CN105754852A - 模拟微生物在高温高压油藏生长曲线设备及测定方法 - Google Patents

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Abstract

一种模拟微生物在高温高压油藏生长曲线装置，涉及石油微生物领域，包括温度控制系统、压力控制系统及微生物培养系统，温度控制系统包括恒温箱及温度控制器，恒温箱内部设有温度控制器，压力控制系统包括压力控制器及压力注入装置，所述的恒温箱内部设有压力控制器，压力控制器与压力注入装置连接且压力注入装置位于恒温箱外部，微生物培养系统包括生物培养罐、搅拌器及搅拌器控制器，生物培养罐与压力传感器连接，根据生长曲线确定该微生物是否适应该高温高压油藏环境以及在该条件下生长的对数期和稳定期。

Description

模拟微生物在高温高压油藏生长曲线设备及测定方法
技术领域：
本发明涉及石油微生物领域，具体涉及一种模拟微生物在高温高压油藏生长曲线设备及测定方法。
背景技术：
相对于化学驱提高采收率方法，微生物驱油具有独特的驱油机理、简易的操作流程、对地层和环境无伤害的特性以及可以根据地层环境灵活调整菌种和营养液的优势存在，引起了世界范围内对微生物技术的重视，并进行广泛的现场实践，取得了非常显著的提高采收率效果，特别是对经济效益较差的油井，具有非常明显的延长油井经济寿命的作用。
测定微生物生长曲线在微生物驱油过程中具有重要作用。微生物生长曲线一般分为四个时期：调整期，对数期，稳定期，衰亡期。它表示了细菌生长过程中各个过程的情况，每个时期都有自己特定的优势微生物。根据微生物的生长曲线可以明确微生物的生长规律，对生产实践和现场施工具有重要的指导意义。一般油田微生物驱油所采用的是对数期和稳定期的微生物。根据对数期的生长规律，可以得到缩短培养菌种的工期，根据稳定期的生长规律，可以得到产物的最佳收获期，研究稳定期产生的原因还可以促进连续培养理论的发展和创建新的工艺技术。但是目前还缺少测定微生物在高温高压油藏的生长曲线的方法，而这制约了微生物驱在高温高压油藏的应用与推广。
发明内容：
本发明的目的是通过模拟高温高压油藏环境，测定微生物在一定温度压力条件下的生长曲线，菌数的测定方法所采用的测定方法是平板计数法，根据生长曲线确定该微生物是否适应该高温高压油藏环境以及在该条件下生长的对数期和稳定期。
本发明采用的技术方案为：一种模拟微生物在高温高压油藏生长曲线装置，包括温度控制系统、压力控制系统及微生物培养系统，温度控制系统包括恒温箱及温度控制器，恒温箱内部设有温度控制器，压力控制系统包括压力控制器及压力注入装置，所述的恒温箱内部设有压力控制器，压力控制器与压力注入器连接且压力注入器位于恒温箱外部，微生物培养系统包括生物培养罐、搅拌器及搅拌器控制器，生物培养罐与压力传感器连接，压力传感器与压力控制器连接，生物培养罐内部设有搅拌器，搅拌器与搅拌器控制器连接，生物培养罐顶部设有进样口及压力注入口，压力注入口与压力注入装置连接生物培养罐侧壁上设有减压器，减压器与出样口连接。
生物培养罐的数量为4个。
所述的温度控制系统用于控制所述模拟油藏环境内部的温度，保持系统处于恒温状态。
所述的压力控制系统用于控制所述所述模拟油藏环境内部的压力，保证系统处于恒压状态。
所述的微生物培养系统用于进行微生物生长培养。
采用以下步骤进行实现：
步骤一：设计制备模拟油藏环境，该环境包括温度控制系统、压力控制系统及微生物培养系统，其中温度设定范围为25-100℃，压力设定范围为0-25MPa，搅拌速度设定范围为50-200r/min；
步骤二：取生长培养基500mL,调节pH值，取微生物菌种25mL,将两者混和后放入微生物培养系统中，按要求设定温度、压力、搅拌速度，每6小时从采出口接取2mL溶液，测定微生物的数量和发酵液pH值，96小时后停止培养；
步骤三：将所测取的微生物数目数据绘制成随时间的变化的曲线图即生长曲线图，确定微生物生长的对数期和稳定期，并对微生物发酵液pH值变化进行分析，综合评价微生物生长能力和高温高压油藏环境适应性，同时利用该方法也可以优选适应目的油藏环境的优势微生物。
pH值测定设备采用实验室酸度计设备进行测定。
本发明的有益效果是：通过模拟高温高压油藏环境，测定微生物在一定温度压力条件下的生长曲线，菌数的测定方法所采用的测定方法是平板计数法，其中菌数测定采用平板菌落计数法，葡萄糖平板培养基培养基配方为：琼脂18g/L、葡萄糖20g/L、玉米浆4g/L、NaNO32g/L、Na2HPO4·12H2O1g/L、KH2PO40.5g/L、MgSO4·7H2O0.5g/L、CaCl20.05g/L、pH7.0-7.2；生长培养基配方：葡萄糖40g/L、玉米浆16g/L、NaNO33g/L、Na2HPO4·12H2O1g/L、KH2PO40.5g/L、MgSO4·7H2O0.5g/L、CaCl20.05g/L、pH7.0-7.2，使用模拟地层水配制，根据生长曲线确定该微生物是否适应该高温高压油藏环境以及在该条件下生长的对数期和稳定期。
附图说明：
图1是本发明总体实验装置示意图。
图2是本发明培养罐示意图。
图3是本发明微生物高温高压条件下生长曲线图。
图4是本发明发酵液高温高压条件下pH值随培养时间变化图。
具体实施方式：
参照各图，一种模拟微生物在高温高压油藏生长曲线装置，包括温度控制系统、压力控制系统及微生物培养系统，温度控制系统包括恒温箱及温度控制器，恒温箱内部设有温度控制器，压力控制系统包括压力控制器及压力注入装置，所述的恒温箱内部设有压力控制器，压力控制器与压力注入装置连接且压力注入装置位于恒温箱外部，微生物培养系统包括生物培养罐、搅拌器及搅拌器控制器，生物培养罐与压力传感器连接，压力传感器与压力控制器连接，生物培养罐内部设有搅拌器，搅拌器与搅拌器控制器连接，生物培养罐顶部设有进样口及压力注入口，生物培养罐侧壁上设有减压器，减压器与出样口连接。
所述的温度控制系统用于控制所述模拟油藏环境内部的温度，保持系统处于恒温状态。
