一種石油內(nèi)源微生物激活體系及其篩選方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及石油開采領(lǐng)域，具體涉及一種石油內(nèi)源微生物激活體系及其篩選方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供一種石油內(nèi)源微生物激活體系，包含無機(jī)鹽溶液和激活劑，其中，激活劑包括碳源、磷源和氮源激活劑，所述碳源激活劑包括糖蜜，所述磷源激活劑包括k2hpo4，所述氮源激活劑選自NaN03、NH4C1或NH4N03的一種或一種以上；還提供一種石油內(nèi)源微生物激活體系的篩選方法，包括以下步驟：（1)使用無機(jī)鹽溶液模擬地層水，用單因素實(shí)驗(yàn)篩選激活劑組分及濃度范圍；（2)用Plackett-Burman、爬坡實(shí)驗(yàn)、CCD實(shí)驗(yàn)篩選出激活劑中各重要組分及其最佳濃度；還提供石油內(nèi)源微生物激活體系在石油降解、石油開采領(lǐng)域中的應(yīng)用；本發(fā)明的激活體系低廉高效，篩選方法簡單快捷，可有效提高石油采收率。
【專利說明】一種石油內(nèi)源微生物激活體系及其篩選方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油開采領(lǐng)域，尤其是油藏內(nèi)源微生物的激活領(lǐng)域，具體涉及一種石 油內(nèi)源微生物激活體系及其篩選方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 油藏中內(nèi)源微生物在種類和數(shù)量可能并不多，主要是由于地層中營養(yǎng)的限制，如 果提供適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)，可激活這些內(nèi)源微生物，并在油藏中大量繁殖。江漢石油學(xué)院研究認(rèn) 為，微生物一般都需要含磷化合物（如各種有機(jī)和無機(jī)磷酸鹽）、含氮化合物(如氯化銨之 類的含銨化合物、硝酸鉀之類的硝酸鹽以及氨基酸和肽之類的有機(jī)氮）、含碳化合物（如脂 肪、蛋白質(zhì)、簡單的碳水化合物和復(fù)雜的碳水化合物）、硫、氫、維生素、CO2和各種微量元素 等，而地層中一般會(huì)缺乏這些營養(yǎng)物中的一種或幾種。
[0003] 內(nèi)源微生物驅(qū)油技術(shù)就是通過注入激活劑來激活油藏內(nèi)部的有益微生物，一方面 利用微生物菌體本身對原油的直接作用，改善原油物性，改善原油的流動(dòng)性；另一方面利用 微生物在油藏中的代謝作用及代謝產(chǎn)物（如生物表面活性、生物氣、生物聚合物、有機(jī)酸及 有機(jī)溶劑等），來提高原油采收率。
[0004] 微生物能產(chǎn)生表面活性物質(zhì)，即生物表面活性劑，生物表面活性劑是具有表面活 性的兩性化合物，與化學(xué)合成的表面活性劑相似，它們除具有降低表面張力、穩(wěn)定乳化液和 發(fā)泡等特性外，還具有一般化學(xué)合成表面活性劑所不具備特性，如：無毒、能生物降解等待 性，因而有利于環(huán)境保護(hù)。
[0005] 微生物還可產(chǎn)生類似于醇、醛或酮類物質(zhì)，這些物質(zhì)相當(dāng)于有機(jī)溶劑，可溶解一些 析出的原油組份。細(xì)菌產(chǎn)生的溶劑一般為低分子醇、酮，它們在微乳化中作為典型的助表面 活性劑；在一定條件下，醇和酮還能降低表面張力和界面張力（IFT)，促進(jìn)乳化，并有助于 微乳液的穩(wěn)定。
[0006] 程海鷹等通過投加玉米漿為碳源，加入KNO3為氮源，可有效激活原油中微生物生 長，油田現(xiàn)場應(yīng)用可提高殘油采收率6%以上。
[0007] 袁書文模擬勝利油田中一區(qū)的油藏環(huán)境溫度和壓力，考察了碳源，如葡萄糖，淀粉 水解液，全面淀粉等，均能有效激活油藏內(nèi)源微生物群落生長，溶氧有利于提高微生物表活 物質(zhì)的含量，從而降低表面張力，提高油水乳化能力。
[0008] 申請?zhí)枮?3111809. 7的發(fā)明中研究模擬特定油藏環(huán)境進(jìn)行激活實(shí)驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)成 情況確定激活劑配方，達(dá)到內(nèi)源微生物驅(qū)油效果。
[0009] 申請?zhí)枮?00910247062. 1的發(fā)明中隨注入水向目標(biāo)油藏注入激活劑、外源菌及 空氣達(dá)到驅(qū)油效果，所述乳化激活劑配方為：l~3wt%。糖蜜、4(T45wt%。長鏈烷烴、磷酸氫二 鉀0· 8?I. 5wt%。、硝酸銨2?5wt%〇。
