CN102329768A - 用于油藏残余油气化开采的菌群构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于油藏残余油气化开采的菌群构建方法，该方法包括如下步骤：(1)采集油藏采油井产出液样品或被原油污染的活性污泥样品；(2)在所述产出液样品或活性污泥样品中加入含烃培养基厌氧富集培养；(3)所得富集培养物转接相同含烃培养基中厌氧培养直到产生甲烷。与现有技术相比，本发明方法能够充分利用油藏中的微生物，通过定向富集获得适应油藏环境条件的厌氧降解烃产甲烷菌群，克服了传统的人为组合菌群方法的偏差性和片面性，为油藏残余油气化开采奠定基础。

Description

用于油藏残余油气化开采的菌群构建方法
技术领域
本发明涉及一种厌氧降解菌群的构建方法，尤其是涉及用于油藏残余油气化开采的菌群及其构建方法。
背景技术
提高我国油田原油采收率具有战略意义。石油是国家战略性资源，近10年来，我国原油消费量以年均5.8％的速度增加，而同期国内原油供应增长速度仅为1.7％。自1993年我国成为原油净进口国之后，原油进口量逐年增加。据预测，到2020年，我国石油的年进口需求将超过5亿吨，对外依存度将达到70％，国家将面临重大经济安全问题。努力提高油田开发水平、促进油田稳产无疑是缓解我国能源短缺局面的有效措施之一。然而，目前我国已开发的多数油田已经进入高含水中后期开发阶段，目前水驱采收率不高，大量原油还留在地下，即使采用三次采油技术，预测最终采收率将不到50％。同时我国绝大多数油田面临着开采难度大、成本高、采收率低等难题和巨大压力。
环境中广泛存在的石油烃厌氧降解产甲烷的现象为实现含烃生境生物气化开采工程化的可能性提供了依据。饱和烷烃厌氧降解产生甲烷的实验研究表明，实验室原油厌氧降解产甲烷过程中石油烃发生的化学变化同降解油藏中发生变化的模式一致。有大量的证据证明生物甲烷从降解油藏中产生。甲烷和重油被认为是同时产生的，都来源于烃降解产甲烷过程。油藏中甲烷气体同位素较轻表明了生物成因的甲烷要比热成因的甲烷的比例大，较重的CO2气体同位素表明生物成因的甲烷来源于二氧化碳还原。油藏中的原油在产甲烷条件下降解这一事实解释了全球降解油藏中烃的成分模式以及干气的聚集。
针对地下油藏独特的缺氧环境，利用微生物的作用，将油藏中常规开采方法难以动用的残余油就地降解转化为天然气(甲烷)，再以天然气的形式开采出来，或者作为战略资源就地储备，从而大幅度提高油气资源的利用效率和开采水平，进一步延长油藏的开发寿命。油藏中的微生物在厌氧环境中将原油转化为甲烷在理论和实践上都具有可行性。石油烃厌氧微生物降解是目前研究的一个重要方向，对油藏残余油生物气化开采具有重要的理论意义和应用价值。
原油气化开采就是将油藏视为巨大的生物反应器，烃厌氧降解产甲烷过程需要由不同功能菌群共同参与，发挥协同作用才能完成。这种协同作用主要可以分为两个阶段，一是降解阶段，即烃降解为小分子有机物；二是产气阶段，即小分子物质最终转化成甲烷。第一阶段的降解产物必须由第二阶段的微生物不断移除，反应才能持续进行。一般而言，含烃生境中存在丰富多样的产甲烷菌。其中，高温油藏中主要是氢营养型的产甲烷菌，乙酸需要通过共生乙酸氧化到氢气和二氧化碳再通过氢营养型的产甲烷菌产生甲烷。这个观点同热力学预测的结果一致，即共生乙酸氧化在高温情况下热力学更可行。在有些低温环境中，乙酸营养型的产甲烷菌也占有一定的比例，表明乙酸营养型的产甲烷菌在降解的末端也很重要。然而，在其它的低温环境，氢营养型的产甲烷菌仍然占主导。由此可见，该过程的关键是如何构建能够在厌氧环境下降解烃的菌群。然而，目前尚没有关于如何建立用于油藏残余油气化开采的菌群及其构建方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种够建在厌氧情况下降解烃产生甲烷的用于油藏残余油气化开采的菌群构建方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
