油气储层中注入液流动的微生物控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种在已用水淹没过的含碳氢化合物的地质地层中构建微生物塞的方法，该方法包括：a)将微生物接种体引入该地层中，所述微生物接种体的微生物：(i)孢子或处于休眠状态；(ii)能够形成孢子；(iii)可分解纤维素或者分解半纤维素的；(iv)是嗜热菌、极度嗜热菌或者超嗜热菌；(v)不能利用碳氢化合物作为碳源；以及(vi)不是该含碳氢化合物地质地层固有的；b)同时或者顺序地将提供可以被步骤a)引入的微生物利用而不能被原住微生物利用的碳源的生长培养基引入到该地层中；c)将该接种体暴露于能使微生物在该建造的水通道内进入活性生长期的条件下；以及d)通过注入井将包含如步骤b)中限定的进一步生长培养基的注入液引入该地层中；本发明还涉及维持这种塞的方法，可控地改变构建的塞的位置和/或范围的方法，以及涉及塞本身。
【专利说明】油气储层中注入液流动的微生物控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于形成降低或者防止液体在含碳氢化合物的地质地层中的流动的塞的方法。具体而言，本发明涉及控制在该地层中由生物活性所形成的塞的位置和范围的方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，在所讨论的专业领域中，可以将液体向下注入到油气储层中，以增加从这种储层开采尤其是原油(oil)的开采程度。将注入液从一个或多个注入井(injectionwell)向下泵入储层中。该注入液将流过该储层，远至一个或多个生产井。在其流向生产井之前，该注入液将形成推动疏水碳氢化合物特别是原油的亲水正面。该注入液还有助于维持该地层中的压力。该注入液将追随流动阻力最小的路径，后文中称为流道。在专业领域中，这被称作是“开槽”或者“指进”。人们已经发现，使用注入液会增加开采程度，但当该液体前部到达生产井时，仍有大量原油留在储层中。然后该井将伴随着太多混在原油中的水生产，使得进一步生产没有收益。
[0003]在某种程度上，可以对注入液如何在储层中流动进行计算或者建模。例如，众所周知，向注入水中加入有相对短的半衰期的低级放射性同位素作为追踪物。在生产井中将能够识别到来自同位素的放射。因此可以估计注入液从注入井穿过流道到达生产井所花费的时间。可替换地，特定的化学物例如硝酸盐，可以用作追踪物。
[0004]在本领域中，注入液推动原油向前的能力被称为注入液的波及系数。注入液在流道中将有这种波及系数，但在包围该流道的区域中没有。已知的是，如果在流道中形成塞，可以改善注入液的波及系数。该塞可以是部分渗透的，但流动阻力增加，以致注入液被迫绕塞流动而因此流进储层目前有最小流动阻力的那些部分。这样，改善了注入液的波及系数。通过将形成凝胶的水溶性聚合物混入注入水中可以生成这种塞。该聚合物可以是合成的例如聚丙烯酰胺或者是生物的。例如，黄原胶被用作生物聚合物，并尤其在专利文献US4716966、US4485020、US4947932 以及 GB2246586 中进行了论述。专利文献 US5028344 论述了纤维素和改性纤维素的用途，而专利文件US5010954论述了瓜尔豆胶和羧甲基纤维素的用途。
[0005]将外源微生物加到储层中在本领域中也是已知的。这被描述为是用于强化采油尤其是微生物强化采油的三代技术的一部分。其通过将微生物以及用于微生物的营养物混入注入液中实现。加入的微生物可以在原位形成生物膜。该微生物还可以在原位形成生物聚合物例如黄原胶。细胞、生物膜以及聚合物可以单独地或者组合地形成塞。专利文献US4799545教导了产孢耐盐耐热兼性厌氧细菌的用`途。将该细菌以孢子的形式加入到注入液中，并向下引入到储层中。特别提到的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)菌株非常适于该目的。其后，将蔗糖和多磷酸盐作为营养物加入到注入液中，然后可想到的是，地衣芽孢杆菌，由于细胞生长发育以及形成的外聚合物，将在流道中生成塞。专利文献US5174378公开了分离在储层中天然存在的细菌。通过其分解选择的表面活性剂的能力，进一步分离这些细菌。饥饿时，该菌可以形成非常小的细胞，即所谓的超微细菌。人们认为这种小细胞能更容易地渗入地层孔隙。将含表面活性剂的泡沫与该细菌一起注入。细菌恢复到它们的活动期，分解该表面活性剂并产生外聚合物，从而封堵该流道。专利文献US4460043公开了首先将合适的细菌如明串珠菌(Leuconostoc sp.)加到储层中。优选地当其处于良好生长状态或指数生长状态时将该细菌与能维持生长但不会刺激细菌产生外聚合物的适当营养物一起加入。当在流道内的期望位置构建细菌时，将蔗糖加入到注入液中。对于某些种类的细菌而言，蔗糖将担当促进外聚合物生产的刺激物。还提出从注入井注入细菌以及从生产井注入蔗糖溶液。然后在储层中两种流相遇处将形成塞。这将提高对在流道中如何形成塞的控制程度。专利文献US4558739公开了注入用于刺激流道中的内源细菌生长以及形成的包含糖蜜、谷物麦芽糖以及麦芽的营养液，其本身就会增加流动阻力。另外，该内源细菌将能够形成外聚合物，这将有助于塞的形成。提出将注入停止1-10天，以提高营养供给的效果。该专利文献还公开了用芽孢杆菌(Bacillus)和假单孢菌(Pseudomonas)的菌株来封堵流道。专利文献US4475590公开了通过将氮和磷加入到注入水中来刺激含原油储层中的内源细菌。该细菌使用原油作为碳源，并且该细菌生成降低注入水和原油之间的表面张力的脂肪酸和脂肪醇。该细菌还可以生成外聚合物。作为合适的细菌种类的实例，提及的是假单孢菌属、无色杆菌属(Acromobacter)、节杆菌属(Arthrobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)、弧菌属(Vibrio)、不动杆菌属(Acinetobacter)、芽抱杆菌属、微球菌属(Micrococcus)以及梭菌属(Clostridium)的细菌。专利文献US4905761表明，人们还知道将细菌从注入井注入到储层中可以引起储层不希望的封堵。该专利文献公开了，包含芽孢杆菌和梭菌种类的微生物制剂会生成表面活性剂如糖脂、脂蛋白、多糖-脂肪酸复合物、单甘油酯、双甘油酯和中性脂质以及溶剂如短链醇、酮以及酸的混合物。这种混合物有利于从储层释放原油以及通过该储层运输原油。该专利文献还公开了不动杆菌属、节杆菌属、念珠菌属(Canida)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、诺卡氏菌属(Nocardia)、假单抱菌属、红球菌属(Rhodococcus)以及球拟酵母属(Toruloosis)种类的细菌能生成表面活性剂,而醋杆菌属(Acetobacter)、节杆菌属、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、棒状杆菌属、葡糖杆菌属(Gluconobacter)、乳杆菌属(Lactobacillus)、明串珠菌属、片球菌属(Pediococcus)、假单孢菌属、反会杆菌属(Ruminobacter)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、芽抱乳杆菌属(Sporolactobacillus)、链球菌属(Streptococcus)以及发酵单胞菌属`(Zymomonas)种类的细菌能生成溶剂。
