一种定向激活原油中采油功能微生物的方法
【专利摘要】本发明涉及微生物采油【技术领域】，特别涉及一种通过数理统计方法筛选激活剂，将该激活剂和微生物的菌属相关联进行研究，来定向激活原油油相中特定的内源采油功能微生物的方法。包括以下步骤：A、激活剂营养因子筛选；B、内源微生物群落结构变化检测；C、营养因子与微生物的特定关系分析；D、调整激活剂营养因子配比，定向激活特定采油功能微生物。本发明的方法能从本质上体现激活剂种类与菌种的特定关系，从而能够实现油藏中微生物的定向激活，本发明的方法适用范围广，不针对某一特定油藏。
【专利说明】一种定向激活原油中采油功能微生物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微生物采油【技术领域】，特别涉及一种通过数理统计方法筛选激活剂， 将该激活剂和微生物的菌属相关联进行研究，来定向激活原油油相中特定的内源采油功能 微生物的方法。
【背景技术】
[0002] 原油中的微生物是在油田开发过程中随含有大量细菌的注入水进入油层的，经过 自然选择的过程，在一定时期内在数量和种类上保持相对稳定。这些细菌通过自身调节而 适应了恶劣的地层环境，能利用地层中有限的营养进行缓慢的生长和代谢。
[0003] 原油中的微生物种类繁多，其营养类型和代谢方式各异，有些种类在其生长繁殖 过程中，能产生诸如溶剂、酸类、气体、表面活性剂和生物聚合物等有效化合物，因而促进石 油乳化。还有一类微生物群落，能利用碳源快速生长繁殖，抑制其他菌类生长，或者代谢过 程产生一些有害物质，而影响在实际中的应用。
[0004] 内源微生物在形成过程中，阻碍其大量繁殖的主要因素是缺乏足够的营养，激活 原油中的微生物，是向原油中注入营养液，使得微生物快速繁殖和生长，而研究微生物生长 发育的最佳条件，及分析激活剂种类与内源微生物群落结构的分布与变化之间的关系，可 以达到定向激活的目的。
[0005] 激活原油中的内源菌，是一个动态过程，过程中微生物菌系内部组成和结构都将 发生变化，油藏本源是一个复杂的生态系统，不同油藏，同一油藏中也存在较大差异，定向 激活原油中的微生物，专项针对目的功能菌群，一方面可以抑制有害的菌群的生长，还可以 提高激活剂的利用率，降低成本投入。
[0006] 天津亿利科能源公司发明一种定向调控油藏内源微生物驱油的方法，该方法通过 向近井地带投加需氧激活剂定向激活了近井地带烃氧化菌，向油藏深部投加厌氧激活体系 激活厌氧发酵菌（发明人为胡欣，申请号为201210367875. 6,发明名称为"一种定向调控油 藏内源微生物驱油的方法"）。
[0007] 另外，有发明能定向激活油藏中产生物乳化剂的内源微生物，采用16S rDNA测序 分析确定产生物乳化剂的微生物种群，分析其关键代谢底物，利用正交试验优化激活剂配 方体系（另外发明人为张邵东等，申请号为201310450633. 8,发明名称为"一种激活油藏内 源微生物产生物乳化剂的方法")。
[0008] 另外，包木太等用4中激活剂配方对沾3区块注入水中微生物群落进行了选择性 激活，拟驱油实验。实验结果表明，所述4种激活剂配方能有效刺激有益菌的生长，同时对 有害菌S R B实现了较为有效抑制作用(包木太，王兵，袁长忠.胜利油田沾3区块内源微 生物室内模拟激活实验研究。化工学报，2008, 59 (9))。
[0009] 包木太等将PCR-DGGE技术应用在内源菌激活工程中，得到对优势菌群的群落结 构分析结构(包木太，王兵，陈庆国等.PCR-DGGE技术在内源细菌选择性激活过程中的应 用。环境科学，2009. 30 (6))。
【发明内容】
[0010] 本发明所解决的技术问题是，以往激活原油中微生物的技术致使采油功能微生物 和非采油功能微生物均能大量繁殖，造成药剂大量浪费，驱油效果不明显等问题；特别是 以往的技术以水相中的微生物为激活目标，忽视原油油相中也广泛存在的更具亲油性的内 源采油功能微生物。为此，本发明提供一种具有工艺简单，定向激活，操作方便，成本低廉， 经济适用，无毒无害，适用范围广的方法，该方法能够定向激活石油中具有采油功能的微生 物，特别是能够有效定向激活原油油相中的采油功能微生物的方法。
[0011] 本发明在普通实验室正交实验或相应面分析的基础上，通过引用如PCR-DGGE分 子生物学手段，能够分析得到营养因子与微生物的特定关系，在此基础上，通过调整营养因 子配比，来达到定向激活的目的。
