产甲烷的制作方法

技术特征：

1.一种开发地下地层修正方案以提高地下地层中碳质原料的受激生物产甲烷效率的方法，其包括以下步骤：

(a)分析所述地层的一种或多种组分以确定与天然状态下的地层环境相关的一组营养素吸附和/或解吸环境特征，其中所述营养素是可吸附到和/或可解吸自所述地层的所述一种或多种组分的一种或多种生物刺激营养素；

(b)检测所述地层内一种或多种产甲烷微生物的存在；

(c)测量所述地层内发生的甲烷气体产生的水平；

(d)使用从步骤(a)至(c)获得的信息设计关于生物刺激营养素吸附和/或解吸的最佳地层环境，其通过修改所述地层的所述吸附和/或解吸环境特征以增强所述一种或多种生物刺激营养素的生物利用度来促进通过所述产甲烷微生物从所述原料的最佳原位产甲烷；和

(e)通过确定为了基本上原位复制步骤(d)中确定的所述关于生物刺激营养素吸附和/或解吸的最佳地层环境所述地层的所述一种或多种组分所需的一种或多种调节来开发用于应用到所述天然地层环境以提高所述产甲烷效率的地层环境修正方案，

其中所述修正方案应用到所述地层影响所述一种或多种生物刺激营养素的吸附和/或解吸以提高所述产甲烷效率。

2.根据权利要求1所述的方法，其中通过评估步骤(a)中确定的所述天然地层环境与对于该天然地层环境在步骤(d)中设计的所述最佳地层环境之间的差异以将步骤(a)确定的与所述天然地层环境相关的所述营养素吸附和/或解吸环境特征与最佳原位产甲烷效率的理论地层环境模型的营养素吸附和/或解吸环境特征进行比较来进一步开发所述修正方案。

3.根据权利要求1所述的方法，其中通过以下算法进行的评估以进一步开发该天然地层环境的所述修正方案，所述算法通过计算最低能量产甲烷模型来确定为了复制所述最佳地层环境所述天然地层环境需要的最佳的所述一种或多种调节，从而建立优选的地层环境修正方案。

4.根据权利要求1所述的方法，其中开发的所述环境修正方案包括通过改变所述地层内的至少一种营养素的吸附和/或解吸来调节所述地层的所述营养素吸附和/或解吸环境特征。

5.根据权利要求1所述的方法，其中通过改变所述地层的一种或多种组分的一种或多种物理化学性质以封闭营养素吸附位点或从吸收位点解吸所述地层内的营养素来修改所述地层中的营养素吸附，并且其中所述地层内的所述营养素吸附位点被永久封闭或者暂时封闭1天至3年或其之间的间隔的一段时间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(a)还包括确定所述地层环境中的所述一种或多种生物刺激营养素的初始吸附和/或解吸水平。

7.根据权利要求6所述的方法，其中确定所述地层环境中的所述一种或多种生物刺激营养素的初始吸附和/或解吸水平的步骤涉及分析所述地层环境以检测和/或定量所述一种或多种生物刺激营养素的基线浓度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定促进所述一种或多种生物刺激营养素的吸附和/或解吸的所述地层的所述一组营养素吸附和/或解吸环境特征的步骤包括：

(i)建立所述可吸附和/或可解吸生物刺激营养素的基线浓度；

(ii)系统地改变与促进所述地层内的生物刺激营养素吸附和/或解吸的所述地层和/或所述地层环境的所述一种或多种组分相关的一种或多种物理和/或化学性质；

(iii)通过确定哪些改变的性质导致所述地层内的所述可吸附和/或可解吸生物刺激营养素的基线浓度增加和/或减少来鉴定所述地层的一种或多种营养素吸附和/或解吸促进环境特征。

9.根据权利要求8所述的方法，其中(i)确定所述可吸附和/或可解吸生物刺激营养素浓度相对于所述基线浓度的增加指示在所述地层内发生营养素解吸，和(ii)其中确定所述可吸附和/或可解吸生物刺激营养素水平相对于所述基线水平的减少指示在所述地层内发生营养素吸收。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在将所述修正方案应用到所述地层之后，所述产甲烷效率与应用所述修正方案之前的所述产甲烷效率相比提高。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中开发的所述环境修正方案包括通过改变所述地层内的至少一种营养素的吸附/解吸来调节所述地层的所述营养素吸附/解吸环境特征。