[0006]因此在本领域中，已知的是，通过向注入液中加入营养物来刺激内源微生物在原位生成生物表面活性剂和溶剂以及生成生物聚合物以形成塞，来增加从储层的原油采收率。当供应营养物，微生物原位增加它们的细胞体积时，也可以形成塞，并因此封堵储层中的孔隙。通过将外源微生物，无论是以孢子的形式还是作为活性细胞，加入到注入液中也可以达到同样的效果。
[0007]然而，已知的封堵系统是有相当限制性的，并且没有广泛用在工业中。本
【发明者】试图改进现有的封堵技术。改进可以包括经济效益，其包含原料成本以及从给定的在第二或第三采油阶段的储层的强化采油。如果塞是动态系统，能够对表面的控制输入以及储层内环境中的变化都作出反应，将是非常理想的。储层环境中的变化可以包括环绕塞的液体流动的变化，例如被迫在水通道中环绕塞并进入到相邻的含原油区域的水可以清除那些区域的油，从而使塞能扩大进那些区域并迫使水进一步从原来的水通道涌进新的含原油区域。
[0008]在已构建微生物塞后，可能需要改变塞在储层中的位置以及塞在一个或多个注入井和一个或多个生产井之间的方向上的范围。还可能需要改变塞的范围以便比原流道包括更多。
[0009]还需要研制糖蜜和蔗糖的合适替代品，作为在储层中的微生物的营养物。还需要研制还能增加注入水波及系数的粘性营养液。
[0010]本发明的目的是克服或最小化现有技术的缺点中的至少一种，或者至少为现有技术提供一种有用的替代品。
[0011]通过在下面的说明书以及所附的权利要求书中陈述的特征可实现该目的。
【发明内容】
[0012]本
【发明者】已发现，通过仔细选择用在塞中的微生物以及供应给它们的营养物和它们的引入方法，可以提供改进的动态自控可控塞。
[0013]本发明发现的事实是，可以通过增加或者减少营养有效性来控制微生物生长，以及可以在适合的抗微生物剂的帮助下灭活或者杀死微生物。本发明还发现的事实是，可以增加、减少或者完全停止含营养物和不含营养物的注入液的流量。本发明进一步发现的事实是，构建的塞会将注入液引导到进包围构建塞的流道的地质地层中。
[0014]本发明还发现的事实是，注入液比含石油(petiOleum)地质地层冷。这就是说，注入液随时间会将该地质地层的至少一些部分从阻止微生物生长的温度冷却到微生物可以生长的温度。如果注入液的量还`有流量都足够时，这尤其适用。本发明还发现的事实是，可以将PH调节剂加入到注入液中。该调节剂可以是酸性的或者碱性的，并且该pH调节剂可以有缓冲能力。还利用的事实是，通过与储层中的成分发生化学反应，可以用尽注入液中的PH调节剂，使得注入液中的PH值接近储层的pH值。尤其是，如果停止了注入液流，该pH调节剂会扩散出注入液，并进入储层的孔隙水中，其效果是PH调节剂被稀释，且该注入液的pH值随时间接近于该储层的pH值。还利用的事实是，该注入液有或者可以有比储层中的孔隙水低的盐含量。这意味着，储层中，至少储层的一些部分中的盐含量可以从阻止微生物生长的浓度降至微生物可以生长的盐含量。
[0015]本发明还发现的事实是，微生物可以产生代谢物，其在足够的浓度时，对生物的生长有抑制作用。这种代谢物可以是外部代谢产物和/或次生代谢产物，这种代谢物的一个实例是乙醇。还利用的事实是，气体例如CO2在某些浓度时对微生物生长有刺激作用。还利用的事实是，在高浓度的碳氢化合物尤其是原油存在的条件下或者在被碳氢化合物覆盖的底物上，许多微生物不能生长，但是当碳氢化合物浓度降低时，它们可以在那生长。
[0016]本发明还发现的事实是，热纤梭菌(Clostridium thermocellum)在缺氧条件下可以使用纤维素作为碳源。热纤梭菌有纤维体并且能将纤维素分解为纤维二糖和纤维糊精，以及能将半纤维素分解为木糖、木二糖以及其它戊糖(Barnard，D.etal., 2010, Extremophiles in biofuel synthesis, Environ.Tech.31, 871-888(do1:10.1080/09593331003710236)(生物燃料合成中的极端微生物))。与其它梭菌一样，热纤梭菌是产孢细菌。
[0017]在以下说明书中，控制过程指的是过程的目的在于作用于在含石油地质地层中的微生物活性的任何一种过程。在没有穷举并且不限制本发明的情况下，控制过程包括:注入注入液；调节注入液的量和流量；向注入液中加入盐、营养物、pH调节剂或者抗微生物剂至预计的水平；在注入液的帮助下调节地质地层的温度；诱导表面微生物建群；诱导微生物活性或者生长增加；诱导产孢微生物产孢；诱导灭活或者细胞死亡；以及诱导包含生物膜的外源代谢产物或者微生物的外源微生物抑制剂的生产。
[0018]在以下说明书中，在不限制本发明的情况下，微生物活性指的是以下活性中的至少一种:有氧呼吸、无氧呼吸、表面建群、生长、细胞分裂、孢子形成、新陈代谢、内源初级代谢产物以及外源初级代谢产物的产生、内源次生代谢产物以及外源次生代谢产物的产生、灭活以及细胞死亡。通过上下文，正在论述哪种活动，是明确的。
[0019]在以下说明书中，微生物指的是真核细菌、古细菌以及真菌。通过上下文，正在论述哪种生物将是显而易见的。优选细菌和古细菌。
[0020]在权利要求书中限定了优选的微生物性质。另外，微生物优选为兼性厌氧菌并且优选作为单一培养物存在。虽然优选微生物在与正常储层条件不同但方便由注入液应用的pH下生长旺盛,但微生物(本文中的微生物(microbe)与微生物(microorganism)同义使用)一般与PH和盐度等储层条件相容。优选地，该微生物生成抑制微生物生长的分泌产物，如乙醇。当微生物不能使用碳氢化合物作为碳源时，优选地它们可以耐原油，或者更优选地，原油不能抑制其生长。优选地该微生物可以在高密度下生长，并且有内聚力，这意味着塞不需要强生物膜也能耐压。在例如由向储层注入而引起的低温、饥饿以及高浊度下中的一种或多种情况下，该微生物优选以孢子的形式存在。
[0021]本