所述的压力控制系统用于控制所述所述模拟油藏环境内部的压力，保证系统处于恒压状态。
所述的微生物培养系统用于进行微生物生长培养。
采用以下步骤进行实现：
步骤一：设计制备模拟油藏环境，该环境包括温度控制系统、压力控制系统及微生物培养系统，其中温度设定范围为25-100℃，压力设定范围为0-25MPa，搅拌速度设定范围为50-200r/min；
步骤二：取生长培养基500mL,调节pH值，取微生物菌种25mL,将两者混和后放入微生物培养系统中，按要求设定温度、压力、搅拌速度，每6小时从采出口接取2mL溶液，测定微生物的数量和发酵液pH值，96小时后停止培养；
步骤三：将所测取的微生物数目数据绘制成随时间的变化的曲线图即生长曲线图，确定微生物生长的对数期和稳定期，并对微生物发酵液pH值变化进行分析，综合评价微生物生长能力和高温高压油藏环境适应性，同时利用该方法也可以优选适应目的油藏环境的优势微生物。
pH值测定设备采用实验室酸度计设备进行测定。
具体实施例如下：调节生长培养基pH值至7.0-7.2，取三种微生物CJ1、CJ2、CJ3菌液各25mL和生长培养基各500mL分别放入微生物培养罐1、2、3室中，另取生长培养基500mL放入微生物培养罐4室中作为空白样。温度设定为70℃，压力设定为5MPa，搅拌速度设定为100r/min。检查仪器连接无误后进行培养。每6小时从采出口接取2mL溶液，测定微生物的数量和发酵液pH值，96小时后停止培养。将所测取的微生物数目数据绘制成随时间的变化的曲线图即生长曲线图，确定微生物生长的对数期和稳定期，并对微生物发酵液pH值变化进行分析，综合评价微生物生长能力和高温高压油藏环境适应性。
实验结果：
微生物高温高压条件下生长数据（个/mL）
时间（h） 空白样 CJ1 CJ2 CJ3
0 0 780000 690000 850000
6 0 1240000 920000 570000
12 0 1860000 1200000 220000
18 0 11200000 19000000 87000
24 0 83200000 98000000 30000
30 0 150000000 250000000 11000
36 0 175000000 430000000 4586
42 0 140000000 450000000 2100
48 0 190000000 510000000 1500
54 0 149000000 390000000 1200
60 0 135000000 370000000 985
66 0 59000000 290000000 852
72 0 26000000 79000000 653
78 0 7900000 36000000 435
84 0 2200000 18000000 321
90 0 1500000 5200000 256
96 0 1000000 2100000 196
参照图3可知，空白样没有微生物出现，表明当只有生长培养基时，微生物培养系统是不会产生杂菌的，因此排除了微生物培养系统产生杂菌干扰实验结果的现象，实验得到的数据真实可靠。
CJ3随着培养的时间的增加，数量急剧下降，表明CJ3不适应在高温高压条件下生长。
CJ1和CJ2在此高温高压条件下生长较好，可以将CJ1和CJ2的生长曲线划分为四个阶段：调整期、对数期、稳定期及衰老期，CJ1和CJ2生长的四个阶段有着各自的特点：
①调整期又称适应期。当微生物和生长培养基注入培养罐后，开始一段时间内出现微生物数量增加较少，说明CJ1和CJ2需要一些时间适应高温高压的模拟环境。这段时期微生物几乎不繁殖，适应期的长短和菌种的菌龄、环境因素等有关。菌种因种类和遗传基因不同适应期长短也不同。CJ1和CJ2在此高温高压油藏环境中的适应期相接近，约为12h左右。
②对数期又称生长旺盛期。微生物经过适应期以后就会以最快的速度进行繁殖，这一阶段微生物以几何级数增加。对数期特点是微生物生理和形态较为一致，代谢能力最为旺盛，世代时间最短，对外界抵抗力较强，菌体很少死亡或者不死亡。但对数期阶段微生物生长繁殖迅速需消耗大量的碳源和氮源。对数期的长短、繁殖速度的快慢与菌种培养环境和培养条件等有关；CJ1在此高温高压油藏环境中的适应期约为18h，CJ1在此高温高压油藏环境中的适应期约为24h
③稳定期又称平衡期。稳定期特点是微生物经过对数期的大量繁殖后，菌体的个数达到最大值，模型中的养料逐渐被消耗，代谢产物开始逐步积累，从而抑制了菌体自身的生长，繁殖变慢，生长速率下降，死亡率上升，随后死菌体数目逐渐上升，当新生的菌体数和死亡的菌体数几乎相当时则进入了稳定期。CJ1和CJ2在此高温高压油藏环境中的适应期约为36h。在稳定期内，CJ2的数量比CJ1的数量多，说明CJ2的生长优于CJ1。
④衰老期又称死亡期。这个阶段菌体少繁殖或不繁殖，菌体死亡速率大于生长速率，代谢产物不再增多。因此，在此高温高压油藏环境中，优选微生物CJ2为目的油藏环境的优势微生物。
由图4可知，空白样pH在培养过程中基本不变，因此可以保证其他实验数据真实准确。CJ1、CJ2发酵液pH在培养过程中不断变化，其中CJ1发酵液pH值变大，呈碱性，CJ2发酵液pH值变小，呈酸性。CJ3发酵液pH在培养过程中基本不变；
发酵液pH值数据
时间（h） 空白样 CJ1 CJ2 CJ3
0 7.1 7 7.1 7.2
6 7.2 7.2 7 7.3
12 7.2 7.1 7.1 7.1
18 7.1 7.2 6.9 7
24 7.1 7.3 6.7 7
30 7.1 7.5 6.4 7.1
36 7.2 7.6 6.5 7.1
42 7.1 8.1 6 7.2
48 7.2 7.7 6.1 7.1
54 7.1 7.9 5.9 7
60 7.1 7.8 5.8 7.1
66 7.2 7.6 6 7.14 -->
72 7.1 7.9 6.1 7
78 7.1 7.4 6.2 7.1
84 7.2 7.7 6 7.2
90 7.1 7.6 5.8 7
96 7.1 7.5 5.9 7.1

