CN107523517B - 一种油藏本源微杆菌及其在石油开采中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种油藏本源微杆菌及其在石油开采中的应用。本发明油藏本源微杆菌为油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF‑0001，其菌种保藏编号为：CGMCC No.14243。本发明的油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF‑0001能够降低气液表面张力至27.40mN/m，降低油水界面张力至0.091mN/m，在微观环境下形成稳定的油包水乳液，能够使原油乳化降粘率达到43.36％，室内岩心物理模拟实验中能够提高石油采收率幅度达到19.72％。

Description

一种油藏本源微杆菌及其在石油开采中的应用
技术领域
本发明属于油田微生物技术领域，涉及一种油藏本源微杆菌及其在石油开采中的应用。
背景技术
微生物提高采收率相关技术，从1976年提出至今，经过30年的发展，已成为继化学驱油、气体驱油、热力驱油后的第四种驱油、提高原油采收率的方法。微生物提高采收率技术的机理主要有以下五种：
(1)微生物在代谢过程中产生有机酸：这些酸可以溶解油层中碳酸盐岩，提高地层渗透作用；
(2)微生物在代谢过程中产生气态物质：主要包含甲烷、氢气、二氧化碳、硫化氢等，这些气体在油层中聚集提高地层压力，增大驱油能力，起到了气体混相驱或非混相驱的作用；
(3)微生物在代谢过程中产生生物表面活性剂和生物乳化剂：主要成分为脂肪酸及其脂类，降低稠油分子粘度，增加原油流动性；
(4)微生物繁殖产生生物聚合物：微生物产生的聚合物主要是多糖，它们能选择性地堵塞地层大孔道，提高注水波及体积系数，提高驱油效率；
(5)微生物产生溶解地层原油的溶剂：包含有丙醇、丁醇、丙酮、甲醛等，这些溶剂可以将地层原油稀释，提高单位时间的石油产量。
目前在微生物采油技术中，主要形成了以美国为主的外源微生物采油技术和以俄罗斯为主的内源微生物采油技术两大技术种类。但由于外源微生物采油技术现场操作性较差(油藏环境适应性差、与本源微生物配伍性差、经济成本高等)，因此自2000年后，各国将主要研究精力集中在内源微生物采油技术的发展上。内源微生物采油技术主要基于微生物生态学的研究技术，对目标油藏土著微生物进行筛选，甄别并判定在油藏开采中的相关功能菌。再针对功能菌研究和了解其在提高采收率上的作用和机理。在应用过程中通过向油藏内注入激活剂，原位激活采油功能菌，从而达到提高石油采收率的效果。与外源功能菌相比，内源菌提高采收率效果较好，对目标油藏环境适应性更强，施工成本更加低廉。
发明内容
基于现有技术中外源采用功能菌采用技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)及其在石油开采中的应用，其具有降低气/液表面张力、降低油/水界面张力、分散乳化石油分子、降低原油黏度、提高石油采收效率的能力。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
本发明提供一种油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001，其菌种保藏编号为：CGMCC No.14243。本发明的所述油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001已进行保藏。保藏日期：2017年06月14日；保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)；保藏单位地址：中国北京中国科学院微生物研究所，邮编：100101；保藏编号：CGMCC No.14243；分类命名：Microbacteriumsaccharophilum。
本发明还提供上述油藏本源微杆菌ORF-0001在石油开采中的应用。
上述应用中，优选地，所述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001对原油进行分散乳化后的油滴粒径尺寸为6.48μm-37.96μm。
上述应用中，优选地，所述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001用于油藏岩心的多孔介质中进行驱油。
本发明还提供一种生物驱油剂，其是由上述油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001发酵产生的。
本发明所述的生物驱油剂为所述油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001发酵后的富集液，优选地，每升发酵初始培养基包括1％的油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001、1％的蛋白胨、0.5％的氯化钠和1％的牛肉浸膏；经过发酵后的富集液中油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001的细菌浓度为1012-1013个/mL以及少量残留的营养成分。
本发明还提供上述生物驱油剂在石油开采中的应用。
本发明还提供上述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001或者生物驱油剂在降低气/液表面张力中的应用。
