專利名稱：一種微生物驅(qū)油菌種的篩選分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種微生物驅(qū)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(qū)油菌種的培育方法。
用微生物提高石油采收率(MEOR)可提供一種新的增油措施。實踐證明，微生物采油的主要特點是成本低、適應性強、施工方便、不污染環(huán)境。MEOR法的基礎(chǔ)就是在于通過營養(yǎng)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，以便使殘余油成為可動與可采。但MEOR法采用的菌種為好氧與兼性菌的復配，且營養(yǎng)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(huán)境不配伍，而且營養(yǎng)物糖蜜價格貴，來源少，無法滿足提高采收率的需要。
由于上述原因，如何篩選分離以烴類為唯一碳源，并適應油藏厭氣環(huán)境的菌種，是人們正在努力解決的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種微生物驅(qū)油菌種的篩選分離方法包括以下步驟(1)樣品采集用無菌取樣瓶采集油田生產(chǎn)井中的油水混合液或回注的污水樣，放入35-60℃的恒溫箱中恒溫0.5-1.5小時恒溫箱中待用；
(2)增菌培養(yǎng)在厭氧條件下將樣品接種于無機鹽培養(yǎng)基中培養(yǎng)，搖床溫度35-45℃，轉(zhuǎn)速100-150rpm，培養(yǎng)時間7-15天，同時做一不加菌的空白對照，選擇菌數(shù)比增加者進行繼續(xù)培養(yǎng)；(3)菌種純化將增菌的培養(yǎng)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(yǎng)基上劃線，放入?yún)捬豕ぷ髡净蚋稍锲髦信囵B(yǎng)3-5天，挑取不同形態(tài)的單菌落在牛肉膏固體培養(yǎng)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(yǎng)基內(nèi)進行厭氧培養(yǎng)，將純化的菌落移接斜面培養(yǎng)基中；(4)分離篩選在厭氧瓶中裝入復配的培養(yǎng)基及原油，原油加入量為培養(yǎng)基體積比的4％，經(jīng)高溫滅菌后接種培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為搖床溫度35-60℃，轉(zhuǎn)速100-150rpm，培養(yǎng)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(jīng)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(fā)酵液中活性物有機酸的含量；⑤發(fā)酵液油水界面張力的變化；⑥營養(yǎng)物對菌種生長的影響；⑦菌種的驅(qū)油效果評價；⑧菌種的擴大發(fā)酵實驗。
圖5菌種YT7作用后原油色-質(zhì)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(qū)油效果；圖9配伍菌的長管模型驅(qū)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(fā)酵液中活性物有機酸的含量；⑤發(fā)酵液油水界面張力的變化；⑥營養(yǎng)物對菌種生長的影響；⑦菌種的驅(qū)油效果評價；⑧菌種的擴大發(fā)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(tài)為桿狀、長桿狀、短桿狀，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(jīng)初步鑒定為擬桿菌屬(Bacteriodes)。這8株菌在兼性厭氧條件下能以原油為碳源的培養(yǎng)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(chǎn)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(yǎng)液濃度、PH、45℃的條件下，生長菌數(shù)都能達到設(shè)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(fā)酵原油后分析的全烴色譜圖。其中用本發(fā)明方法篩選的菌種YT-5作用后的原油輕質(zhì)組分C8-C11增加了30％，∑C21/C22增加了54％，作用后原油的姥鮫烷/nC17和植烷/nC18的比值分別增加了36％和19％；菌種YT-7作用后的原油的輕質(zhì)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(zhì)組分作用前后進行的族組分分析，得到不同組分的百分含量。其中用本發(fā)明方法篩選的菌種YT1-6、YT-7和YT-8發(fā)酵原油后飽和烴含量相對增加，芳烴、菲烴、瀝青質(zhì)含量相對減少，這說明原油經(jīng)微生物作用后使重組分的含量減少，有利于原油在多孔介質(zhì)中的流動被采出。
表1 原油經(jīng)微生物作用前后的族組成分析

