H20 0. 50g/L, CuCl2 · 2H20 0. 10g/L, FeCl2 · 4H20 7. 50g/L, H3BO3 1. OOg/L, MnCl2 · 4H20 0. 50g/ L, Na2MoO4 · 2H20 0. lOg/L, NiCl2 · 6H20 0. lOg/L, ZnCl2 · 6H20 0. 50g/L)及無機(jī)鹽溶液 45mL (NaClO. 50g/L, MgCl2 · 6H20 0. lOg/L, CaCl2 · 2H20 0. lOg/L, NH4Cl 0. 25g/L, KH2PO40. 20g/L, KC10. 30g/L, NaHCO3 2. 50g/L, Na2S · 9H20 0. 5g/L)組成培養(yǎng)基，裝入到 120mL 血
清瓶中，滅菌后接種油井產(chǎn)出液4. 5mL，38°C培養(yǎng)。該油井產(chǎn)出液在接種到產(chǎn)甲烷富集培養(yǎng)基中經(jīng)過1年的厭氧培養(yǎng)后產(chǎn)生了大量的甲烷，轉(zhuǎn)接培養(yǎng)后甲烷的產(chǎn)量增加，經(jīng)過356天的厭氧培養(yǎng)，IL培養(yǎng)基產(chǎn)生1500 μ L甲烷。產(chǎn)甲烷菌群中細(xì)菌菌系構(gòu)成見表1，古菌構(gòu)成見表 2。實(shí)施例2樣品來源于新疆油田某油井產(chǎn)出液，其油藏溫度32°C。由混合烷烴70 μ L (正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷和正二十烷按等體積均勻混合)、維生素溶液 0. 2mL(維生素 B121. Omg/L,生物素 20. Omg/L,葉酸 20. Omg/L,煙堿酸 50. Omg/L, D-Ca-泛酸酯50. Omg/L, ρ-氨基苯酸50. Omg/L,維生素B6-鹽酸100. Omg/L,核黃素50. Omg/L, 維生素Bl-鹽酸(2H20) 50. Omg/L，硫辛酸50. Omg/L)和微量元素溶液0. ImL (CoCl2 · 6H20 0. 50g/L, CuCl2 · 2H20 0. 10g/L, FeCl2 · 4H20 7. 50g/L, H3BO3 1. OOg/L, MnCl2 · 4H20 0. 50g/ L, Na2MoO4 · 2H20 0. lOg/L, NiCl2 · 6H20 0. lOg/L, ZnCl2 · 6H20 0. 50g/L)及無機(jī)鹽溶液 45mL (NaClO. 50g/L, MgCl2 · 6H20 0. lOg/L, CaCl2 · 2H20 0. lOg/L, NH4Cl 0. 25g/L, KH2PO4 0. 20g/L, KC10. 30g/L, NaHCO3 2. 50g/L, Na2S · 9H20 0. 5g/L)組成培養(yǎng)基，裝入到 120mL 血清瓶中，滅菌后接種油井產(chǎn)出液4. 5mL，32°C培養(yǎng)。該油井產(chǎn)出液在接種到產(chǎn)甲烷富集培養(yǎng)基中經(jīng)過厭氧培養(yǎng)后產(chǎn)生了大量的甲烷，轉(zhuǎn)接2次培養(yǎng)后甲烷的產(chǎn)量增加，經(jīng)過215天的厭氧培養(yǎng)，IL培養(yǎng)基產(chǎn)生1130 μ L甲烷。產(chǎn)甲烷菌群中細(xì)菌菌系構(gòu)成見表1，古菌構(gòu)成見表2。實(shí)施例3樣品來源于勝利油田某油井產(chǎn)出液，其油藏溫度60°C。由混合烷烴IOOyL(正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷和正二十烷按等體積均勻混合)、維生素溶液 0. 2mL(維生素 B121. 0mg/L,生物素 20. 0mg/L,葉酸 20. 0mg/L,煙堿酸 50. 0mg/L, D-Ca-泛酸酯50. 0mg/L, ρ-氨基苯酸50. 0mg/L,維生素B6-鹽酸100. Omg/L,核黃素50. Omg/ L，維生素Bl-鹽酸QH2O) 50. Omg/L，硫辛酸50. Omg/L)和微量元素溶液0. ImL (CoCl2 · 6H20 0. 50g/L, CuCl2 · 2H20 0. 10g/L, FeCl2 · 4H20 7. 50g/L, H3BO3 1. OOg/L, MnCl2 · 4H20 0. 50g/ L, Na2MoO4 · 2H20 0. lOg/L, NiCl2 · 6H20 0. lOg/L, ZnCl2 · 6H20 0. 50g/L)及無機(jī)鹽溶液 45mL (NaClO. 50g/L, MgCl2 · 6H20 0. lOg/L, CaCl2 · 2H20 0. lOg/L, NH4Cl 0. 25g/L, KH2PO4 0. 20g/L, KC10. 30g/L, NaHCO3 2. 50g/L, Na2S · 9H20 0. 5g/L)組成培養(yǎng)基，裝入到 120mL 血清瓶中，滅菌后接種油井產(chǎn)出液4. 5mL，60°C培養(yǎng)。該油井產(chǎn)出液在接種到產(chǎn)甲烷富集培養(yǎng)基中經(jīng)過厭氧培養(yǎng)后產(chǎn)生了大量的甲烷，轉(zhuǎn)接2次培養(yǎng)后甲烷的產(chǎn)量增加，經(jīng)過232天的厭氧培養(yǎng)，IL培養(yǎng)基產(chǎn)生1440 μ L甲烷。產(chǎn)甲烷菌群中細(xì)菌菌系構(gòu)成見表1，古菌構(gòu)成見表2。實(shí)施例4樣品來源于上海某煉油廠污水罐活性污泥。由混合烷烴50μ L(正十五烷、 正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷和正二十烷按等體積均勻混合)、維生素溶液 0. 2mL(維生素 B121. 0mg/L,生物素 20. 0mg/L,葉酸 20. 0mg/L,煙堿酸 50. 