【发明者】使用一套新选择标准来鉴定适合的微生物。特别是，人们发现，通过选择那些能降解复合糖的品种(例如，使用这种底物作为碳源)，可以发现适合的候选微生物，并且其可以在三角洲中天然存在。同样，因为这一组代表用于本发明方法中的微生物的优选种类。或者单独地或者组合，在选择过程中还可考虑亲热性、氧气要求、耐PH性、降解碳氢化合物的能力和对碳氢化合物的耐受性，以及影响休眠和产孢的因素。
[0022]优选地该微生物是分解纤维素`的和/或分解半纤维素的。事实上，大部分的分解纤维素的生物也是分解半纤维素的。这类生物能利用纤维素或者半纤维素作为唯一碳源。实际上，它们也可以使用其它的碳源，尤其是这些复合多糖如可溶性二糖(纤维二糖)的衍生物和降解产物。
[0023]本发明优选的微生物包括热纤梭菌和解纤维嗜酸菌(Acidothermuscellulolyticus)。不同的储层有不同的温度，可相应地选择微生物。与热纤梭菌比，解纤维嗜酸菌在更高的温度下生长旺盛，因些其更适合更热的储层。
[0024]在以下说明书中，注入液指的是，通过注入井供应到地质地层的注入的淡水或者注入的盐水。盐水可以包括其中加入了盐的淡水、海水和淡水的混合物、天然咸水以及未稀释的海水。可以对注入液进行脱气、补充抗微生物剂或者暴露于辐射下来降低注入液中的微生物的数量。优选地该注入液比盐水的含盐少，更优选地盐度是3.5-6%。
[0025]在以下说明书中，营养液或生长培养基指的是，已补充微生物营养物的注入溶液。作为碳源或者能源，该营养物可以，例如，包含纤维素、半纤维素、纤维素和半纤维素的衍生物、淀粉、其它多糖、寡糖、二糖和单糖、这些糖的混合物以及含这些糖的营养物。优选碳源是可溶性的。优选生长培养基包含选自纤维素、半纤维素、羧甲基纤维素、纤维二糖、木糖、木二糖以及木聚糖的碳源。特别优选纤维二糖。蔗糖和葡萄糖一般不适合。
[0026]该营养液还可以包含一种或多种合适的氮源、磷源、钾源以及微量元素源，如同在本领域已知的。营养液是微生物的促生长溶液。在实施例中描述了生长培养基的合适成分，包括盐和矿物质，尤其是在代表了合适生长培养基的Freier培养基中。通常，在地面上将该生长培养基与注入水混合，并且在注入储层前优化盐度和PH等。
[0027]在一方面，本发明提供了在已被水淹没的含碳氢化合物地质地层中构建微生物塞的方法，该方法包括:
[0028]a)将微生物接种体引入该地层中，微生物接种体的微生物:
[0029](i)是孢子或者处于休眠状态；
[0030](ii)能够形成孢子；
[0031](iii)能分解纤维素或者分解半纤维素；
[0032](iv)是嗜热菌、极度嗜热菌或者超嗜热菌；
[0033](V)不能利用碳氢化合物作为碳源；以及
[0034](vi)不是该含碳氢化合物地质地层固有的；
[0035]b)同时或者顺序地将提供可以被步骤a)引入的微生物利用而不能被原住微生物利用的碳源的生长培养基引入到该地层中；
[0036]c)将该接种体暴露于能使微生物在该地质地层中的水通道内进入活性生长期的条件下；以及
[0037]d)通过注入井将包含步骤b)中限定的另外的生长培养基的注入液引入该地层中。
[0038]“水通道”可以是穿过固体材料的空隙，类似于地下河。可替换地，水通道可以是离散固体层，其担当水相对于围绕不同组分的固体区域流动的管道。因此，水通道可以是岩石或者砂质材料的可渗透层。
[0039]优选地，该接种体为孢子形式。通过饥饿微生物，可以很方便地引起休眠状态。在不愿被理论限制的情况下，似乎通过引入孢子状态或者其他休眠状态的接种体，它们更容易进入到地层中，优选地进入地层内的水通道中。优选地将接种体与生长培养基一起沿注入井向下引入到地层中。然后将进入地层的液体流动减少或者停止一段时间，以允许该接种体离开孢子状态或者休眠状态并开始生长。注入液的常规流量引起的混浊环境抑制生长。低“流动”或者“无流动”时期通常持续12-72小时，例如大约24小时，足以允许微生物进入活性生长期。该活性生长期将由，例如，细胞分裂、增加的新陈代谢以及细胞大小的增加来定义。
[0040]一旦开始了活性细胞生长，微生物可以忍受增加的液体流动，而且，事实上，由于需要进一步的营养，塞要完全发展需要液体流动。然后，来自注入井的连续液体流动优选用于塞的生长及维持，从而帮助保持到塞的营养输入和新陈代谢的所有抑制产物如乙醇的移除之间的平衡。该塞的主要目的是降低其生长的通道中的渗透性，然而，优选地其仍是可部分渗透的，从而允许一些液体通过该塞。
[0041]优选的地质地层是在引入接种体前包含构建的水通道的地质地层。这可以通过生产井输出中的高含水量很方便地确定。
[0042]另一方面，本发明提供了维持含碳氢化合物地质地层中的微生物塞的方法，该塞包括微生物，该微生物:
[0043](i)能够形成孢子；
[0044](?)能分解纤维素或者分解半纤维素；
[0045](iii)是嗜热菌、极度嗜热菌或者超嗜热菌；
[0046](iv)不能利用碳氢化合物作为碳源；以及
[0047](V)不是该含碳氢化合物地质地层固有的；
[0048]其中用通过一个或多个注入井注入到该地层中的且流向一个或多个生产井的液体淹没该地层，该液体包含提供可以被该塞中的微生物利用而不能被原住微生物利用的碳源的生长培养基。
[0049]之后描述了本发明的封堵系统如何可控地改变塞。通常，该方法将合并不需要改变塞的位置和范围的激活步骤的维持阶段。然而这对监控该塞以及其对储层环境的影响仍然是有利的。这可通过监控生产井的输出，例如原油、水或输出的其它化学成分，以及输出率和输出温度，很方便地完成。由于输出的组成或者其它性质，可以调节注入液中的一种或多种成分的浓度或者注入液的一种或多种物理性质。例如，可以改变流量，可以改变注入液的温度。对成分浓度的调节包括，加入新的成分或者完全除去成分。通常，变化将是给微生物提供碳源的成分的量、其它需要的营养物的量、注入液的盐度或者其pH。
[0050]如实施例中所证明的，本发明的塞的优选特征是，它们是可除去的或者实质上可除去的，例如通过切断生长培养基的供给。这提供了比例如基于引入的聚合物或者微生物的分泌产物的静态塞更大的灵活性。生物质本身对根据本技术的封堵作用是极为重要的，并且这提供了能响应储层条件和/或外界控制刺激在原位变化的动态系统。
`[0051]在本发明的方法中pH是一种有用的工具。特别是，包含生长培养基的注入液的PH，优选为在该pH下内源微生物受到抑制而引入的微生物可以生长。
[0052]注入储层的碳源为引入的形成塞的微生物的优先生长提供相似的机会。本文中限定了生长培养基中的碳源，其不能被通常使用碳氢化合物或葡萄糖或蔗糖作为碳源的原住微生物很大程度地利用，即其本身不能支持生长。