用于油藏残余油气化开采的菌群构建方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)采集油藏采油井产出液样品或被原油污染的活性污泥样品；(2)在所述产出液样品或活性污泥样品中加入含烃培养基厌氧富集培养；(3)所得富集培养物转接相同含烃培养基中厌氧培养直到产生甲烷。
步骤(2)所述的含烃培养基由混合烷烃30μL～100μL，NaCl 0.50g/L，MgCl2·6H2O 0.10g/L，CaCl2·2H2O 0.10g/L，NH4Cl 0.25g/L，KH2PO4 0.20g/L，KCl0.30g/L，NaHCO3 2.50g/L，Na2S·9H2O 0.5g/L以及维生素溶液0.2～2mL和微量元素溶液0.1～1mL。
所述的混合烷烃为正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷和正二十烷按等体积均匀混合的烷烃。
所述的维生素溶液的组成包括：维生素B121.0mg/L，生物素20.0mg/L，叶酸20.0mg/L，烟碱酸50.0mg/L，D-Ca-泛酸酯50.0mg/L，p-氨基苯酸50.0mg/L，维生素B6-盐酸100.0mg/L，核黄素50.0mg/L，维生素B1-盐酸(2H2O)50.0mg/L，硫辛酸50.0mg/L。
所述的微量元素溶液的组成包括：CoCl2·6H2O 0.50g/L，CuCl2·2H2O 0.10g/L，FeCl2·4H2O 7.50g/L，H3BO3 1.00g/L，MnCl2·4H2O 0.50g/L，Na2MoO4·2H2O 0.10g/L，NiCl2·6H2O 0.10g/L，ZnCl2·6H2O 0.50g/L。
步骤(2)中所述的富集培养时含烃培养基及培养瓶剩余空间须完全除氧。
与现有技术相比，本发明方法能够充分利用油藏中的微生物，通过定向富集获得适应油藏环境条件的厌氧降解烃产甲烷菌群，克服了传统的人为组合菌群方法的偏差性和片面性，为油藏残余油气化开采奠定基础，所构建的菌群能够在厌氧情况下降解烃产生甲烷。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
样品来源于华北油田某油井产出液，其油藏温度38℃。由混合烷烃30μL(正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷和正二十烷按等体积均匀混合)、维生素溶液0.2mL(维生素B121.0mg/L，生物素20.0mg/L，叶酸20.0mg/L，烟碱酸50.0mg/L，D-Ca-泛酸酯50.0mg/L，p-氨基苯酸50.0mg/L，维生素B6-盐酸100.0mg/L，核黄素50.0mg/L，维生素B1-盐酸(2H2O)50.0mg/L，硫辛酸50.0mg/L)和微量元素溶液0.1mL(CoCl2·6H2O 0.50g/L，CuCl2·2H2O 0.10g/L，FeCl2·4H2O 7.50g/L，H3BO3 1.00g/L，MnCl2·4H2O 0.50g/L，Na2MoO4·2H2O 0.10g/L，NiCl2·6H2O 0.10g/L，ZnCl2·6H2O 0.50g/L)及无机盐溶液45mL(NaCl0.50g/L，MgCl2·6H2O 0.10g/L，CaCl2·2H2O 0.10g/L，NH4Cl 0.25g/L，KH2PO4 0.20g/L，KCl0.30g/L，NaHCO3 2.50g/L，Na2S·9H2O 0.5g/L)组成培养基，装入到120mL血清瓶中，灭菌后接种油井产出液4.5mL，38℃培养。该油井产出液在接种到产甲烷富集培养基中经过1年的厌氧培养后产生了大量的甲烷，转接培养后甲烷的产量增加，经过356天的厌氧培养，1L培养基产生1500μL甲烷。产甲烷菌群中细菌菌系构成见表1，古菌构成见表2。