圖5至圖7是色-質(zhì)聯(lián)機分析的細菌作用后原油結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明用本發(fā)明方法篩選的菌種作用前原油的飽和烴是由正構(gòu)烷烴組成，而作用后原油的結(jié)構(gòu)由烷烴轉(zhuǎn)化成酸、酮、酯、醇、醚等物質(zhì)。其中圖5在譜圖時間17-20.86min時是菌種YT-5作用后的原油中生成了丁酸、醋酸、二甲基乙基酯、N-乙酸環(huán)氧-3丙基酸、1-二醇二羥基乙酸等產(chǎn)物；在圖譜時間5-5.10min時是菌種YT-6作用后的原油中生成了十四醇、十六醇、十九醇、二十醇、聯(lián)癸基氧化醚、氮雜環(huán)二甲基乙酸等產(chǎn)物；在圖譜時間5-5.102min時是菌種YT-7作用后的原油中生成了4-羥基-4甲基-2戊酮等產(chǎn)物。這表明用本發(fā)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(jié)構(gòu)發(fā)生變化，并轉(zhuǎn)化成有利于驅(qū)油的各種代謝產(chǎn)物。
表2是菌種對原油粘度影響的測定結(jié)果。用本發(fā)明方法篩選的菌種對原油具有一定的降粘作用，但復合菌的降粘效果明顯優(yōu)于單一菌株，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(fā)酵液中油水界面張力變化結(jié)果。用本發(fā)明方法篩選的菌株YT1-6、YT-7、YT-8在以原油為碳源的發(fā)酵過程中，產(chǎn)生了活性物質(zhì)，這些生化產(chǎn)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，復合菌的界面張力是8.10mN/m，比空白值降低27.57mN/m。
表3細菌發(fā)酵液與原油的界面張力測定數(shù)據(jù)

表4是發(fā)酵液中活性物有機酸含量的測定結(jié)果。用本發(fā)明方法篩選的菌種能分解利用石油中的烷烴組分，而產(chǎn)生脂肪酸，隨著發(fā)酵時間的增長，有機酸含量也同時增加。經(jīng)細菌發(fā)酵過的發(fā)酵液，pH值明顯下降，一般可將發(fā)酵液的pH值由7降低到6～5.5。菌株YT1-6作用原油后的的發(fā)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(yǎng)的發(fā)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(fā)酵液中有機酸測定數(shù)據(jù)

圖8、圖9是用本發(fā)明方法篩選的菌種在長管填充油砂模型中的驅(qū)油實驗結(jié)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(qū)油效果的模型實驗。
1.天然巖心驅(qū)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，含油污水；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(qū)至含水98％→注菌液→恒溫45℃培養(yǎng)→水驅(qū)至含水98％結(jié)束。
③實驗結(jié)果使用天然巖心進行了三組微生物驅(qū)油物理模擬實驗。
第一組模型實驗是將菌液作為驅(qū)油劑，菌株YT-7、YT-8直接經(jīng)搖床培養(yǎng)發(fā)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(qū)替，不進行封閉培養(yǎng)。
第二組模型實驗將單菌種YT-7、YT-8分別配制成菌懸液，細菌密度是107個/mL，注入模型，然后關(guān)閉模型一周，使細菌在模型中發(fā)酵繁殖后進行水驅(qū)。
第三組模型實驗是復合菌，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(guān)閉模型一周，再后續(xù)水驅(qū)。實驗結(jié)果表明復配的菌株得到了較好的驅(qū)油結(jié)果。
表5微生物驅(qū)油天然巖心模型實驗數(shù)據(jù)匯總表

2.長管填充油砂模型驅(qū)油實驗為了驗證天然巖心微生物驅(qū)油物理模擬實驗結(jié)果，又開展了長管填充油砂模型微生物驅(qū)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；采油一廠脫氣原油，含油污水。
②實驗程序巖心抽空飽和地層水→飽和油→水驅(qū)含水98％→注菌液→恒溫45℃培養(yǎng)→水驅(qū)含水98％結(jié)束。
③實驗結(jié)果進行了四組微生物驅(qū)油物理模擬實驗第一組是水驅(qū)空白對比實驗，將模型飽和油后，水驅(qū)至含水達98％，關(guān)閉模型二周，然后再注水至與其它組注入量相同時結(jié)束，計量出油量。
第二組實驗將菌株YT1-6、YT-7-YT-8分別配制成復合菌懸液，細菌密度為107個/mL，分別注入模型，關(guān)閉模型二周后水驅(qū)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(guān)閉模型二周，然后水驅(qū)。
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后再注入模型。
巖心驅(qū)油實驗結(jié)果表明，用本發(fā)明方法篩選的菌種在天然巖心中可提高采收率約5.4％～11.4％(OOIP)，在長管物理模型中可提高采收率約7.25％～12.1％(OOIP)。
表6微生物驅(qū)油長管填充砂模型物理模擬實驗數(shù)據(jù)

