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沈阳生态所油藏生物圈采油功能菌定向调控研究取得进展

沈阳生态所油藏生物圈采油功能菌定向调控研究取得进展

  油藏位于地下深部,具有厌氧、高压、高温和高矿化度等环境特点。油藏环境中栖息的厌氧微生物,形成了独特的微生物类群。作为地下生物圈的组成部分,油藏环境微生物独特的物种多样性与代谢功能多样性,使其不仅在元素的生物地球化学循环过程中发挥重要作用,在生物技术领域也有巨大应用潜力。

  微生物采油技术(MEOR)是利用微生物在油藏中的生长代谢活动或其代谢产物来提高原油采收率的综合性技术。定向调控油藏内特定功能微生物类群的代谢活性、高效合成表面活性剂等驱油产物是微生物采油取得成效的关键。然而,有关油藏环境条件(厌氧、高压、高矿化度等)对微生物合成表面活性剂等驱油物质的影响还缺乏系统研究,能否定向调控表面活性剂产生菌的油藏原位代谢活性,将是微生物采油技术取得突破的关键。

  中国科学院沈阳应用生态研究所微生物生态与技术学科组在油藏厌氧功能微生物菌种资源开发和提高原油采收率方面开展了长期研究,近期在定向调控油藏微生物厌氧产表面活性剂提高采收率方面取得了新进展。

  1.以筛选自新疆油藏的表面活性剂产生菌Bacillus amyloliquefaciens 702和Pseudomonas aeruginosa 709为研究对象,比较研究了在好氧、厌氧、高压、高矿化度等条件下功能菌代谢合成表面活性剂的活性,并通过岩心物模驱油实验评价了功能菌的原位驱油潜力。研究发现,油藏本源菌702和709均能够在好氧条件下高效合成生物表面活性剂,也都能够在厌氧、高压(10MPa)、高矿化度环境中生长代谢,但是氧气的缺乏显著削弱了其合成表面活性剂的能力;菌株709能够在厌氧条件下的产生303mg/L的表面活性剂,而菌株702在厌氧条件下虽能生长但不能产生表面活性剂;岩心物模评价结果表明菌株709可在一次水驱基础上提高采收率达7.15%,而菌株702提高的采收率仅为1.10%。该研究从表面活性剂原位合成角度,指出油藏缺氧环境影响微生物的功能活性,进而影响微生物驱油的效率;为保障油藏原位合成表面活性剂,优化注气工艺保障油藏中氧气充足、开发厌氧高产表面活性剂菌种资源是微生物驱油见效的两个突破点。

  相关研究成果以Biosurfactant production under 腾讯分分彩 diverse conditions by two kinds of biosurfactant-producing bacteria for microbial enhanced oil recovery为题发表在石油工程领域期刊Journal of Petroleum Science and Engineering上,助理研究员赵峰为第一作者,研究员张颖为通讯作者。

  2.利用高通量测序技术解析大庆油藏微生物菌群多样性,并从中筛选到了厌氧产表面活性剂的油藏本源铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)DQ3;在厌氧反应器中模拟研究了强化本源菌DQ3后的微生物菌群动态变化和表面活性剂合成代谢过程。研究发现,Pseudomonas为大庆油藏中具有表面活性剂合成潜力的主要优势菌属;定向强化本源菌P.aeruginosa 腾讯分分彩 DQ3后,虽然改变了油藏微生物群落结构,但Pseudomonas仍为油藏的主要优势菌属之一,并增加了石油烃降解菌、表面活性剂产生菌、产甲烷菌等驱油有益菌的丰度,降低了硫酸盐还原菌和铁细菌等有害菌的丰度;在油藏厌氧模拟体系中定向强化P.aeruginosa后,有效合成了表面活性剂,降低体系表面张力到33.8mN/m、原油乳化活性达EI24=58%,在厌氧条件下,强化本源P.aeruginosa可在一次水驱基础上提高原油采收率5.22%。该研究证实了通过定向调控油藏厌氧产表面活性剂微生物发挥驱油作用的可行性,并解析了其内在的驱油作用机制。

  相关研究成果以Bioaugmentation of oil reservoir indigenous Pseudomonas aeruginosa to enhance oil recovery 腾讯分分彩 through in-situ biosurfactant production without air injection为题发表在生物工程与应用微生物领域期刊Bioresource Technology上,赵峰为第一作者,张颖为通讯作者。

  以上研究得到了国家高技术研究发展计划、国家自然科学基金、企业横向合作项目的资助。

  论文链接:1 2 

图1.强化油藏本源铜绿假单胞菌驱油模式图

图2.油藏模拟体系中微生物菌群动态变化