一種微生物驅油菌種的篩選分離方法
2024-04-07 02:03:05 2
專利名稱：一種微生物驅油菌種的篩選分離方法
技術領域：
本發明屬於一種微生物驅油菌種的培育方法，具體地說涉及一種以烴類為碳源的微生物驅油菌種的培育方法。
用微生物提高石油採收率(MEOR)可提供一種新的增油措施。實踐證明，微生物採油的主要特點是成本低、適應性強、施工方便、不汙染環境。MEOR法的基礎就是在於通過營養劑的供應控制微生物的個體、大小、增殖速度及生化活性，因而用MEOR法對油藏進行處理，以便使殘餘油成為可動與可採。但MEOR法採用的菌種為好氧與兼性菌的復配，且營養物是碳水化合物(糖蜜)，這種方法的主要問題是，菌種與油藏的還原環境不配伍，而且營養物糖蜜價格貴，來源少，無法滿足提高採收率的需要。
由於上述原因，如何篩選分離以烴類為唯一碳源，並適應油藏厭氣環境的菌種，是人們正在努力解決的問題。
為實現上述目的，本發明提供的一種微生物驅油菌種的篩選分離方法包括以下步驟(1)樣品採集用無菌取樣瓶採集油田生產井中的油水混合液或回注的汙水樣，放入35-60℃的恆溫箱中恆溫0.5-1.5小時恆溫箱中待用；
(2)增菌培養在厭氧條件下將樣品接種於無機鹽培養基中培養，搖床溫度35-45℃，轉速100-150rpm，培養時間7-15天，同時做一不加菌的空白對照，選擇菌數比增加者進行繼續培養；(3)菌種純化將增菌的培養液用接種針沾少許，在以原油為唯一碳源的選擇性固體培養基上劃線，放入厭氧工作站或乾燥器中培養3-5天，挑取不同形態的單菌落在牛肉膏固體培養基上劃線純化，將純化菌落接至以原油為唯一碳源的液體培養基內進行厭氧培養，將純化的菌落移接斜面培養基中；(4)分離篩選在厭氧瓶中裝入復配的培養基及原油，原油加入量為培養基體積比的4％，經高溫滅菌後接種培養，培養條件為搖床溫度35-60℃，轉速100-150rpm，培養時間7-15天，選擇可以乳化原油的菌種作平行實驗，進一步選擇平行實驗中原油均乳化的菌種；(5)性能檢測經分離篩選的菌種進行下面各項指標的檢測①菌種的耐溫性實驗；②菌種對原油組分的作用；③菌種對原油粘度的影響；④發酵液中活性物有機酸的含量；⑤發酵液油水界面張力的變化；⑥營養物對菌種生長的影響；⑦菌種的驅油效果評價；⑧菌種的擴大發酵實驗。
圖5菌種YT7作用後原油色-質譜曲線圖；圖6細菌生長曲線；圖7細菌生長曲線；圖8配伍菌的長管模型驅油效果；圖9配伍菌的長管模型驅油效果。
②菌種對原油組分的作用；③菌種對原油粘度的影響；④發酵液中活性物有機酸的含量；⑤發酵液油水界面張力的變化；⑥營養物對菌種生長的影響；⑦菌種的驅油效果評價；⑧菌種的擴大發酵實驗。
按上述實施方式獲得8株乳化原油效果較好的菌種，其形態為杆狀、長杆狀、短杆狀，大小為(1.86-2.48×0.62--0.74)μm，按順序編號為YT1、YT2、…、YT8，革蘭氏染色呈陽性，經初步鑑定為擬桿菌屬(Bacteriodes)。這8株菌在兼性厭氧條件下能以原油為碳源的培養基(其成分包括微量元素、氮源、碳源)中生長繁殖，具有降解原油，產生有機酸活性物的能力。
圖1、圖2是菌種YT1、2、3、5、7和8都能在油層的溫度45℃條件下生長，60℃也能生長良好，超過75℃不生長。菌種YT1-8在固定營養液濃度、PH、45℃的條件下，生長菌數都能達到設計要求107-8個/ml，而且生長期較長，達到40天不變。
圖3、圖4是菌種YT-5和YT-7發酵原油後分析的全烴色譜圖。其中用本發明方法篩選的菌種YT-5作用後的原油輕質組分C8-C11增加了30％，∑C21/C22增加了54％，作用後原油的姥鮫烷/nC17和植烷/nC18的比值分別增加了36％和19％；菌種YT-7作用後的原油的輕質組分C9-C11增加了20％，∑C21/C22增加了22％，姥鮫烷/nC17和植烷/nC18的比值分別增加了55％和75％。