菌種擴大發(fā)酵實驗根據(jù)本發(fā)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(shù)都能達到設(shè)計要求的107-8個/ml。培養(yǎng)基是無機鹽與油層中采出的脫水原油。為達到預期的發(fā)酵結(jié)果，將菌種YT1-6、YT7、YT8分開發(fā)酵，發(fā)酵時檢驗菌種的生長情況，鏡檢菌態(tài)，計活菌數(shù)，同時分析菌種生長過程中各項生化指標，如產(chǎn)酸，PH值和活性物含量等。
用本發(fā)明方法篩選的菌種可用于油田增產(chǎn)增注試驗和微生物提高采收率的現(xiàn)場試驗，如單井吞吐、油井清防蠟、解堵以及微生物驅(qū)油和調(diào)剖等。
權(quán)利要求
1.一種微生物驅(qū)油菌種的篩選分離方法，包括以下步驟(1)樣品采集用無菌取樣瓶采集油田生產(chǎn)井中的油水混合液或回注的污水樣，放入恒溫箱中待用；(2)增菌培養(yǎng)在厭氧條件下將樣品接種于無機鹽培養(yǎng)基中培養(yǎng)，同時做一不加菌的空白對照，選擇菌數(shù)比增加者進行繼續(xù)培養(yǎng)；(3)菌種純化將增菌的培養(yǎng)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(yǎng)基上劃線，放入?yún)捬豕ぷ髡净蚋稍锲髦信囵B(yǎng)，挑取不同形態(tài)的單菌落在牛肉膏固體培養(yǎng)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(yǎng)基內(nèi)進行厭氧培養(yǎng)，將純化的菌落移接斜面培養(yǎng)基中；(4)分離篩選在厭氧瓶中裝入復配的培養(yǎng)基及原油，經(jīng)高溫滅菌后接種培養(yǎng)，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(jù)權(quán)利要求1所述的微生物驅(qū)油菌種的篩選分離方法，其特征在于，其中步驟(1)所述的恒溫條件為35-45℃的恒溫箱中恒溫0.5-1.5小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物驅(qū)油菌種的篩選分離方法，其特征在于，其中步驟(2)所述的培養(yǎng)條件為搖床溫度35-60℃，轉(zhuǎn)速100-150rpm，培養(yǎng)時間7-15天。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物驅(qū)油菌種的篩選健康方法，其特征在于，其中步驟(3)所述的放入?yún)捬豕ぷ髡净蚋稍锲髦信囵B(yǎng)時間為3-5天。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物驅(qū)油菌種的篩選分離方式，其特征在于，其中步驟(4)所述的原油加入量為培養(yǎng)基體積比的4％，培養(yǎng)條件為搖床溫度35-60℃，轉(zhuǎn)速100-150rpm，培養(yǎng)時間7-15天。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物驅(qū)油菌種的篩選分離方式，其特征在于，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(fā)酵液中活性物有機酸的含量；⑤發(fā)酵液油水界面張力的變化；⑥營養(yǎng)物對菌種生長的影響；⑦菌種的驅(qū)油效果評價；⑧菌種的擴大發(fā)酵實驗。
全文摘要
一種微生物驅(qū)油菌種的篩選分離方法，包括(1)樣品采集；(2)增菌培養(yǎng)；(3)菌種純化；(4)分離篩選；(5)性能檢測。本發(fā)明篩選的菌種其生長周期一般是在24～72小時，菌數(shù)都能達到設(shè)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(yōu)先權(quán)日2001年10月29日
發(fā)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