[0053]该塞作为地层中的动态系统存在几周、几个月或者甚至更长时间。该塞在包围构建塞的水通道的碳氢化合物区域中产生变化。该塞接收优选作为连续流提供的注入液中的营养物，其促进生长。塞的生长受到周围区域原油的限制，但因为水首先利用塞的存在引起的压力从那些区域驱原油，然后能够流入到那些而后从原油湿润区域变为水湿润区域的区域，所以塞可以扩张进接收液体流中的营养物的这些区域。
[0054]温度是动态塞响应的另一自控特征。朝生产井的方向，温度会增加，并且依赖于微生物，在一定温度时，流动方向上的生长会受到抑制。过高的流量也会抑制微生物，并且这提供了自动调节和下行控制机制。通常，如图中所示，认为对于有尾巴的塞，抛物线形状(或者视为内部部分中空的弯漏斗)非常有利并且提供或者加强了本发明的塞的功能性；优选地该塞有这样的形状。由于其半渗透性以及微生物产生的抑制性分子，该形状可以是塞内的营养有效性的函数。
[0055]优选的微生物具有有助于塞的渗透性和内聚力以及有助于碳源消化的纤维体，。
[0056]在又一方面，本发明涉及可控地改变含碳氢化合物地质地层中构建的微生物塞的位置和/或范围的方法，通过该地层注入液可以从一个或者多个注入井流向一个或多个生产井，其中该方法包括选择微生物接种体、注入液以及促生长液，用于形成微生物塞，并且该方法还包括使用选自PH调节、温度调节、液量调节、气量调节、抑制剂调节、营养量调节、盐度调节、粘度调节、压力调节、流量调节以及向所述注入液加入其他微生物中的至少一种控制步骤。
[0057]上述方法可以用于在朝向至少一个生产井的方向上可控地移动构建的塞，该塞由至少一种产孢微生物形成，并且该方法可以包括:
[0058]使用控制步骤刺激所述微生物以形成孢子；
[0059]使用控制步骤在所述地质地层中移动所述孢子；以及
[0060]使用控制步骤激活所述微生物以使所述孢子萌发(break out of the spores)并且变为有活性的。用于刺激该微生物形成孢子的所述控制步骤可以包括降低营养供给。在一个替代实施方案中，用于刺激该微生物形成孢子的所述控制步骤包括注入液的PH调节。
[0061]上述方法可以用于在朝向至少一个注入井的方向上可控地延长构建的塞,该方法可以包括:
[0062]将新鲜营养物供给到塞前部的控制步骤；以及
[0063]降低注入液的流量或者完全停止其流量的控制步骤，以使微生物可以生长到在塞前部和注入井之间的包含营养物的区域。
[0064]该方法还可以包括向注入液供应气体的控制步骤，以刺激塞前部的微生物活性。气体可以是CO2。
[0065]上述方法可以用于在塞的侧面可控`地扩大构建的塞的散布，其中该方法可以包括:
[0066]将新鲜营养物供应到沿着构建的塞的侧面流动的注入水的控制步骤；以及
[0067]降低注入液的流量或者完全停止其流量的控制步骤，以使微生物可以生长进在塞的侧面的包含营养物的区域。
[0068]上述方法可以用于在朝向至少一个所述生产井的方向上可控地移动构建的塞前部，其中该方法可以包括:
[0069]使用控制步骤将杀生物剂供给到注入水中，至抑制生长或者致死水平。
[0070]在一个可替换实施方案中，用于在朝向至少一个所述生产井的方向上可控地移动构建的塞前部的该方法可以包括:
[0071]使用控制步骤来调节注入水的pH至抑制生长或者致死水平，从而使面向注入井的塞前部中的微生物活动停止。
[0072]依照前述权利要求中任一项所述的各种实施方案中的上述方法，其中该方法还可以包括:
[0073]在地质地层中定位分离的含碳氢化合物截面，其中渗透性比塞的渗透性小且比构建的流道的渗透性大；以及
[0074]将塞安置为包围该含碳氢化合物截面，从而使注入液流过该分离的含碳氢化合物截面。
[0075]在另一个实施方案中，该方法可以包括将选自纤维素、半纤维素、纤维素的衍生物以及半纤维素的衍生物的生物聚合物按所需的浓度加入注入液中。
[0076]上述粘度的调节以包括，将选自纤维素、半纤维素、纤维素的衍生物以及半纤维素的衍生物的生物聚合物按所需的浓度加入注入液中。
[0077]上面描述的方法可以进一步包括将热纤梭菌菌株的培养物加入新鲜营养液中。
[0078]上面描述的方法还可以包括通过以下控制步骤中的至少一种来预处理在塞前部或者在塞的侧面的截面:
[0079]用包含杀生物剂的注入液淹没该塞前部或者该塞的侧面，以降低活性内源微生物的数量；
[0080]用包含pH调节剂的注入液淹没该塞前部或者该塞的侧面，以改善所需微生物的生长条件；
[0081]用含盐量低的注入液淹没该塞前部或者该塞的侧面来降低包围该塞前部和该塞的侧面的地质地层中孔隙水中的盐度，以改善所需微生物的生长条件；以及
[0082]用注入液淹没该塞前部或者该塞的侧面来冷却包围该塞前部和该塞的侧面的地质地层，以改善所需微生物的生长条件。
[0083]上面描述的方法还可以包括，通过用营养液淹没塞来维持塞前部的形状、侧面的形状以及塞尾部的形状，并因此塞中的微生物形成微生物抑制剂。该微生物抑制剂可以包括乙醇。
[0084]在另一方面，本发明涉及在含石油地质地层中形成的微生物塞，其中该塞包括上面限定的微生物种类，优选热纤梭菌。优选地，该地层是水淹没的。
[0085]在另一方面，本发明涉及淹没含石油地质地层的注入液，其中该注入液包含选自纤维素、半纤维素、纤维素的衍生物以及半纤维素的衍生物的聚合物。
`[0086]在另一方面，本发明涉及本文限定的微生物种类、优选热纤梭菌在含石油的地质地层中形成微生物塞的用途。优选地该地层是水淹没的。
【专利附图】
【附图说明】
[0087]下文通过实施例对优选的实施方案进行了描述，并在附图中对优选实施方案进行描述，其中:
[0088]图1示意性示出，如同本领域所知的，注入液在地质地层中的注入井和生产井之间流动的俯视图；
[0089]图2示意性示出，如同本领域所知的，在注入井和生产井之间形成流道的含碳氢化合物地质地层的侧视图；
[0090]图3A-D示意性示出以及在微观水平上，如同本领域所知的:A)碳氢化合物怎样填充地质地层中的孔隙空间；B)孔隙空间的微生物建群；C)地层的微生物封堵；以及D)营养物缺少导致的微生物生物质的收缩，以及用于直流的孔隙体积的张开；
[0091]图4以与图2相同的比例示出，如同本领域所知的，微生物塞在流道中是怎样形成的；
[0092]图5以与图2相同的比例示出，如同本领域所知的，与图4所示不同的微生物塞在流道中是怎样形成的；
[0093]图6A-6D示出以及塞的侧视图和横截面，其中塞的抑制性代谢产物的产生导致朝向生产井的塞的截面中的活动或者生物质降低；
[0094]图7示出塞移动后朝向生产井的微生物塞的范围；[0095]图8示出朝向塞的侧面的有更大范围的微生物塞；
[0096]图9A-9D示出朝向生产井的注入液的流动方向的塞的移动中的阶段的高度示意性代表图；以及