本发明还提供上述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001或者生物驱油剂在降低油/水的界面张力中的应用。
本发明还提供上述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001或者生物驱油剂在乳化原油中的应用。
本发明还提供上述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001或者生物驱油剂在降低原油黏度中的应用。
本发明的油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001能够降低气液表面张力至27.40mN/m，降低油水界面张力至0.091mN/m，在微观环境下形成稳定的油包水乳液，能够使原油乳化降粘率达到43.36％，室内岩心物理模拟实验中能够提高石油采收率幅度达到19.72％。
附图说明
图1为本发明实施例2中油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001富集液、nutrient broth营养液和假单胞菌的表面张力随时间变化数据图；
图2为本发明实施例3中油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001富集液、nutrient broth营养液和假单胞菌的界面张力随时间变化数据图；
图3为本发明实施例4中油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001、nutrient broth营养液和假单胞菌的乳化效果随时间变化数据图；
图4为本发明实施例4中油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001在原油中分散乳化的显微图；
图5为本发明实施例4中油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001和假单胞菌乳化后油滴粒径对比数据图；
图6为本发明实施例5中油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001和假单胞菌乳化原油后原油黏度对比实验图；
图7为本发明实施例6中岩心物理模拟实验装置；
附图符号说明：
1盐水，2蒸馏水，3注入泵，4压力表，5生化剂中间容器，6备用中间容器，7原油中间容器，8岩心夹持器，9围压泵，10回压泵，11收集器；
图8为本发明实施例6中油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001含水率和提高石油采收率实验数据图。
用于专利程序的培养物保藏：
本发明的油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001；
保藏日期：2017年06月14日；
保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)；
保藏单位地址：中国北京中国科学院微生物研究所，邮编：100101；
保藏编号：CGMCC No.14243；
分类命名：Microbacterium saccharophilum。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1菌株的筛选、分离及培养
目标油藏深度980m，油层厚度3m，油层渗透率180×10-3μm2，油藏温度50℃，原油粘度49mPa·s，原油密度0.8980g/cm3，含油饱和度72％，平均凝固点27.5℃。从目标油藏油、水样品中提取微生物总群落DNA(使用Invitrogen DNA提取试剂盒)。使用16S rDNA通用引物27f：5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3'(如SEQ ID NO：1所示的序列)，1495r：5'-CTACGGCTACCTTGTTACGA-3'(如SEQ ID NO：2所示的序列)，进行16S rDNA的PCR扩增实验。将扩增后的PCR产物(16S rDNA片段)进行大肠杆菌克隆及蓝白筛选，将克隆成功的菌落点(蓝色)挑选出来并进行测序，将测序结果在BLAST基因库中进行对照，判定微生物的种属关系。从油水样品中共分离出83株本源菌株，其中包含微杆菌Microbacterium saccharophilum。结合测序结果，接种相应的克隆菌落进行分离培养。培养方式采用标准三级纯化培养：①PC琼脂培养基(成分：0.5％蛋白胨；0.25％酵母膏；0.1％葡萄糖；1.5％琼脂)固态菌落培养；②60mL Nutrient Broth(成分：1％蛋白胨；0.5％氯化钠；1％牛肉浸膏)液体培养；③500mLNutrient Broth液体培养，获得本发明油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001；(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001属于细菌界、放线菌门、放线菌目、微杆菌科、微杆菌属，为革兰氏阳性、好氧及兼性好氧菌。本发明的所述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001已进行保藏。保藏日期：2017年06月14日；保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)；保藏单位地址：中国北京中国科学院微生物研究所，邮编：100101；保藏编号：CGMCC No.14243；分类命名：Microbacterium saccharophilum。