[0010] 申請?zhí)枮?01010146472.X的發(fā)明中向油藏中注入石油烴降解菌的培養(yǎng)液（溶劑 是水，溶質(zhì)是30g/L的糖蜜，10g/L的尿素，8g/L的磷酸氫二銨，0. 2g/L的酵母膏），達(dá)到 驅(qū)油效果。 toon] 上述現(xiàn)有技術(shù)的引證文件(包括文獻(xiàn)和專利）分別為： 程海鷹，王修林，徐登霆，等.內(nèi)源微生物提高采收率實(shí)驗(yàn)研究[J].石油勘探與 開發(fā)，2006，33(1): 91-95. 袁書文.模擬油藏條件下內(nèi)源微生物菌群變化與驅(qū)油效能研究[D].中國海洋大學(xué)，2011. 一種利用油藏內(nèi)源微生物驅(qū)油的方法，申請?zhí)枺?3111809.7，發(fā)明（設(shè)計(jì))人：汪衛(wèi) 東等. 利用共生繁殖與復(fù)合代謝提高石油采收率的方法及微生物制劑，申請?zhí)枺?200910247062. 1，發(fā)明（設(shè)計(jì)）人：王新民· 一種微生物采油方法，申請?zhí)枺?01010146472.X，發(fā)明（設(shè)計(jì)）人：吳曉磊等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有技術(shù)中存在成本高，培養(yǎng)時(shí)間長，對于激活物質(zhì)配 比不合適，激活物質(zhì)的加入造成環(huán)境污染，一些試劑不易得到或其存放有一定的危險(xiǎn)性等 問題。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方法所涉及激活劑，微生物生長迅速，活性高，能產(chǎn)生表面活 性物質(zhì)，改變石油物性，降低油水界面張力，可以明顯降低稠油的粘度，有利于石油的乳化。 且激活劑可生物降解，無毒性，有利于環(huán)境。
[0014] 本發(fā)明提供一種有效的方法，可以激活原油中的微生物，從而達(dá)到改變石油物性， 提高乳化能力的目的。本方法有效地激活了原油中的假單胞菌屬，芽孢桿菌菌屬等，其中芽 孢桿菌對石油有明顯乳化效果，本方法利用培養(yǎng)基對菌種進(jìn)行分離鈍化，可以有效地保存 菌種。
[0015] 人工培養(yǎng)基對不同微生物富集效果不完全相同，從而導(dǎo)致所培養(yǎng)富集的各種微生 物的相對數(shù)量與實(shí)際環(huán)境中的相對數(shù)量出現(xiàn)偏差，本方法采用PCR-DGGE可以有效的確定 微生物群落的結(jié)構(gòu)組成。
[0016] 該方法工序簡單，適用范圍廣，易操作，不污染環(huán)境，投入費(fèi)用低，無能耗，可用于 微生物采油，特別適用于油田的后期采油，擁有廣泛的應(yīng)用前景。
[0017] 本發(fā)明開發(fā)出這樣一種方法，該方法篩選出針對石油起到影響因素的激活物質(zhì)， 通過配比因子實(shí)驗(yàn)，篩選出最優(yōu)的濃度范圍，組成合適的激活體系，可以成功的激活油藏內(nèi) 源微生物，并且通過這些微生物本身及其代謝作用于油藏，可以有效的提高原油采收率，具 體技術(shù)方案如下： 本發(fā)明提供一種石油內(nèi)源微生物激活體系，包含無機(jī)鹽溶液和激活劑，其中，激活劑包 括碳源、磷源和氮源激活劑，所述碳源激活劑包括糖蜜，所述磷源激活劑包括K2HPO4，所述氮 源激活劑選自NaN03、NH4Cl或NH4NO3的一種或一種以上。
[0018] 優(yōu)選的，上述激活體系中，激活劑包括以下組分（g/L):糖蜜：1?5,K2HPO4 :2飛， NaNO3 :0· 5?2. 5 和NH4Cl:0· 5?4. 5。
[0019] 優(yōu)選的，上述激活體系中，激活劑包括以下組分（g/L):糖蜜：1飛，K2HPO4 :2飛和 NH4NO3 :0· 7-6. 7。
[0020] 優(yōu)選的，上述激活體系中，激活劑包括以下組分（g/L):糖蜜：2~4,K2HPO4 : 3· 32?4· 60 和NH4Cl:2. 54?3· 10。
[0021] 優(yōu)選的，上述激活體系中，所述無機(jī)鹽溶液含有氯化鈉、CaCl2和MgCl2。且其用量 分別根據(jù)地層水的礦化度、鈣離子含量和鎂離子含量確定。
[0022] 本發(fā)明還提供上述激活體系的篩選方法，包括以下步驟： (1)使用無機(jī)鹽溶液模擬地層水，用單因素實(shí)驗(yàn)篩選激活劑組分及濃度范圍；（2)用Plackett-Burman、爬坡實(shí)驗(yàn)、(XD實(shí)驗(yàn)篩選出激活劑中各重要組分及其最佳濃度。
[0023] 優(yōu)選的，上述篩選方法中，模擬地層水的無機(jī)鹽包括氯化鈉、CaCl2和MgCl2，根據(jù) 地層水的礦化度確定氯化鈉的用量，根據(jù)地層水的鈣離子含量確定CaCl2的用量，根據(jù)地層 水的鎂離子含量確定MgCl2的用量。