12.根据权利要求11所述的方法，其中通过改变所述地层的一种或多种组分的一种或多种物理化学性质以有利于所述地层内的某些营养素的解吸和/或所述地层内的另一些营养素的吸收和/或以不利于所述地层内的某些营养素的解吸和/或所述地层内的另一些营养素的吸收来改变所述地层内的所述至少一种营养素的营养素吸附/解吸，或者其中通过改变所述地层的一种或多种组分的一种或多种物理化学性质以封闭营养素吸附位点和/或以从吸附位点解吸所述地层内的营养素来改变所述地层内的营养素吸附。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的方法，其中所述地层内营养素的所述解吸和/或所述地层内营养素的所述吸收是永久的或暂时的，其中优选地所述解吸和/或吸收是暂时的，进行1周至3年或其之间的间隔的一段时间，或者其中所述地层内的所述营养素吸附位点被永久封闭或者暂时封闭1天至3年或其之间的间隔的一段时间。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，其中所述地层内营养素的所述解吸和/或所述地层内营养素的所述吸收是永久的或暂时的，并且涉及使用无吸附亲和力营养素或低吸附亲和力营养素，优选地，其中所述低吸附亲和力营养素以前体形式提供，所述前体形式可转化和/或可降解成易于吸收的更加生物可利用的营养素形式，更优选地其中所述低吸附亲和力营养素如脲与前体转化和/或降解抑制剂如脲酶抑制剂组合提供；或其中通过将一种或多种优先吸附到营养素吸附位点的结合组分添加到所述地层中来将所述地层内的所述营养素吸附位点暂时封闭1天至3年或其之间的间隔的一段时间，其中所述结合组分封闭或优先占据所述地层内的一个或多个所述营养素吸附位点，优选地，所述结合组分任选地可释放自所述营养素吸附位点。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中使用有机酸如乙酸、草酸、酒石酸或乳酸中的一种或多种来封闭所述地层内的营养素吸附位点。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中开发的所述环境修正方案包括调节所述地层的所述营养素吸附和/或解吸环境特征以增加所述地层内营养素的解吸以提高原位生物利用度，其通过如下实现：向原料和/或周围原料环境添加促进所述原料和/或周围环境上吸附的一种或多种营养素的解吸或优先解吸的组分，其中所述组分任选地可释放自其中，通过向所述地层添加交换组分来促进营养素从所述地层内解吸，其中所述交换组分优先与吸附的营养素交换以使有利于产甲烷的营养素解吸，并且其中所述交换组分在所述营养素结合位点的所述优先交换是暂时交换或永久交换(受控释放)。

17.一种用于产甲烷位点选择的方法，其包括以下步骤：

(a)分析地层的一种或多种组分以确定与天然状态下的地层环境相关的一组营养素吸附和/或解吸环境特征，其中所述营养素是可吸附到和/或可解吸自所述地层的所述一种或多种组分的一种或多种生物刺激营养素；

(b)检测每个地层内一种或多种产甲烷微生物的存在；

(c)测量每个地层内发生的甲烷气体产生的水平；

(d)使用从步骤(a)至(c)获得的信息设计关于生物刺激营养素吸附和/或解吸的最佳地层环境，其通过修改所述地层的所述吸附和/或解吸环境特征以增强所述一种或多种生物刺激营养素的生物利用度来促进通过所述产甲烷微生物从所述原料的最佳原位产甲烷；和

(e)基于通过权利要求1至16中任一项所述的开发地下地层修正方案的方法确定的每个地层的一种或多种营养素的吸收/解吸特征的可调节性来选择甲烷生产的优选位点。

18.一种产生用于确定地下地层中的最佳产甲烷条件的产甲烷模型的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)分析多个地层的一种或多种组分以确定与所述多个天然地层环境中的每一个相关的生物刺激营养素吸附和/或解吸环境特征；