[0097]在图10A-D中，A-B是朝向与注入的流动方向相反的注入井的塞的延长阶段的高度示意性代表图；以及图C-D是塞的尾部的缩略图。
[0098]在图中，附图标记I表示包围含碳氢混合物储层的地质地层。该储层I示意性地划分为多个区:低渗透性区10、高渗透性区12以及流道2。在储层I有高渗透性的区形成该流道2，并且注入液已流过该流道2。流道2分为中间区20以及周边区22。将注入液以本身已知的方式经注入井30引入到储层I中。从储层I由生产井32采出碳氢化合物以及可能的其它液体。附图示出了一个注入井30和一个生产井32。其是示意性的，应理解为可以有一个或者多个注入井30以及一个或多个生产井32。注入液流5流过流道2。如图1所示，注入液可以沿几个流道流动，并且流经流道的注入液的量除了其他方面外还取决于 流动阻力。其在图1中通过表示注入液流5的不同宽度的箭头表示。图4示出在储层I中的微生物塞4，其中塞4以本身已知的方式形成。
[0099]图3示出用于碳氢化合物7排出的假设机制或者解释性模型的示意图，碳氢化合物7位于固体矿物6之间的孔隙体积中，但本发明并不限于该模型。。图3A示出碳氢化合物7填充固体矿物6之间的孔隙体积。许多类型的微生物8不能在这样的碳氢化合物填充的孔隙空间生长或者存活。
[0100]图3B示出，在储层I已产生碳氢化合物7后，可能在注入液以已知方式流过储层I后，在矿物6之间仍存在碳氢化合物7的残余。图3B还示出在矿物6之间加入微生物8。当给其供给营养液流52中的营养物时，微生物8可以形成菌落82。如图3C所示，微生物8会生长，并且菌落82会封堵矿物6之间的孔隙体积。如图5-9所示，这将迫使注入液流5绕塞侧面48移动。经过储层I的封堵部分的减少的流动降低了对微生物8的营养有效性。在活性生长期后，微生物8会进入终期阶段，并且死亡或如果该微生物8是产孢微生物，则产生孢子。如图3D所示以及例如图5中指出，生物材料的量减少，并且储层I的这个部分变得更有渗透性。在溶剂、表面活性剂以及其混合物的帮助下，可以将碳氢化合物7的残余从矿物6释放出来，并用注入液将其传送到生产井32。这增加了从储层I回收碳氢化合物7的输程度。可以将溶剂和/或表面活性剂加到注入液中。通过在储层I中的微生物8，可以在原位产生溶剂和/或表面活性剂。
[0101]图4是在流道2中的塞4的示意图。塞4通过微生物活动形成，并且由微生物8和生物聚合物组成。塞4可以由供应到流道2的注入液中的营养物形成。然后将有沿着流道2的一部分存在的营养物。之后，将注入液中的外源微生物8供应到流道2。一段时间后停止供应注入液，微生物8在孔隙的表面建群以及使储层I的空间形成空心。如图4中显示的，因为储层I中的孔隙有一定的过滤效果，在相对于生产井32与注入井30更近的塞的前部44将有更多的接种体细胞。微生物将随时间朝着生产井32散布，因为这个区域有营养物。来自生产井32的生产也将有助于朝着生产井32的储层I中的流动。其在图4中以在生产井32方向上的尾部46表示。，微生物8的密度在流道2的中心20比在周边22的更大。还可以通过同时注入微生物8和营养物来构建塞4。还可以通过先注入微生物8然后注入营养物来构建塞4。在这种情况下，最靠近注入井30的微生物8会消耗营养物，以致在朝向生产井32的流道2中有更少的可利用的营养物。塞4是部分可渗透的，而注入液中的一些将会沿着塞4的侧面48流向地质地层I中的生产井32。因此注入液流5将携带碳氢化合物与其一起沿塞4的侧面48进入流道2的周边区域22，并进入低渗透性的地质地层12。
[0102]图5示出根据本发明的微生物形成的塞4，其中塞4产生胞外抑制剂，其形成朝向生产井33的方向上的抑制剂液体流54。图6A是从侧面看这种塞4外部形状的示意图，图6D示出从上面看的这种塞，而图6B、6C以及6E是示意性描述在塞4的内部形状上的抑制剂液体流54的效果的横截面。在塞4的侧面48以及尾部46的微生物8，从沿侧面48以及尾部46流动的营养液流52获得用于维持它们活性的营养物。
[0103]图9A-D以更简化的形式更详细地示意性示出怎样能使微生物形成的塞4朝着生产井32移动，如图7所示。图9A示出构建的塞4和沿塞4的侧面48扫过的注入液流5。图9B示意性示出形成塞4的产孢微生物8因缺少营养产生孢子。其用点标记出。塞4中的渗透性增加，且注入液流5在原流道2中流动。如图9C所示，注入液流5会向生产井32移动产生孢子的微生物8。将营养物供应给注入液，且营养液流52流经流道2并且刺激微生物突破孢子阶段并变得有活性，以形成塞4，如图9D所示。
[0104]图8示出微生物形成的塞4的侧面48依照本发明方法向更富含碳氢化合物区10、12扩大扩展。图10示出如何使微生物形成的塞4的前部44依照本发明的方法向注入井30移动的示意图。如图1OA所示，营养液流52依照本发明的方法将从注入井30流向构建的塞4。营养液流52中的一些将沿塞4的前部44流动，而营养液流52中的一些将流经部分可渗透的塞4。营养供给维持塞4的微生物活性。停止营养液流52，使得存在与塞4的前部44接触的营养物，以及从塞4的前部44并在朝向注入井30的方向上伸展的营养物。如图1OB所示，塞4将形成前部44’，其朝向注入井30散布。图1OC示出在塞4面向生产井32的部分中的微生物8由于缺少营养随时间会减少活性，形成孢子或者死亡。图1OD示出在一段时间后塞4的活动部分的形状和`位置。因此塞4移动到与注入井4更近的位置。
【具体实施方式】
[0105]实施例1
[0106]按本身已知的方式，通过将营养液和细菌培养物从注入井30注入到地层I中，形成在有流道2的可渗透地质地层I中的微生物塞4。可以在一个脉冲中将营养液和细菌培养物作为混合物注入，脉冲之后是不含营养物和细菌培养物的注入液。该细菌培养物由一种产孢型细菌或者多种产孢细菌的一个或多个菌株组成，该细菌培养物可以由热纤梭菌菌株组成。
[0107]以地质地层I的已知孔隙度和流道2中的流动特征为基础，可以计算营养液和细菌8什么时候会到达需要构建塞4的流道2的部分。停止注入液的注入，这样细菌8能够构建它们自己。细菌8将使用进行细胞分裂和还包括形成外源产物例如生物膜的一般新陈代谢，，以及形成包括醇、醛、酮以及气体的次生代谢产物。细菌8将在流道2营养有效的部分生长。兼性厌氧菌8将形成缺氧环境且不依赖氧气的存在。
[0108]如本领域所知的以及图3所示，数量增长的细菌8可能与生物膜生产一起会降低流道2的渗透性。当认为构建了塞4时，恢复注入液的注入。在塞4的前部44，也即塞4面向注入井30的部分，注入液会主要绕塞4的前部44以及沿渗透性比塞4内部更大的塞4的侧面48流动。如图5-9所示，这样的效果是，注入液携带碳氢化合物7进入位于原流道2外部的地层I的部分。