[0024] 優(yōu)選的，上述篩選方法中，單因素實(shí)驗(yàn)所選碳源選自玉米漿干粉，糖蜜或蔗糖。
[0025] 優(yōu)選的，上述篩選方法中，單因素實(shí)驗(yàn)所選磷源選自Na2HP04、K2HP04或（NH4) 2ΗΡ04。
[0026] 優(yōu)選的，上述篩選方法中，單因素實(shí)驗(yàn)所選氮源選自NaN03、KN03、NH4Cl或NH4NO3中 的一種或一種以上。
[0027] 本發(fā)明還提供根據(jù)上述篩選方法篩選出的激活體系。
[0028] 本發(fā)明還提供上述內(nèi)源微生物激活體系在石油降解和石油開采領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0029] 本發(fā)明篩選出的激活體系可成功激活油藏內(nèi)源微生物，激活后的原油內(nèi)源微生物 由3個(gè)屬增加到8個(gè)屬，其中，芽孢桿菌的含量顯著增加，激活效果明顯，由于芽孢桿菌能消 耗石油中分子量較高的烴類，可降低石油粘度，提高采收率，因此，本發(fā)明在不造成環(huán)境污 染的前提下，提供了一種快捷的激活劑篩選方法及高效的石油內(nèi)源微生物激活體系。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中不同活性發(fā)酵液排油圈大小的效果圖。
[0031] 圖2-a~圖2-f是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中表1中觀察法標(biāo)定原油乳化分散效果標(biāo) 準(zhǔn)的參照圖，其中圖2-a是等級為一的參照圖，圖2-b是等級為-的參照圖，圖2-c是等級 為+的參照圖，圖2-d是等級為++的參照圖，圖2-e是等級為+++的參照圖，圖2-f是等級 為++++的參照圖。
[0032] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例二中爬坡實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。
[0033] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例四中不同類型培養(yǎng)基從原油中分離的細(xì)菌類群組成圖，其 中，1為朽 1fefe桿囷屬，2為希瓦氏囷屬，3為短波單胞囷屬。
[0034] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例四中不同類型培養(yǎng)基從添加激活劑的培養(yǎng)液中分離的細(xì)菌 類群組成圖，其中，1為檸檬酸桿菌屬，4為假單胞菌屬，5為葡糖球菌屬，6為鹽單胞菌屬，7 為腸桿囷屬，8為埃希囷屬，9為拉烏爾囷屬，10為牙抱桿囷屬。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 本發(fā)明中石油內(nèi)源微生物的篩選方法為：（1)使用無機(jī)鹽溶液模擬地層水，用單 因素實(shí)驗(yàn)篩選激活劑組分及濃度范圍；（2)用Plackett-Burman、爬坡實(shí)驗(yàn)、C⑶實(shí)驗(yàn)篩選出 激活劑中各重要組分及其最佳濃度。
[0036] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選篩選方法中，具體實(shí)施方法為： 1.石油乳化考察指標(biāo) (1)菌種生長濃度測定指標(biāo) 在沒有實(shí)際地層水條件下，根據(jù)油田之前測定的地層水中的礦化度及鈣鎂含量，在清 水中添加適量的NaCl、CaCl2、MgCl2用于配置模擬地層水。選取玉米漿干粉、糖蜜或蔗糖為 碳源，Na2HP04、K2HPO4 或（NH4)2HPO4 為磷源，NaN03、KN03、NH4NO3 或NH4Cl為氮源，分別進(jìn)行單 因素實(shí)驗(yàn)。以油藏地層實(shí)際溫度進(jìn)行培養(yǎng)。利用紫外分光光度計(jì)測定0D600,從而確定微生 物的生長情況。
[0037] 測定方法：取ImL培養(yǎng)液樣品，5000r/min，3min離心，去除上清培養(yǎng)基和油層，收 集菌體，用無菌水重懸菌體，再次離心，收集菌體，用ImL無菌水定容，用振蕩器充分振蕩重 懸菌體。將洗滌重懸菌體稀釋三倍于紫外分光光度儀600nm波長下測量OD值，記錄數(shù)據(jù)。
[0038] (2)原油乳化分散效果測定指標(biāo) 微生物代謝過程中產(chǎn)生的表面活性劑可以降低油水界面張力，降低原油粘度，促進(jìn)水 油互溶。因此，微生物對原油的乳化分散是評價(jià)激活劑激活效果的一種快速有效指標(biāo)。