实施例2表面张力评价实验
制备本发明油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001的富集液，制备方法采用标准三级纯化培养，1.将Microbacterium saccharophilum在PC琼脂培养基(成分：0.5％蛋白胨；0.25％酵母膏；0.1％葡萄糖；1.5％琼脂)中进行涂布培养，30℃下静置培养24-48小时；取单一菌落点，接种至60mL Nutrient Broth营养液中(成分：1％蛋白胨；0.5％氯化钠；1％牛肉浸膏)，在摇床中，以30℃、150转/分的条件下(充分接触氧气)，培养16-18小时，OD600nm≥1.3(细菌生长达到全富集状态，菌落浓度＝1012-1013个/mL)；3.抽取500μL菌液，接种至500mL Nutrient Broth营养液中(成分：1％蛋白胨；0.5％氯化钠；1％牛肉浸膏)，在摇床中，以30℃、150转/分的条件下(充分接触氧气)，培养16-18小时，OD600nm≥1.3，得到(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001的富集液。
使用表面张力测定仪(型号：DCAT21；产地：德国)对本发明油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001富集液的气/液表面张力进行评价。结果显示本发明油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001富集液的气/液表面张力为27.40mN/m(如图1中的A所示)。作为对比试验，Nutrient Broth营养液的气/液表面张力为69.0mN/m(如图1中的B所示)与纯净水的效果类似(纯水为72.0mN/m)；假单胞菌的气/液表面张力为57.8mN/m(如图1中的C所示)。此结果证明了本发明油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001能够显著的降低气/液表面张力。
实施例3界面张力评价实验
使用旋滴界面张力测定仪(型号：TEXAS-500；产地：美国)对油滴在菌液中的界面张力变化进行评价(界面张力在120分钟内达到平稳)。油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001富集液的制备同实施例2。结果显示原油/油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001富集液界面张力为0.091mN/m(如图2所示)。作为对比试验，原油/Nutrient Broth营养液界面张力为1.439mN/m(纯水为1.5-1.7mN/m)，原油/假单胞菌属富集液(微生物采油常用菌种)界面张力为1.387mN/m。此结果证明，油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001相对于常用的采油功能菌种，能够显著的降低油/水的界面张力。
实施例4乳化效果评价实验
将油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001菌液与原油按体积比1:1(10mL:10mL)倒入玻璃量筒中，并置放于微波清洗仪(型号：CE-7200A；产地：中国)中，在80瓦的功率下微波震荡15分钟，使油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001菌液与原油充分混合。
震荡后液体分为三个液面：上层为原油；中间层为乳化层；下层为菌液。评价乳化稳定性(120小时内乳化层的体积变化)，同时取乳化层液体在电子显微镜(型号：尼康Ti-S；产地：日本)下观察，分析油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001对原油的乳化效果(乳化方式及乳化粒径尺寸评价)。
实验结果显示油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001对原油的乳化效果较为稳定，在静置60小时后，原油/油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001的乳化层趋于稳定，至实验结束时(120小时)再无变化，乳化层体积达到0.9mL(如图3所示)。作为对比试验，原油/水、原油/培养基两个实验中的乳化层在静置4小时后，油液完全分离。假单胞菌属作为常用功能菌的对比试验，乳化效果可持续近20个小时，随后乳化层完全分离。此结果证明油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001相较于常用采油菌种，具备更强的乳化原油的能力。
