CN102329822B - 一种调控石油烃厌氧生物降解产甲烷速率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调控石油烃厌氧生物降解产甲烷速率的方法，该方法包括如下步骤：(1)分析石油烃厌氧生物降解体系样品中的硫酸盐和磷酸盐的浓度；(2)在石油烃厌氧生物降解体系中补充加入硫酸盐和磷酸盐，使石油烃厌氧生物降解体系中硫酸盐浓度为1.5～2mM，磷酸盐的浓度为30～50mM；(3)收获甲烷。与现有技术相比，本发明可以大大提高石油烃厌氧转化甲烷的反应速率，因此是经济、简便可行的调控石油烃厌氧生物降解产甲烷的速率的方法。

Description

一种调控石油烃厌氧生物降解产甲烷速率的方法
技术领域
本发明涉及油藏生物气化开采技术，尤其是涉及一种调控石油烃厌氧生物降解产甲烷速率的方法。
背景技术
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，是一项具有前瞻性的课题。然而，石油烃降解产甲烷过程是多个反应步骤、多种微生物参与的协同作用，是一个相当缓慢的过程。石油烃的活化步骤是整个反应的主要限制步骤，尽管目前通过添加营养物或者扩大菌群的浓度来可以加速中间产物的代谢，但是只有石油烃被充分活化，才能加速整个反应过程。
油藏，特别是濒临枯竭的油藏，采用现有技术开采已经达到经济极限。将枯竭油藏中残余油就地转化为天然气，实现资源化转化利用已经受到广泛关注。国内外研究证实，油藏环境中存在着丰富的产生甲烷的菌系。油藏是位于地下几百米至数千米、原油在单一圈闭中具有同一压力系统的基本聚集。这种环境中孕育的微生物具有代谢类型多、物种多、代谢丰富、互相关联、结构相对稳定等特点。经长时间的演化，油藏中的微生物形成了较为稳定的群落。水驱油藏存在着甲烷生成菌和甲烷生物合成已成为普遍接受的事实。从未开发油藏分离到的产甲烷菌Methanobacterium thermaggregans具有的嗜热和耐盐等生理生长特性与所分离的油藏环境具有很好的一致性，说明产甲烷菌是油藏中典型的土著菌。大量研究表明，产甲烷菌为油藏中普遍发育的土著成员。油藏中产甲烷菌主要是将二氧化碳还原成甲烷的古菌，而分解乙酸产甲烷菌的报道很少。放射性示踪实验表明，将二氧化碳还原成甲烷较分解乙酸产甲烷更占优势，溶解的碳酸盐是生物形成甲烷的主要底物。可见，油藏中发育着能产甲烷的微生物，具有将原油转化为甲烷的生物学基础。
在自然状态下，油藏中微生物活性低，生物转化原油为甲烷的速率较低。由于油藏中营养物质匮乏，微生物数量一般较低。俄罗斯Bavlinsk油田注淡河水开发，产甲烷菌浓度102-104cells/ml；Romashkino油田尚未进行水驱开发，甲烷主要由重碳酸盐产生，速率为0.0126-0.2786mL CH4·L-1·day-1。
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可以刺激石油烃的活化，加速石油烃厌氧降解产甲烷过程速率的调控石油烃厌氧生物降解产甲烷速率的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种调控石油烃厌氧生物降解产甲烷速率的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)分析石油烃厌氧生物降解体系样品中的硫酸盐和磷酸盐的浓度；(2)在石油烃厌氧生物降解体系中补充加入硫酸盐和磷酸盐，使石油烃厌氧生物降解体系中硫酸盐浓度为1.5～2mM，磷酸盐的浓度为30～50mM；(3)收获甲烷。