Claims (7)

1.一种模拟微生物在高温高压油藏生长曲线装置，包括温度控制系统、压力控制系统及微生物培养系统，其特征在于：温度控制系统包括恒温箱及温度控制器，恒温箱内部设有温度控制器，压力控制系统包括压力控制器及压力注入装置，所述的恒温箱内部设有压力控制器，压力控制器与压力注入装置连接且压力注入装置位于恒温箱外部，微生物培养系统包括生物培养罐、搅拌器及搅拌器控制器，生物培养罐与压力传感器连接，压力传感器与压力控制器连接，生物培养罐内部设有搅拌器，搅拌器与搅拌器控制器连接，生物培养罐顶部设有进样口及压力注入口，压力注入口与压力注入装置连接，生物培养罐侧壁上设有减压器，减压器与出样口连接。
2.根据权利要求1所述的模拟微生物在高温高压油藏生长曲线装置，其特征在于：所述的生物培养罐的数量为四个。
3.根据权利要求1所述的模拟微生物在高温高压油藏生长曲线装置，其特征在于：所述的温度控制系统用于控制所述模拟油藏环境内部的温度，保持系统处于恒温状态。
4.根据权利要求1所述的模拟微生物在高温高压油藏生长曲线装置，其特征在于：所述的压力控制系统用于控制所述所述模拟油藏环境内部的压力，保证系统处于恒压状态。
5.根据权利要求1所的模拟微生物在高温高压油藏生长曲线装置，其特征在于：所述的微生物培养系统用于进行微生物生长培养。
6.一种模拟微生物在高温高压油藏生长曲线测定方法，其特征在于：采用以下步骤进行实现：
步骤一：设计制备模拟油藏环境，该环境包括温度控制系统、压力控制系统及微生物培养系统，其中温度设定范围为25-100℃，压力设定范围为0-25MPa，搅拌速度设定范围为50-200r/min；
步骤二：取生长培养基500mL,调节pH值，取微生物菌种25mL,将两者混和后放入微生物培养系统中，按要求设定温度、压力、搅拌速度，每6小时从采出口接取2mL溶液，测定微生物的数量和发酵液pH值，96小时后停止培养；
步骤三：将所测取的微生物数目数据绘制成随时间的变化的曲线图即生长曲线图，确定微生物生长的对数期和稳定期，并对微生物发酵液pH值变化进行分析，综合评价微生物生长能力和高温高压油藏环境适应性，同时利用该方法也可以优选适应目的油藏环境的优势微生物。
7.根据权利要求5所述的模拟微生物在高温高压油藏生长曲线测定方法，其特征在于：pH值测定设备采用实验室酸度计设备进行测定。
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