实施例2
样品来源于新疆油田某油井产出液，其油藏温度32℃。由混合烷烃70μL(正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷和正二十烷按等体积均匀混合)、维生素溶液0.2mL(维生素B121.0mg/L，生物素20.0mg/L，叶酸20.0mg/L，烟碱酸50.0mg/L，D-Ca-泛酸酯50.0mg/L，p-氨基苯酸50.0mg/L，维生素B6-盐酸100.0mg/L，核黄素50.0mg/L，维生素B1-盐酸(2H2O)50.0mg/L，硫辛酸50.0mg/L)和微量元素溶液0.1mL(CoCl2·6H2O 0.50g/L，CuCl2·2H2O 0.10g/L，FeCl2·4H2O 7.50g/L，H3BO3 1.00g/L，MnCl2·4H2O 0.50g/L，Na2MoO4·2H2O 0.10g/L，NiCl2·6H2O 0.10g/L，ZnCl2·6H2O 0.50g/L)及无机盐溶液45mL(NaCl0.50g/L，MgCl2·6H2O 0.10g/L，CaCl2·2H2O 0.10g/L，NH4Cl 0.25g/L，KH2PO4 0.20g/L，KCl0.30g/L，NaHCO3 2.50g/L，Na2S·9H2O 0.5g/L)组成培养基，装入到120mL血清瓶中，灭菌后接种油井产出液4.5mL，32℃培养。该油井产出液在接种到产甲烷富集培养基中经过厌氧培养后产生了大量的甲烷，转接2次培养后甲烷的产量增加，经过215天的厌氧培养，1L培养基产生1130μL甲烷。产甲烷菌群中细菌菌系构成见表1，古菌构成见表2。
实施例3
样品来源于胜利油田某油井产出液，其油藏温度60℃。由混合烷烃100μL(正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷和正二十烷按等体积均匀混合)、维生素溶液0.2mL(维生素B121.0mg/L，生物素20.0mg/L，叶酸20.0mg/L，烟碱酸50.0mg/L，D-Ca-泛酸酯50.0mg/L，p-氨基苯酸50.0mg/L，维生素B6-盐酸100.0mg/L，核黄素50.0mg/L，维生素B1-盐酸(2H2O)50.0mg/L，硫辛酸50.0mg/L)和微量元素溶液0.1mL(CoCl2·6H2O 0.50g/L，CuCl2·2H2O 0.10g/L，FeCl2·4H2O 7.50g/L，H3BO3 1.00g/L，MnCl2·4H2O 0.50g/L，Na2MoO4·2H2O 0.10g/L，NiCl2·6H2O 0.10g/L，ZnCl2·6H2O 0.50g/L)及无机盐溶液45mL(NaCl0.50g/L，MgCl2·6H2O 0.10g/L，CaCl2·2H2O 0.10g/L，NH4Cl 0.25g/L，KH2PO4 0.20g/L，KCl0.30g/L，NaHCO3 2.50g/L，Na2S·9H2O 0.5g/L)组成培养基，装入到120mL血清瓶中，灭菌后接种油井产出液4.5mL，60℃培养。该油井产出液在接种到产甲烷富集培养基中经过厌氧培养后产生了大量的甲烷，转接2次培养后甲烷的产量增加，经过232天的厌氧培养，1L培养基产生1440μL甲烷。产甲烷菌群中细菌菌系构成见表1，古菌构成见表2。
实施例4