[0012] 具体来说，本发明提供如下技术方案： 一种定向激活原油中采油功能微生物的方法，包括以下步骤： A、 激活剂营养因子筛选； B、 内源微生物群落结构变化检测； C、 营养因子与微生物的特定关系分析； D、 调整激活剂营养因子配比，定向激活目标采油功能微生物。
[0013] 优选地，前面所述方法中，其中，所述的微生物是存在于原油中的内源微生物；使 用定向激活剂营养因子定向激活目标采油功能微生物。
[0014] 优选地，前面所述方法中，其中，所述的微生物是存在于原油油相中的内源微生 物。
[0015] 优选地，前面所述方法中，采油功能微生物为假单胞菌属（Pseudomonas)和/或芽 孢杆菌属（Bacillus)。
[0016] 优选地，前面所述方法中，所述激活剂的营养因子是碳源、氮源和磷源。
[0017] 优选地，前面所述方法中，其中，定向激活原油中的假单胞菌属（Pseudomonas)的 定向激活剂营养因子为碳源、氮源和磷源中的任一种或两种以上； 优选地，前面所述方法中，其中，定向激活原油中的芽孢杆菌属（Bacillus)的定向激活 剂营养因子为氮源。
[0018] 优选地，前面所述方法中，激活剂营养因子碳源、氮源和磷源分别为使用清水和/ 或油藏注入水配置的糖蜜、NH 4C1和Κ2ΗΡ04。
[0019] 优选地，前面所述方法中，其中，所述氮源为NH4C1。
[0020] 优选地，前面所述方法中，使用清水和/或油藏注入水配置的糖蜜、NH4C1和K 2HP04 的浓度分别为3mg/L以上。
[0021 ] 优选地，前面所述方法中，所述NH4C1使用清水和或油藏注入水配置的浓度为3mg/ L以上。
[0022] 本发明的方法能从本质上体现激活剂种类与菌种的特定关系，从而能够实现油藏 中微生物的定向激活，本发明的方法适用范围广，不针对某一特定油藏。
[0023]
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1是C⑶实验组取样时间15天的DGGE结果图。
[0025] 图2是图1的DGGE结果的清晰反映各泳道条带分布情况的模拟图。
[0026] 图3是CCA各实验组样品菌种组成图。
[0027] 图4是CCA分析图。
[0028]
【具体实施方式】
[0029] 本发明涉及一种定向激活微生物的方法，该方法在激活原油中微生物的基础上， 分析激活剂营养因子与内源微生物群落结构的分布与变化之间的关系，以达到定向激活的 目的，其主要过程包括：A、激活剂营养因子筛选；B、内源微生物群落结构变化检测；C、营养 因子与微生物的特定关系分析；D、调整激活剂营养因子配比，定向激活特定采油功能微生 物。
[0030] 本发明能够从本质上体现激活剂种类与菌种的特定关系，从而能够实现油藏中微 生物特别是原油油相中微生物的定向激活，本发明的方法适用范围广，不针对某一特定油 藏。
[0031] 本发明还提供一种采油功能微生物的激活剂，其特征在于，该激活剂的营养因子 是碳源、氮源和磷源中的一种或两种以上。
[0032] 优选地，所述采油功能微生物为假单胞菌属（Pseudomonas)和/或芽孢杆菌属 (Bacillus)。
[0033] 本发明还提供一种针对假单胞菌属（Pseudomonas)的激活剂，其特征在于，该激活 剂的营养因子是碳源、氮源和磷源中的一种或两种以上。
[0034] 其中，优选地，所述激活剂为使用清水和或油藏注入水配制的糖蜜、NH4C1和k 2hpo4 中的一种或两种以上。优选地，激活剂的浓度为3mg/L以上。
[0035] 本发明还提供一种针对芽孢杆菌属（Bacillus)的激活剂，其特征在于，该激活剂 的营养因子为氮源。
[0036] 其中，优选地，所述激活剂为NH4C1，优选地，激活剂的浓度为3mg/L以上。
[0037] 下面通过最佳实施例来详细说明本发明的方法，本发明的方法并不限于下述实施 例所述的含微生物的原油。
[0038] 实施例一 (1)激活剂营养因子单因素实验 样品取至长庆油田，只有原油油样，没有水样。根据油田之前测定的地层水中的矿化度 及钙镁含量，使用清水按40g/L的NaCl、lg/L的CaCl2、2g/L的MgCl2配置模拟地层水。并 选取玉米浆干粉、糖蜜、蔗糖为碳源，Na 2HP04、Κ2ΗΡ04、（ΝΗ4) 2ΗΡ04为磷源，NaN03、ΚΝ03、ΝΗ 4Ν03、 NH4C1为氮源，分别进行单因素实验，确定最佳碳源、磷源和氮源。