[0039] 檢測方法：在一個(gè)直徑9cm的玻璃平皿中加入200mL蒸餾水，在中心位置加入 200μL由蘇丹紅染紅的液體石蠟，靜置30min，待液體石蠟均勻分布于水面中央后，再在石 蠟中心加入IOyL發(fā)酵液，靜置30s，設(shè)置對照組發(fā)酵液作為陰性對照。如產(chǎn)生排油圈，則證 明培養(yǎng)液中存在生物表面活性物質(zhì)，根據(jù)坐標(biāo)紙測量發(fā)酵液產(chǎn)生排油圈的大小。不同排油 圈活性發(fā)酵液排油圈大小的效果圖如圖1所示。
[0040] (3)表觀指標(biāo) 本試驗(yàn)采用觀察法對發(fā)酵液中原油乳化分散效果進(jìn)行評價(jià)，將原油乳化分散效果分為 "一一"到"++++"六個(gè)等級，標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)如表1，觀察法標(biāo)定原油乳化分散效果標(biāo)準(zhǔn)參照圖如 圖 2_a2_f。
[0041] 表1觀察法標(biāo)定原油乳化分散效果標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)

【權(quán)利要求】
1. 一種石油內(nèi)源微生物激活體系，包含無機(jī)鹽溶液和激活劑，其中，激活劑包括碳源、 磷源和氮源激活劑，所述碳源激活劑包括糖蜜，所述磷源激活劑包括K2HPO4，所述氮源激活 劑選自NaN03、NH4Cl或NH4NO3的一種或一種以上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激活體系，其中，激活劑包括以下組分（g/L):糖蜜：1飛， K2HPO4 :2?5,NaNO3 :0· 5?2. 5 和NH4Cl:0· 5?4. 5。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激活體系，其中，激活劑包括以下組分（g/L):糖蜜：1飛， K2HPO4 :2?5 和NH4NO3 :0· 7-6. 7。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激活體系，其中，激活劑包括以下組分（g/L):糖蜜：2~4， K2HPO4 :3. 32?4. 60 和NH4Cl: 2. 54?3. 10。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的激活體系，其中，所述無機(jī)鹽溶液含有氯化鈉、CaCl2 和MgCl2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的激活體系的篩選方法，包括以下步驟： (1)使用無機(jī)鹽溶液模擬地層水，用單因素實(shí)驗(yàn)篩選激活劑組分及濃度范圍；（2)用Plackett-Burman、爬坡實(shí)驗(yàn)、(XD實(shí)驗(yàn)篩選出激活劑中各重要組分及其最佳濃度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的篩選方法，其中，模擬地層水的無機(jī)鹽包括氯化鈉、CaCl2和MgCl2，根據(jù)地層水的礦化度確定氯化鈉的用量，根據(jù)地層水的鈣離子含量確定CaCl2的用 量，根據(jù)地層水的鎂離子含量確定MgCl2的用量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的篩選方法，其中，單因素實(shí)驗(yàn)所選碳源選自玉米漿干粉， 糖蜜或蔗糖。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6~8任一項(xiàng)所述的篩選方法，其中，單因素實(shí)驗(yàn)所選磷源選自Na2HP04、 K2HPO4 或（NH4) 2ΗΡ04。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6、任一項(xiàng)所述的篩選方法，其中，單因素實(shí)驗(yàn)所選氮源選自NaN03、 KN03、NH4Cl或NH4NO3中的一種或一種以上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6~10任一項(xiàng)所述篩選方法篩選出的激活體系。
12. 權(quán)利要求1飛或權(quán)利要求11任一項(xiàng)所述的內(nèi)源微生物激活體系在石油降解和石油 開采領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【文檔編號】E21B43/22GK104212431SQ201410405697
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月29日
【發(fā)明者】來國莉, 蔚曉燕, 劉曉霞, 池昌橋, 聶勇, 趙雅坤, 李衛(wèi)樂, 吳曉磊 申請人:北京大學(xué)工學(xué)院包頭研究院