(b)检测所述多个地层中的每一个内一种或多种产甲烷微生物的存在；

(c)检测所述多个地层中的每一个内发生的甲烷气体产生的水平；

(d)使用从步骤(a)至(c)获得的信息来确定用于关于生物刺激营养素吸附/吸收的最佳产甲烷生物刺激效率建模的理论地层环境。

19.通过权利要求18所述的方法制备的产甲烷模型。

20.根据权利要求19所述的产甲烷模型在测定适合于产甲烷的生物刺激的一种或多种营养素中的用途，其中所述营养素不是脲、铵、磷和/或钾。

21.根据权利要求19所述的产甲烷模型在测定适合于以下的一种或多种化学组分中的用途：封闭地下地层、碳质原料和/或碳质原料环境中一种或多种产甲烷微生物营养素的吸附和/或促进其解吸；和/或鉴定期望时间段内可转化和/或可降解成营养素的更加生物可利用形式的一种或多种营养素前体。

22.一种刺激天然地下地层中碳质原料的生物产甲烷的方法，其包括将地层环境修正方案应用到所述天然地层环境以提高产甲烷效率，其中用于所述天然地层环境的所述地层环境修正方案通过权利要求1至16中任一项所述的方法开发。

23.一种用于改变和/或控制地层内营养素吸收速率的营养素修正制剂，其中所述制剂包含用于抑制一种或多种营养素前体向所述一种或多种营养素的一种或多种生物可利用形式转化和/或分解的至少一种抑制剂组分；和任选的一种或多种生物可利用形式的所述一种或多种营养素的一种或多种营养素前体；并且其中所述营养素吸收修正制剂适用于在如权利要求1至16中任一项限定的方法中使用，或者适于用作在开始如权利要求1至16中任一项限定的方法之前应用于地层的预处理制剂。

24.根据权利要求23所述的营养素修正制剂，其中所述至少一种抑制剂组分以有效地使所述一种或多种营养素前体向所述营养素的一种或多种生物可利用形式的转化和/或分解延迟期望持续时间如例如至少一周的量存在。

25.根据权利要求23至24中任一项所述的营养素修正制剂，其中所述营养素前体是氮营养素前体，例如脲、脲衍生物或氨或者亚硝酸盐/硝酸盐，或者其中所述营养素前体是磷营养素前体，例如磷酸。

26.根据权利要求23至25中任一项所述的营养素修正制剂，其中当所述一种或多种前体的所述转化和/或分解是酶促驱动时，所述至少一种抑制剂组分是酶抑制剂，例如在所述前体是脲的情况下，其为脲酶抑制剂或调节剂。

27.根据权利要求26所述的营养素修正制剂，其中所述脲酶抑制剂包含以下的共混物或一种或多种：丙二醇、N-(正丁基)-硫代磷酰三胺、N-甲基-2-吡咯烷酮，例如，可获自Koch Fertilizer的

28.根据权利要求23至26中任一项所述的营养素修正制剂，其中所述前体是脲，并且所述抑制剂选自由以下组成的组：一种或多种的重金属如铅、异羟肟酸(HXA)、二氨基磷酸盐(PPD)、咪唑、磷腈及相关化合物，N-(正丁基)硫代磷酰三胺、N-(正丁基)磷酰三胺、硫代磷酰三胺、苯基磷酰二胺、环己基硫代磷酰三胺、环己基磷酰三胺、磷酰三胺、对苯二酚、对苯醌、六酰氨基环三磷腈、硫代吡啶、硫代嘧啶、硫代吡啶-N-氧化物、N，N-二卤代-2-咪唑烷酮、N-卤代-2-噁唑烷酮及其组合。

29.根据权利要求23至25中任一项所述的营养素吸收修正制剂，其中所述转化和/或分解是水解驱动的，所述至少一种抑制剂组分是水解抑制剂。

30.根据权利要求23至25中任一项所述的营养素吸收修正制剂，其中所述转化和/或分解由硝化引起，所述至少一种抑制剂组分是硝化细菌的抑制剂。

31.根据权利要求23至30中任一项所述的修正制剂用于调节碳质原料的受激生物产甲烷中的营养素吸附/解吸的用途。