[0109]如图3D、9B以及IOC所示，在不供应新鲜营养物的情况下，细菌8将停止生长并逐渐形成孢子。孢子远小于活性细胞，且不能以同样的方式封堵在地质地层I中的孔隙。如图9C所示，注入液对塞4的前部44施加的压力会沿流道2压挤或冲刷孢子，以使它们渗透进地层1，这导致塞4的前部44向生产井32移动。通过注入营养物和微生物的混合物构建的塞4，在塞4的全部范围内有大约相同的营养状况。当停止营养供给时，在整个塞4内几乎同时发生孢子形成。塞4的前部44和尾部46流体连通，这样当在塞4的前部44的孢子开始向内渗透时，在塞4的尾部46中的孢子也会渗透进地层I。将营养物加入到再一次主要流经流道2的注入液中，并且该营养物会导致微生物8由孢子萌发并形成活性细胞。这样的效果是，整个塞4向生产井32移动。
[0110]在另一个实施方案中，作为替换或除通过饥饿诱导孢子形成外，可以向注入液提供酸或碱，其分别将注入液的PH酸化和提高至诱导孢子形成的水平。然后会在塞4的前部44开始形成孢子，且因为开始形成孢子，注入液会进一步进入到原塞4中，并引起孢子进一步形成。同时，塞4包含活性微生物8的部分会使在流道2中的注入液逆流。因此迫使注入液沿侧面48流到到塞4的剩余部分，且还携带来自塞的前部44的孢子到达侧面48。由于稀释和化学反应，注入液的PH调节剂的浓度会减小至不能改变细胞活性的水平。因此，在塞4的尾部46的细胞将不会形成孢子。通过将营养物加到注入液中，在塞4的前部44和侧面48的孢子将由孢子萌发并形成活性细胞。这样的效果是，使塞4的前部44而不是尾部46移动至与生产井32更近，且塞4的前部44在周边方向上扩大。
[0111]在用于在从注入井30向生产井32的方向上移动塞4的替换方法中，首先注入营养液，之后立刻注入微生物8，从而使得含营养液的注入液与含微生物的注入液接触。当停止注入时，微生物将散布到`有营养物的流道2内。在营养物已被耗尽的注入通道2的那些部分，微生物8会饥饿并形成孢子。这样的效果是，整个塞4随时间向生产井32移动。
[0112]在另一种替代方法中，将适合的杀生物剂例如氨以合适的量加入到注入液中。这将首先灭活或杀死塞4的前部44的微生物8。氨的效果随时间减少，因为其与储层中的矿物6反应并被稀释。结果是，前部44在朝向生产井32的方向上移动。在塞的尾部46的微生物8将继续生长，并沿着流道2向生产井32散布。
[0113]实施例2
[0114]按实施例1描述的方式构建微生物塞4。在构建塞4后，注入新鲜营养液，直到塞前部44。当营养液与塞前部44接触时，停止泵入注入液。如图1OB所示，塞4中的细菌8会生长到有新鲜营养液的区域中，并将塞前部44向注入井32移动，从而形成新的塞前部44’。原塞4是部分可渗透的，从而部分新鲜营养液流52将渗透进原塞前部44并向前到达塞的尾部46。然而，如图1OC以及IOD所示，营养物将在塞中被消耗，从而维持塞4的原前部44，而很少或没有新鲜的营养物到达塞的尾部46，尾部46中的微生物8将变得不活跃、形成孢子或者死亡。可替换地，可以注入微生物8和新鲜营养物的混合物，直到其与塞前部44接触。然后在靠近注入井30处构建新的塞前部44’。当构建了新的塞前部44’时，注入注入液并将绕塞携带碳氢化合物7。由于营养物被消耗完,塞4的面向生产井32的尾部46中的微生物8将变得不活跃、形成孢子或者死亡，并减小了在这个方向上的塞4的范围。其有样的效果是，塞4随时间向注入井30移动。
[0115]在一个可替换实施方案中，可以将CO2加到注入液中，其向塞4脉冲。CO2将刺激某些种类细菌例如热纤梭菌的生长。
[0116]在一个可替换实施方案中，借助从生产井32向注入井30注入的注入液，逆转注入液的流动方向。之后，该方法与实施例1中描述的相同。
[0117]实施例3
[0118]按实施例1描述的方式构建微生物塞4。注入液会沿塞4的侧面48携带来自地质地层I的碳氢化合物7。当包围塞4的侧面48的这些地层I排掉了碳氢化合物7且变得更有渗透性以及更容易被微生物8建群时，将营养物加到注入液中。当含有营养物的注入液包围塞4的侧面48的至少一部分时(见例如图10A)，停止注入。来自塞4的微生物8会生长进含有新鲜营养液的区域并沿塞4的侧面48扩大塞4的范围。然后再次开始注入，注入液将被迫进入包围扩大的塞以及包含碳氢化合物的区域，从而使得这些被清除出去，如图8所示。
[0119]在一个可替换实施方案中，将微生物8和营养物添加到流过塞4的侧面48的注入液中。当含有营养物的注入液包围塞4的侧面48的至少一部分时，停止注入。这具有塞4的侧面48扩大更快的优点。在沿着侧面48以及尾部46包围塞4的注入液中的新鲜营养物，会部分扩散到构建的塞4中，并有助于之后保持在这些部分中。
[0120]如图8所示，当完全构建了塞4时，注入液流5将沿塞侧面48流过塞4并朝着生产井32清扫碳氢化合物7。这意味着扩大了流道2。通过将营养物加入到注入液中，且在适当时间后停止供应注入液，在塞4中的微生物8会生长进在原流道2两侧的区域10、12。
[0121]实施例4
[0122]按实施例1中描述的方式构建微生物塞4。注入液沿着塞侧面48以及尾部46流动，并且随时间会清除包围塞4的地质地层中的碳氢化合物7。注入液还会冷却在储层I中的这些周围的地质地层。孔隙的碳氢化合物7的排出与冷却相结合，使得当将营养物供给到注入液中以及这些营养物向生产井32流过尾部46时，微生物8可以于尾部46的区域建群以及向生产井32延长尾部46。如同与图3相关的上面描述的，借助于经历生长和收缩交替阶段的微生物8维持塞4。如图3C所示，在收缩阶段(见图3D)，可以将营养物供给塞4，且刺激微生物8进行新的生长。这样的效果是，塞前部44保护不动，而塞4朝向生产井32的范围延长。
[0123]实施例5
[0124]按实施例1中描述的方式构建微生物塞4，以及如实施例3中描述的，塞的前部向注入井移动。另外，如上所述，通过将营养物脉冲进塞4维持塞朝向生产井的范围，以保持在塞4面向生产井32的部分中的微生物活性。因此，如图1OB示意性所示的，维持了塞4的形状。
[0125]在图5-10中，用抑制剂原位产生引起的中空部分示意性示出塞4。热纤梭菌是产生乙醇的微生物8的一个实例。乙醇浓度将通过塞增加，并且在给定水平之上会对下游的微生物8有抑制作用。这些微生物将灭活、形成孢子或者死亡。这样的优点是，在塞4的有效体积与“致密”塞4成比例降低的同时，塞4的外部(前部44、侧面48以及尾部46)将保持其位置。塞4需要的营养也因此减少。作为溶剂，乙醇还有助于清除塞4下游流道2中的碳氢化合物7。其它代谢产物如乙酸盐以及乳酸盐，也会有助于提高碳氢化合物7的清除以及增加从储层I的生产水平。
[0126]实施例6依照本发明的技术进行实验室规模实验以示出砂层封堵