0mg/L, D-Ca-泛酸酯50. Omg/L, ρ-氨基苯酸50. Omg/L,維生素B6-鹽酸100. Omg/L,核黃素50. Omg/L, 維生素Bl-鹽酸(2H20) 50. Omg/L，硫辛酸50. Omg/L)和微量元素溶液0. ImL(CoCl2 · 6H20 0. 50g/L, CuCl2 · 2H20 0. 10g/L, FeCl2 · 4H20 7. 50g/L, H3BO3 1. OOg/L, MnCl2 · 4H20 0. 50g/ L, Na2MoO4 · 2H20 0. lOg/L, NiCl2 · 6H200. lOg/L, ZnCl2 · 6H20 0. 50g/L)及無機(jī)鹽溶液45mL (NaClO. 50g/L, MgCl2 · 6Η200· 10g/L, CaCl2 · 2H20 0. lOg/L, NH4Cl 0. 25g/L, KH2PO4 0. 20g/L, KC10. 30g/L, NaHCO3 2. 50g/L, Na2S · 9H20 0. 5g/L)組成培養(yǎng)基，裝入到 120mL 血
清瓶中，滅菌后接種油井產(chǎn)出液4. 5mL，37°C培養(yǎng)?；钚晕勰嘣诮臃N到產(chǎn)甲烷富集培養(yǎng)基中經(jīng)過厭氧培養(yǎng)后產(chǎn)生了大量的甲烷，經(jīng)3次轉(zhuǎn)接培養(yǎng)后甲烷的產(chǎn)量增加，第三次轉(zhuǎn)接培養(yǎng)， IL培養(yǎng)基產(chǎn)生IOSOyL甲烷。產(chǎn)甲烷菌群中細(xì)菌菌系構(gòu)成見表1，古菌構(gòu)成見表2。
表1實(shí)施例1 4產(chǎn)甲烷菌群中細(xì)菌組成百分比
權(quán)利要求
1.用于油藏殘余油氣化開采的菌群構(gòu)建方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1) 采集油藏采油井產(chǎn)出液樣品或被原油污染的活性污泥樣品；( 在所述產(chǎn)出液樣品或活性污泥樣品中加入含烴培養(yǎng)基厭氧富集培養(yǎng)；C3)所得富集培養(yǎng)物轉(zhuǎn)接相同含烴培養(yǎng)基中厭氧培養(yǎng)直到產(chǎn)生甲烷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于油藏殘余油氣化開采的菌群構(gòu)建方法，其特征在于，步驟(2)所述的含烴培養(yǎng)基由混合烷烴30 μ L 100 μ L，NaCl 0. 50g/L, MgCl2 · 6H20 0. IOg/ L, CaCl2 · 2H20 0. lOg/L, NH4Cl 0. 25g/L, KH2PO4 0. 20g/L, KC10. 30g/L, NaHCO3 2. 50g/L, Na2S · 9H20 0. 5g/L以及維生素溶液0. 2 2mL和微量元素溶液0. 1 lmL。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于油藏殘余油氣化開采的菌群構(gòu)建方法，其特征在于，所述的混合烷烴為正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷和正二十烷按等體積均勻混合的烷烴。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于油藏殘余油氣化開采的菌群構(gòu)建方法，其特征在于，所述的維生素溶液的組成包括維生素B12 1. Omg/L,生物素20. Omg/L,葉酸20. 0mg/L,煙堿酸 50. 0mg/L, D-Ca-泛酸酯 50. 0mg/L, ρ-氨基苯酸 50. 0mg/L,維生素 B6-鹽酸 100. 0mg/L, 核黃素 50. 0mg/L,維生素 Bl-鹽酸 QH2O) 50. 0mg/L，硫辛酸 50. 0mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于油藏殘余油氣化開采的菌群構(gòu)建方法，其特征在于，所述的微量元素溶液的組成包括=CoCl2 · 6H20 0. 50g/L, CuCl2 · 2H20 0. 10g/L, FeCl2 · 4H20 7. 50g/L, H3BO3 1. OOg/L, MnCl2 ·4Η20 0. 50g/L, Na2MoO4 ‘ 2H20 0. lOg/L, NiCl2 · 6H20 0. IOg/ L, ZnCl2 · 6H20 0. 50g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于油藏殘余油氣化開采的菌群構(gòu)建方法，其特征在于，步驟O)中所述的富集培養(yǎng)時含烴培養(yǎng)基及培養(yǎng)瓶剩余空間須完全除氧。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于油藏殘余油氣化開采的菌群構(gòu)建方法，該方法包括如下步驟(1)采集油藏采油井產(chǎn)出液樣品或被原油污染的活性污泥樣品；(2)在所述產(chǎn)出液樣品或活性污泥樣品中加入含烴培養(yǎng)基厭氧富集培養(yǎng)；(3)所得富集培養(yǎng)物轉(zhuǎn)接相同含烴培養(yǎng)基中厭氧培養(yǎng)直到產(chǎn)生甲烷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法能夠充分利用油藏中的微生物，通過定向富集獲得適應(yīng)油藏環(huán)境條件的厭氧降解烴產(chǎn)甲烷菌群，克服了傳統(tǒng)的人為組合菌群方法的偏差性和片面性，為油藏殘余油氣化開采奠定基礎(chǔ)。
文檔編號C09K8/582GK102329768SQ20111027864
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者劉金峰, 周蕾, 李凱平, 楊世忠, 牟伯中, 王立影 申請人:華東理工大學(xué)