步骤(2)所述的硫酸盐浓度为1.8mM，所述的硫酸盐包括硫酸钠、硫酸钾、硫酸铁或硫酸盐铵等石油烃厌氧生物降解体系中所有的硫酸盐。
步骤(2)所述的磷酸盐的浓度为40mM，所述的磷酸盐包括磷酸钙、磷酸钾、磷酸钠或磷酸铁等石油烃厌氧生物降解体系中所有的硫酸盐。
步骤(1)所述的分析石油烃厌氧生物降解体系样品中的磷酸盐的浓度可以采用但不限于刊物《化学工程与装备》2010年第4期136-137页报道的方法进行分析，硫酸盐的浓度可以采用但不限于刊物《仪器仪表与分析监测》2005年第1期38-39页报道的方法进行分析。
与现有技术相比，本发明为提高油藏环境条件下原油厌氧降解转化为甲烷的速率提供了一种可行的技术方法，为油藏残余油汽化开采提供了可行的技术手段，本发明方法即向石油烃厌氧生物降解体系样品中补充添加低浓度的硫酸盐和磷酸盐，激活在厌氧情况下具有降解石油烃能力的硫酸盐还原菌，磷酸盐的加入刺激产甲烷菌群的整体运转，从而加速石油烃的降解和甲烷的产生。硫酸盐的加入既要加速石油烃的活化又不能使整个反应过程朝着产硫化氢的方向进行。可以大大提高石油烃厌氧转化甲烷的反应速率，因此是经济、简便可行的调控石油烃厌氧生物降解产甲烷的速率的方法。
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。
以下实施例中分析石油烃厌氧生物降解体系样品中的磷酸盐的浓度采用刊物《化学工程与装备》2010年第4期136-137页报道的方法进行分析，硫酸盐的浓度采用刊物《仪器仪表与分析监测》2005年第1期38-39页报道的方法进行分析。
实施例1：
胜利油田某区块枯竭油藏的产出液石油烃厌氧降解产甲烷体系样品未检测到硫酸盐和磷酸盐，因此采用本发明向石油烃降解产甲烷体系中加入2mM硫酸盐和50mM的磷酸盐，经过250天的培养，本发明体系中甲烷的产量1100μM，未添加硫酸盐和磷酸盐体系甲烷的产量100μM，本发明体系是原体系产量的11倍。
实施例2
华北油田某区块枯竭油藏的产出液石油烃降解产甲烷体系中检测到0.5mM的硫酸盐而未检测到磷酸盐，因此，采用本发明向石油烃降解产甲烷体系中加1.5mM硫酸铁(使体系中硫酸盐浓度达到2mM)和30mM的磷酸铁，连续培养300天，本发明体系中甲烷的产量5mM，未添加硫酸盐和磷酸盐体系甲烷的产量1mM，本发明体系甲烷产量是原体系的5倍。
实施例3
分析某块枯竭油藏的产出液石油烃厌氧降解产甲烷体系样品未检测到硫酸盐和硝酸盐，因此采用本发明向石油烃降解产甲烷体系中加入1.8mM硫酸钠和40mM的磷酸钾，经过250天的培养，本发明体系中甲烷的产量1100μM，未添加硫酸盐和磷酸盐体系甲烷的产量100μM，本发明体系是原体系产量的11倍。

Claims (3)

1.一种调控石油烃厌氧生物降解产甲烷速率的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)分析石油烃厌氧生物降解体系样品中的硫酸盐和磷酸盐的浓度；(2)在石油烃厌氧生物降解体系中补充加入硫酸盐和磷酸盐，使石油烃厌氧生物降解体系中硫酸盐浓度为1.5～2mM，磷酸盐的浓度为30～50mM；(3)收获甲烷。
2.根据权利要求1所述的一种调控石油烃厌氧生物降解产甲烷速率的方法，其特征在于，步骤(2)所述的硫酸盐浓度为1.8mM。
3.根据权利要求2所述的一种调控石油烃厌氧生物降解产甲烷速率的方法，其特征在于，步骤(2)所述的磷酸盐的浓度为40mM。
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