[0127]材料和方法
[0128]细菌
[0129]热纤梭菌(CT)JW20;ATCC31549
[0130]牛长培养某
[0131]根据Freier 等在 Applied and Environmental Microbiology, [1988]vol54, N0.1,p204-211)中描述的方法培养CT。
[0132]具体而言，培养基(每升去离子水)包含
[0133]1.5g KH2PO4
[0134]4.2g Na2HPO4.12H20
[0135]0.5g NH4Cl
[0136]0.5g (NH4) 2S04
[0137]0.09g MgCl2.6H20`[0138]0.03g CaCl2
[0139]0.5g NaHCO3
[0140]2g酵母膏
[0141]0.5ml维生素溶液。该维生素溶液(每升蒸馏水)包含40mg生物素、IOOmg p-氨基苯甲酸、40mg叶酸、IOOmg泛酸钙盐、IOOmg烟酸、2mg维生素B12、IOOmg盐酸硫胺素、200mg盐酸吡哆醇、IOOmg硫辛酸以及IOmg核黄素。
[0142]5ml矿物溶液。该矿物溶液(每升蒸馏水)包含1.5g次氮基乙酸、3g MgSO4.7Η20、0.5g MnSO4.H2OUg NaCl、0.1g FeSO4.7Η20、0.IgCo (NO3) 2.6Η20、0.Ig CaCl2 (无水)、
0.1g ZnSO4.7H20、50mg NiCl2UOmg CuSO4.5H20、IOmg AlK2(SO4)3 (无水)、10mg 硼酸、IOmgNa2MoO4.2H20、10mg Na2WO4.2H20 以及 Img Na2SeO3 (无水)。
[0143]1%纤维二糖
[0144]测试设置
[0145]将装置设为能够使生长培养基流过砂岩大小为0〗2 mra的砂层。需要一个在最高水头以及最小或零流量时提供达20Bar (巴)压力的泵。
[0146]该砂层由塞满了砂-主要化学成分SiO2的直径为I英寸的3m钢管组成。在泵的上游，装有一个盛有溶解的生长培养基的槽，能保持75°C及至煮沸。在泵与到管的入口之间是回到槽的回流管，其能通过管降低流量。在管端后方的另一阀还可以用来调节流量以及模拟储层条件如压力。
[0147]水源:煮沸I小时的矿泉水。该水的详细的化学成分未知，但该水的特点是硬，即包含钙。分离从槽到管输出的部分。
[0148]测试系统的准备
[0149]用在系统中循环3小时并通过N2鼓泡除氧的沸水清洗该系统。将槽中的温度降至75°C并再循环一周。该系统目前被认为相对于任何微生物污染保持稳定状态。将生长培养基循环另外3周，以在充满砂的截面寻找生长培养基引起的物理行为或变化。
[0150]引入细菌前的观察报告:
[0151]随时间没有发现通过系统淹没生长培养基引起的压力升高或者变化。
[0152]细菌的加入:
[0153]在上文所述的生长培养基中接种CT菌培小培养物，其开始在如上Freire等描述的烧瓶中生长。然后通过将靠近泵端的管打开以及感染一个小区域将细菌插入到砂层中。用于打开的系统是法兰系统。
[0154]
[0155]基于目测以及经过管的水的蒸馏进行评价，以确定每水单位乙醇的浓度。通过测试H2的可燃性以及检测CO2浓度来进行气体的目测。进行气体测试来确认追随的是正确的路径。用乙醇的浓度表征细菌(CT)分解代谢过程的效率。
[0156]测试实例I
[0157]在测试开始压力计读数为IOBar。
[0158]将活性菌引入在生长培养基内的砂层中。让培养基生长24小时，以最大20X10_6m/s的流量引入水，并淹没砂层。保持低流量并在2周内调整。
[0159]观察报告:
[0160]24小时后，降低流量`。通过用回流管(排出阀)降低流量建立IOX 10_6m/s的流量。
[0161]排出阀关闭时(没有使用回流管的水)的压力计读数数显示为20Bar。
[0162]渗透砂层的水显著减少大约85-95%，以及乙醇浓度增加2倍。
[0163]明确的迹象是已淹没的砂层被封堵。乙醇产生以及气体产生表明活性纤维体途径。
[0164]测试实例2
[0165]将测试实例I描述的同样的测试持续一个月。
[0166]过程处于稳定状态:没有观察到压力的变化，其保持在大约20Bar，并且没有流量或者乙醇产生的变化。这些结果表明塞得以保持。
[0167]测试实例3
[0168]从生长培养基以及已淹没7天的系统除去纤维二糖。
[0169]压力降低，以及经过砂层的流量增加。压力降至大约16Bar。变化主要发生在从变化达到平衡时到新的稳定状态的前24小时。因此，塞的渗透性增加而某些塞结构保持不变。
[0170]测试实例4
[0171]移除完全生长培养基，且只用水淹没该系统。
[0172]压力用5天多的时间向ll_12Bar下降。这说明塞被除去或没有了，或者至少可渗透水平几乎回到塞前水平。
[0173]测试实例5
[0174]用直径16英寸的管重复测试实例I。
[0175]重复了测试I的结果。在这个测试中，当打开砂层时,在砂中跟踪到抛物线形状。
[0176]测试实例6
[0177]重复测试1，并构建塞。除去生长培养基，并引入增加的流量，直到认为已经构建了有孢子条件。将最大的流量引入管中，以冲走流动方向上的孢子。孢子之后开始生长，进一步观察到塞的中心安直在系统中。
[0178]用高度碱性液体冲洗该系统2天并除去生长培养基以结束该测试。通过这个处理除去塞。
[0179]测试实例7
[0180]在两种不同的设置中进行测试。一种测试包含被含油残物污染的砂，一种测试只有砂，以研究在固体环境中的细菌生长。
[0181]测丨试I
[0182]只设有砂的。该砂与在实施例6中描述的是同一类型。生物输入以实施例6中引用的Freier测试为基础。使用的水来自同一来源，并用相同方式处理，煮沸以及去氧。CT细菌在瓶中生长并被注入到了I升容器中。
[0183]用生长培养基以及均匀分布在培养基中的细菌完全装满该容器。然后停止流动。将温度保持在大约60°C。
[0184]微生物生长并代谢。我们可以清楚地看到，微生物在砂中旺盛生长，并且该测试通过测量乙醇含量确定新陈代谢活动。
[0185]恒化器测试变为7天的静态测试。7天后，我们看到密度变化，并注意到颜色变深了一点。我们推测，营养物被消耗完且微生物正处于饥饿状态。通过将生长培养基冲过砂层系统，我们能够使其变回淡黄色并检测到乙醇。
[0186]测试2`[0187]该测试要构建与空油储层相似的环境。也即包含9-16%的含油残物的砂层，其中该残物主要位于砂子颗粒相对于淹没方向的一侧。
[0188]根据测试1，设置具有砂的柱。该柱充满来自国家湾地区(Statfjord field)的原油并用海水淹没。淹没的结果是，大约88%的油被替换了，且该系统变为充满水。用生长培养基在将该系统淹没5次，在测试设置中均匀地引入预生长的CT培养物。