[0039] 具体实验过程如下： X在模拟地层水中分别添加0. 4%的玉米浆干粉、糖蜜、蔗糖，121 °C灭菌30min后，各加 入4%的长庆原油油样。30°C，摇床120rpm/min，振荡培养。培养15天后测定不同碳源的 培养体系中的原油乳化现象、排油圈大小及总菌浓〇D_。比较筛选出的碳源为糖蜜。其中， 〇D_是指将洗涤重悬菌体稀释三倍于紫外分光光度仪600nm波长下测量得到的光密度值。
[0040] f.在模拟地层水中添加0. 4%糖蜜，分成7份，每份各添加不同的单一磷源和氮源， 分别为 〇· 33% Na2HP04、0. 52% Κ2ΗΡ04、0· 3%(ΝΗ4)2ΗΡ04、0· 2% ΝΗ4Ν03、0· 21% NaN03、0. 25% KN03、 0. 25% NH4C1，121°C灭菌30min后，各加入4%的长庆原油油样。30°C，摇床120rpm/min，振 荡培养。培养15天后测定不同碳源的培养体系中的原油乳化现象、排油圈大小及总菌浓 〇D_。比较筛选出的效果好的磷源为Κ 2ΗΡ04 ;比较筛选出的效果好的氮源为NaN03和NH4C1。
[0041] (2) Plackett-Burman 实验 对糖蜜、K2HP04、NH4C1、NaN03、MgCl 2、CaCl2六种因素作为激活剂成分进行全面的考察， 另外还包括5个空项作为误差分析。采用实验次数N=12的实验设计法，每个因素取高、低 两个水平，分别以"+1 "和"-1"表示。因素水平设计及结果见下表1和表2。
[0042] 表1 Plackett-Burman实验设计及结果
【权利要求】
1. 一种定向激活原油中采油功能微生物的方法，包括以下步骤： A、 激活剂营养因子筛选； B、 内源微生物群落结构变化检测； C、 营养因子与微生物的特定关系分析；和 D、 调整激活剂营养因子配比，定向激活目标采油功能微生物。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述的微生物是存在于原油中的内源微生物；使 用定向激活剂营养因子定向激活目标采油功能微生物。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述的微生物是存在于原油油相中的内源微生 物。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的方法，采油功能微生物为假单胞菌属 (Pseudomonas)和 / 或芽抱杆菌属（Bacillus)。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的方法，所述激活剂的营养因子是碳源、氮源和磷源 中的任一种或两种以上。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中，定向激活原油中的假单胞菌属 (Pseudomonas)的定向激活剂营养因子为碳源、氮源和磷源中的任一种或两种以上。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中，定向激活原油中的芽孢杆菌属 (Bacillus)的定向激活剂营养因子为氮源。
8. 根据权利要求1-6任一项所述的方法，激活剂营养因子碳源、氮源和磷源分别为使 用清水和/或油藏注入水配置的糖蜜、NH4C1和K2HP04中的一种或两种以上。
9. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述氮源为NH4C1。
10. 根据权利要求8所述的方法，使用清水和/或油藏注入水配置的糖蜜、NH4C1和 K2HP04的浓度分别为3mg/L以上。
11. 根据权利要求9所述的方法，所述NH4C1使用清水和或油藏注入水配置，优选其浓 度为3mg/L以上。
【文档编号】E21B43/22GK104152394SQ201410297655
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月29日 优先权日:2014年6月29日
【发明者】聂勇, 李卫乐, 赵雅坤, 池昌桥, 来国莉, 蔚晓燕, 刘晓霞, 吴晓磊 申请人:北京大学工学院包头研究院