表1是菌種對原油中的飽和烴、芳烴、菲烴、瀝青質組分作用前後進行的族組分分析，得到不同組分的百分含量。其中用本發明方法篩選的菌種YT1-6、YT-7和YT-8發酵原油後飽和烴含量相對增加，芳烴、菲烴、瀝青質含量相對減少，這說明原油經微生物作用後使重組分的含量減少，有利於原油在多孔介質中的流動被採出。
表1 原油經微生物作用前後的族組成分析
圖5至圖7是色-質聯機分析的細菌作用後原油結構變化。結果表明用本發明方法篩選的菌種作用前原油的飽和烴是由正構烷烴組成，而作用後原油的結構由烷烴轉化成酸、酮、酯、醇、醚等物質。其中圖5在譜圖時間17-20.86min時是菌種YT-5作用後的原油中生成了丁酸、醋酸、二甲基乙基酯、N-乙酸環氧-3丙基酸、1-二醇二羥基乙酸等產物；在圖譜時間5-5.10min時是菌種YT-6作用後的原油中生成了十四醇、十六醇、十九醇、二十醇、聯癸基氧化醚、氮雜環二甲基乙酸等產物；在圖譜時間5-5.102min時是菌種YT-7作用後的原油中生成了4-羥基-4甲基-2戊酮等產物。這表明用本發明篩選的菌種在與原油作用的過程中能同化原油，使原油組分結構發生變化，並轉化成有利於驅油的各種代謝產物。
表2是菌種對原油粘度影響的測定結果。用本發明方法篩選的菌種對原油具有一定的降粘作用，但複合菌的降粘效果明顯優於單一菌株，它使原油的粘度也由作用前的28.1mPa·S下降至18.06mPa·S，下降了36％。
表2篩選菌種對原油粘度的影響
表3是發酵液中油水界面張力變化結果。用本發明方法篩選的菌株YT1-6、YT-7、YT-8在以原油為碳源的發酵過程中，產生了活性物質，這些生化產物具有表面活性，能在油水界面上定向排列，降低油水界面張力。菌株YT-7、YT-8與原油的界面張力比空白樣品的值低8mN/m，菌株YT-6與原油的界面張力是13.88mN/m，比空白值降低12mN/m，複合菌的界面張力是8.10mN/m，比空白值降低27.57mN/m。
表3細菌發酵液與原油的界面張力測定數據
表4是發酵液中活性物有機酸含量的測定結果。用本發明方法篩選的菌種能分解利用石油中的烷烴組分，而產生脂肪酸，隨著發酵時間的增長，有機酸含量也同時增加。經細菌發酵過的發酵液，pH值明顯下降，一般可將發酵液的pH值由7降低到6～5.5。菌株YT1-6作用原油後的的發酵液中有機酸含量比YT-7和YT-8的有機酸含量高，特別是菌株YT-5培養的發酵液中的有機酸含量從原樣的17.57mg/L增加到948.33mg/L。
表4細菌發酵液中有機酸測定數據
圖8、圖9是用本發明方法篩選的菌種在長管填充油砂模型中的驅油實驗結果。下面分別給出用天然巖心和長管填充油砂來評價篩選菌株驅油效果的模型實驗。
1.天然巖心驅油實驗①實驗條件模型尺寸長10cm，直徑2.5cm；注菌液量1PV；菌液中細菌密度107個/ml；脫氣原油，含油汙水；巖心的孔隙度是23％～25％，滲透率1119～2938×10-3μm2。
②實驗程序巖心抽空飽和地層水→飽和油→水驅至含水98％→注菌液→恆溫45℃培養→水驅至含水98％結束。
③實驗結果使用天然巖心進行了三組微生物驅油物理模擬實驗。
第一組模型實驗是將菌液作為驅油劑，菌株YT-7、YT-8直接經搖床培養發酵，當細菌密度達到107個/mL時，將以上兩種菌液按1∶1比例進行復配，直接進行巖心驅替，不進行封閉培養。
第二組模型實驗將單菌種YT-7、YT-8分別配製成菌懸液，細菌密度是107個/mL，注入模型，然後關閉模型一周，使細菌在模型中發酵繁殖後進行水驅。
第三組模型實驗是複合菌，將菌種YT1-6，按均等的比例復配，細菌的濃度達107個/mL，將配伍的菌懸浮液注入巖心，關閉模型一周，再後續水驅。實驗結果表明復配的菌株得到了較好的驅油結果。
表5微生物驅油天然巖心模型實驗數據匯總表
2.長管填充油砂模型驅油實驗為了驗證天然巖心微生物驅油物理模擬實驗結果，又開展了長管填充油砂模型微生物驅油物理模擬實驗。
①實驗條件模型尺寸長75cm，直徑3.8cm；注菌液量0.3～0.5PV；菌液中細菌密度107個/mL；採油一廠脫氣原油，含油汙水。