样品来源于上海某炼油厂污水罐活性污泥。由混合烷烃50μL(正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷和正二十烷按等体积均匀混合)、维生素溶液0.2mL(维生素B121.0mg/L，生物素20.0mg/L，叶酸20.0mg/L，烟碱酸50.0mg/L，D-Ca-泛酸酯50.0mg/L，p-氨基苯酸50.0mg/L，维生素B6-盐酸100.0mg/L，核黄素50.0mg/L，维生素B1-盐酸(2H2O)50.0mg/L，硫辛酸50.0mg/L)和微量元素溶液0.1mL(CoCl2·6H2O 0.50g/L，CuCl2·2H2O 0.10g/L，FeCl2·4H2O 7.50g/L，H3BO3 1.00g/L，MnCl2·4H2O 0.50g/L，Na2MoO4·2H2O 0.10g/L，NiCl2·6H2O0.10g/L，ZnCl2·6H2O 0.50g/L)及无机盐溶液45mL(NaCl0.50g/L，MgCl2·6H2O0.10g/L，CaCl2·2H2O 0.10g/L，NH4Cl 0.25g/L，KH2PO4 0.20g/L，KCl0.30g/L，NaHCO3 2.50g/L，Na2S·9H2O 0.5g/L)组成培养基，装入到120mL血清瓶中，灭菌后接种油井产出液4.5mL，37℃培养。活性污泥在接种到产甲烷富集培养基中经过厌氧培养后产生了大量的甲烷，经3次转接培养后甲烷的产量增加，第三次转接培养，1L培养基产生1080μL甲烷。产甲烷菌群中细菌菌系构成见表1，古菌构成见表2。
表1  实施例1～4产甲烷菌群中细菌组成百分比
Figure BDA0000092378340000051
Figure BDA0000092378340000061
表2  实施例1～4产甲烷菌群中古菌组成百分比
Figure BDA0000092378340000062

Claims (6)

1.用于油藏残余油气化开采的菌群构建方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)采集油藏采油井产出液样品或被原油污染的活性污泥样品；(2)在所述产出液样品或活性污泥样品中加入含烃培养基厌氧富集培养；(3)所得富集培养物转接相同含烃培养基中厌氧培养直到产生甲烷。
2.根据权利要求1所述的用于油藏残余油气化开采的菌群构建方法，其特征在于，步骤(2)所述的含烃培养基由混合烷烃30μL～100μL，NaCl 0.50g/L，MgCl2·6H2O 0.10g/L，CaCl2·2H2O 0.10g/L，NH4Cl 0.25g/L，KH2PO4 0.20g/L，KCl0.30g/L，NaHCO3 2.50g/L，Na2S·9H2O 0.5g/L以及维生素溶液0.2～2mL和微量元素溶液0.1～1mL。
3.根据权利要求2所述的用于油藏残余油气化开采的菌群构建方法，其特征在于，所述的混合烷烃为正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷和正二十烷按等体积均匀混合的烷烃。
4.根据权利要求2所述的用于油藏残余油气化开采的菌群构建方法，其特征在于，所述的维生素溶液的组成包括：维生素B12 1.0mg/L，生物素20.0mg/L，叶酸20.0mg/L，烟碱酸50.0mg/L，D-Ca-泛酸酯50.0mg/L，p-氨基苯酸50.0mg/L，维生素B6-盐酸100.0mg/L，核黄素50.0mg/L，维生素B1-盐酸(2H2O)50.0mg/L，硫辛酸50.0mg/L。
5.根据权利要求2所述的用于油藏残余油气化开采的菌群构建方法，其特征在于，所述的微量元素溶液的组成包括：CoCl2·6H2O 0.50g/L，CuCl2·2H2O 0.10g/L，FeCl2·4H2O 7.50g/L，H3BO3 1.00g/L，MnCl2·4H2O 0.50g/L，Na2MoO4·2H2O 0.10g/L，NiCl2·6H2O 0.10g/L，ZnCl2·6H2O 0.50g/L。
6.根据权利要求1所述的用于油藏残余油气化开采的菌群构建方法，其特征在于，步骤(2)中所述的富集培养时含烃培养基及培养瓶剩余空间须完全除氧。
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