[0189]该测试设为生长I周。测量生长培养基体积对应的乙醇浓度。
[0190]原油污染的栖息地没有限制培养物的生长和分解代谢活动。似乎含原油部分只取代生长。因此，在微尺度系统中，可以用油性环境一起维持生长和新陈代谢活动。
[0191]实施例8
[0192]用包含3种不同油级分的瓶子改进对CT培养的Freier方法。一组瓶子包含90%的原油，一组瓶子包含50%的原油，以及最后一组瓶子包含10%的原油。剩下的液体包含具有1%纤维二糖的Freier培养基。包含100%的具有1%纤维二糖的Freier培养基的瓶子作为对照。一天中，每3小时摇动瓶子。I周后打开瓶子。
[0193]产生的乙醇浓度与生长培养基的体积和浓度相对应。
[0194]原油对菌种没有抑制效果。培养物在含油级分内不会生长和新陈代谢。我们的结论是，由于油与水不溶这个事实，在高浓度的原油中生长培养基被有效地除去。我们还得出的结论是，所述培养物不能利用碳氢化合物作为碳源。
【权利要求】
1.在已被水淹没的含碳氢化合物地质地层中构建微生物塞的方法，所述方法包括: a)将微生物接种体引入所述地层中，所述微生物接种体的微生物: (i)是孢子或者处于休眠状态； (?)能够形成孢子； (iii)能分解纤维素或者分解半纤维素； (iv)是嗜热菌、极度嗜热菌或者超嗜热菌； (v)不能利用碳氢化合物作为碳源；以及 (vi)不是所述含碳氢化合物地质地层固有的； b)同时或者顺序地将提供能被步骤a)引入的微生物利用而不能被原住微生物利用的碳源的生长培养基引入到所述地层中； c)将所述接种体暴露在能使微生物在所述地质地层中的水通道内进入活性生长期的条件下；以及 d)通过注入井将包含如步骤b)中限定的进一步生长培养基的注入液引入所述地层中。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述菌剂为孢子形式。
3.在含碳氢化合物地质地层中维持微生物塞的方法，所述塞包含微生物，所述微生物: (i)能够形成孢子； (?)能分解纤维素或者分解半纤维素； (iii)是嗜热菌、极度嗜热菌或者超嗜热菌； (iv)不能利用碳氢化合物作为碳源；以及 (v)不是所述含碳氢化合物地质地层固有的； 其中用通过一个或多个注入井注入到所述地层中且流向一个或多个生产井的液体淹没所述地层，所述液体包含提供可以被所述塞中的微生物利用而不能被原住微生物利用的碳源的生长培养基。
4.如权利要求3所述的方法，还包括监控生产井的输出的步骤，以及按照所述输出的性质，调节所述注入液中一种或多种成分的浓度或者所述注入液的一种或多种物理性质。
5.可控地改变含碳氢化合物地质地层中构建的微生物塞的位置和/或范围的方法,通过所述地层注入液可以从一个或者多个注入井流向一个或多个生产井，其中所述方法包括选择微生物接种体、注入液以及提供可以被所述微生物塞的微生物利用而不能被原住微生物利用的碳源的生长培养基，用于形成微生物塞，所述微生物接种体的微生物: (i)能够形成孢子； (?)能分解纤维素或者分解半纤维素； (iii)是嗜热菌、极度嗜热菌或者超嗜热菌； (iv)不能利用碳氢化合物作为碳源；以及 (v)不是所述含碳氢化合物地质地层固有的； 以及所述方法还包括使用选自PH调节、温度调节、液量调节、气量调节、抑制剂调节、营养量调节、盐度调节、粘度调节、压力调节、流量调节以及向所述注入液加入其他微生物中的至少一种控制步骤。
6.如权利要求5所述的方法,用于在朝向至少一个生产井的方向上可控地移动所述构建的塞，其中所述塞由如权利要求3所限定的至少一种产孢微生物形成，并且所述方法包括: 使用控制步骤刺激所述微生物以形成孢子； 使用控制步骤在所述地质地层中移动所述孢子；以及 使用控制步骤激活所述微生物以由孢子萌发并且变为有活性的。
7.如权利要求6所述的方法，其中用于刺激所述微生物以形成孢子的所述控制步骤包括降低营养供给。
8.如权利要求5所述的方法，用于在朝向至少一个注入井的方向上可控地延长所述构建的塞，所述方法包括: 将新鲜营养物供给到塞前部的控制步骤，从而使得所述微生物可以生长进在所述塞前部和所述注入井之间的包含营养物的区域。
9.如权利要求5所述的方法，用于在所述塞的侧面可控地扩大所述构建的塞的散布，所述方法包括: 将新鲜营养物添加到沿着所述构建的塞的侧面流动的注入水中的控制步骤，从而使得所述微生物可以生长进在所述塞的侧面的包含营养物的区域。
10.如权利要求5所述的方法,用于在朝向至少一个所述生产井的方向上可控地移动所述构建的塞前部，所述方法包括:` 使用控制步骤将杀生物剂或其它毒剂供给到所述注入水中，至抑制生长或者致死水平。
11.如权利要求8或9所述的方法，所述方法还包括用以下控制步骤中的至少一种来预处理在所述塞前部或者在所述塞的侧面的截面: 用包含杀生物剂的注入液淹没所述塞前部或者所述塞的侧面，以降低活性内源微生物的数量； 用包含PH调节剂的注入液淹没所述塞前部或者所述塞的侧面，以改善所需微生物的生长条件； 用含盐量低的注入液淹没所述塞前部或者所述塞的侧面来降低包围所述塞前部和所述塞的侧面的地质地层中孔隙水中的盐度，以改善所需微生物的生长条件；以及 用注入液淹没所述塞前部或者所述塞的侧面来冷却包围所述塞前部和所述塞的侧面的地质地层，以改善所需微生物的生长条件。
12.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述微生物能分解纤维素。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述微生物是细菌或者古细菌。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述微生物是热纤梭菌(Clostridiumthermocellum)。
15.如任一项前述权利要求所述的方法，其中所述生长培养基包含选自纤维素、半纤维素、羧甲基纤维素、纤维二糖、木糖、木二糖以及木聚糖的碳源。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述生长培养基包含纤维二糖。
17.在水淹没的含石油地质地层中形成的微生物塞，其特征在于所述塞包含如权利要求3所限定的微生物。
18.热纤梭菌型微生物在水淹没的含石油地质地层中形成微生物塞的用途。
【文档编号】C12P7/10GK103562340SQ201280026136
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年5月31日 优先权日:2011年5月31日
【发明者】阿斯勒·若乌纳 申请人:全球有机能源股份有限公司