②實驗程序巖心抽空飽和地層水→飽和油→水驅含水98％→注菌液→恆溫45℃培養→水驅含水98％結束。
③實驗結果進行了四組微生物驅油物理模擬實驗第一組是水驅空白對比實驗，將模型飽和油後，水驅至含水達98％，關閉模型二周，然後再注水至與其它組注入量相同時結束，計量出油量。
第二組實驗將菌株YT1-6、YT-7-YT-8分別配製成複合菌懸液，細菌密度為107個/mL，分別注入模型，關閉模型二周後水驅至注入量與對照試驗相同。
第三組模型實驗是配伍菌種的平行實驗，是將YT1-6、YT-7、YT-8等8種菌株按等體積混合，細菌密度是107個/mL，進行兩組平行試驗，關閉模型二周，然後水驅。
第四組模型與第三組實驗所用的配伍菌液相同，不同的是菌液放置一周後再注入模型。
巖心驅油實驗結果表明，用本發明方法篩選的菌種在天然巖心中可提高採收率約5.4％～11.4％(OOIP)，在長管物理模型中可提高採收率約7.25％～12.1％(OOIP)。
表6微生物驅油長管填充砂模型物理模擬實驗數據
菌種擴大發酵實驗根據本發明方法篩選的菌種生長特點，其生長周期一般是在24～72小時，菌數都能達到設計要求的107-8個/ml。培養基是無機鹽與油層中採出的脫水原油。為達到預期的發酵結果，將菌種YT1-6、YT7、YT8分開發酵，發酵時檢驗菌種的生長情況，鏡檢菌態，計活菌數，同時分析菌種生長過程中各項生化指標，如產酸，PH值和活性物含量等。
用本發明方法篩選的菌種可用於油田增產增注試驗和微生物提高採收率的現場試驗，如單井吞吐、油井清防蠟、解堵以及微生物驅油和調剖等。
權利要求
1.一種微生物驅油菌種的篩選分離方法，包括以下步驟(1)樣品採集用無菌取樣瓶採集油田生產井中的油水混合液或回注的汙水樣，放入恆溫箱中待用；(2)增菌培養在厭氧條件下將樣品接種於無機鹽培養基中培養，同時做一不加菌的空白對照，選擇菌數比增加者進行繼續培養；(3)菌種純化將增菌的培養液用接種針沾少許，在以原油為唯一碳源的選擇性固體培養基上劃線，放入厭氧工作站或乾燥器中培養，挑取不同形態的單菌落在牛肉膏固體培養基上劃線純化，將純化菌落接至以原油為唯一碳源的液體培養基內進行厭氧培養，將純化的菌落移接斜面培養基中；(4)分離篩選在厭氧瓶中裝入復配的培養基及原油，經高溫滅菌後接種培養，選擇可以乳化原油的菌種作平行實驗，進一步選擇平行實驗中原油均乳化的菌種；(5)對分離篩選的菌種進行性能檢測。
2.根據權利要求1所述的微生物驅油菌種的篩選分離方法，其特徵在於，其中步驟(1)所述的恆溫條件為35-45℃的恆溫箱中恆溫0.5-1.5小時。
3.根據權利要求1所述的微生物驅油菌種的篩選分離方法，其特徵在於，其中步驟(2)所述的培養條件為搖床溫度35-60℃，轉速100-150rpm，培養時間7-15天。
4.根據權利要求1所述的微生物驅油菌種的篩選健康方法，其特徵在於，其中步驟(3)所述的放入厭氧工作站或乾燥器中培養時間為3-5天。
5.根據權利要求1所述的微生物驅油菌種的篩選分離方式，其特徵在於，其中步驟(4)所述的原油加入量為培養基體積比的4％，培養條件為搖床溫度35-60℃，轉速100-150rpm，培養時間7-15天。
6.根據權利要求1所述的微生物驅油菌種的篩選分離方式，其特徵在於，其中性能檢測是進行下面各項指標的檢測①菌種的耐溫性實驗；②菌種對原油組分的作用；③菌種對原油粘度的影響；④發酵液中活性物有機酸的含量；⑤發酵液油水界面張力的變化；⑥營養物對菌種生長的影響；⑦菌種的驅油效果評價；⑧菌種的擴大發酵實驗。
全文摘要
一種微生物驅油菌種的篩選分離方法，包括(1)樣品採集；(2)增菌培養；(3)菌種純化；(4)分離篩選；(5)性能檢測。本發明篩選的菌種其生長周期一般是在24～72小時，菌數都能達到設計要求的10
文檔編號E21B43/22GK1415744SQ0113684
公開日2003年5月7日 申請日期2001年10月29日 優先權日2001年10月29日
發明者石梅, 韓培慧, 樂建君, 孫鳳榮, 李蔚, 侯兆偉, 冉海濤 申請人:大慶油田有限責任公司