通过对原油/油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001乳化层液体的微观观察，发现油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001细胞紧密地附着于原油分子外围，形成了与水溶液之间的桥梁，对原油形成了水包油的分散乳化作用(如图4所示)。同时，被分散的油滴粒径尺寸经评价，相对假单胞菌属(常用采油菌属)更小、更均匀(如图5所示)。此结果说明油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001对原油具备更强的分散乳化能力。
实施例5原油黏度评价实验
将油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001的菌液与原油进行乳化(按照实施例4所述的方法)后，使用布什黏度计(型号：NDJ-1D；产地：中国)在50℃下(目标油藏温度)，评价乳化层的黏度。结果显示，经油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001乳化后，原油黏度为27.3mPa·s(如图6所示)。作为对比试验，原始原油黏度经测量为48.2mPa·s，而经假单胞菌属乳化后的原油黏度为39.6mPa·s。此结果证明，油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001具备大幅降低原油黏度的能力，降黏效果达到43.36％。
实施例6室内岩心驱油效果评价实验
使用岩心物理模拟实验装置，依据微生物驱油技术规范(中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 6888-2012)，室内评价油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001在多孔介质内的驱油效率。
根据油藏条件(实施例1中的油藏条件)，选用20cm规格，气测渗透率为180×10-3μm2的贝雷岩心(编号：1-2-1；产地：美国)。实验温度50℃(油藏温度)，实验用油为目标油藏原油样品(经脱水脱气处理)，实验用水为目标油藏现场采出水，泵速0.2mL/分钟。
所述岩心物理模拟实验装置示意图如图7所示，包括盐水1、蒸馏水2、两个注入泵3、三个压力表4、生化剂中间容器5、备用中间容器6、原油中间容器7、岩心夹持器8、围压泵9、回压泵10和收集器11。盛装盐水1的器皿、第一注入泵3、第一压力表4依次相连通，第一压力表4分支两个管路，一管路与生化剂中间容器5相连通，生化剂中间容器5与第二压力表4相连通，第二压力表4与六通阀相连通，另一管路直接与六通阀相连通；盛装蒸馏水2的器皿、第二注入泵3和第三压力表4依次相连通，第三压力表4分支两个管路，一个管路与备用中间容器6相连通，备用中间容器6与六通阀相连通，另一管路与原油中间容器7相连通，原油中间容器7与六通阀相连通，六通阀与岩心夹持器8相连通，岩心夹持器8与围压泵9相连通，岩心夹持器8与回收泵10相连通，岩心夹持器8与收集器11相连通，收集器11与回压泵10相连通。
实验操作流程描述如下：①岩心抽真空；②饱和水；③水测渗透率；④饱和油；⑤油藏温度下(50℃)老化7天(模拟地层原油老化)；⑥水驱油实验操作，至采出液含水率98％以上；⑦注入0.5PV(PV-Pore volume-岩心的空隙体积)的油藏本源微杆菌(Microbacteriumsaccharophilum)ORF-0001菌液，并老化7天(用于微生物与原油充分反应)；⑧水驱油实验操作，至采出液含水率达到99％；⑨计量采出油体积。
实验结果显示，油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001可以在水驱的基础上，提高石油采收率达到19.72％(如图8所示)。对比常用的采油功能菌，假单胞菌属在注入3.5PV的情况下，提高采收率幅度为5-13％(公开发表文献数据)。此结果证明了油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001相比目前常用采油功能菌，具备更大幅度提高石油采收率的能力。
综上所述本发明的油藏本源微杆菌ORF-0001能够降低气液表面张力至27.40mN/m，降低油水界面张力至0.091mN/m，在微观环境下形成稳定的油包水乳液，能够使原油乳化降粘率达到43.36％，室内岩心物理模拟实验中能够提高石油采收率幅度达到19.72％。
序列表
<110> 中国石油天然气股份有限公司
<120> 一种油藏本源微杆菌及其在石油开采中的应用
<130> GAI17CN1426
<160> 2
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 引物
<400> 1
agagtttgat cctggctcag 20
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<220>
<223> 引物
<400> 2
ctacggctac cttgttacga 20

Claims (11)

1. 一种油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum) ORF-0001，其菌种保藏编号为：CGMCC No. 14243。
2. 权利要求1所述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001在石油开采中的应用。
3. 根据权利要求2所述的应用，其中，所述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001对原油进行分散乳化后的油滴粒径尺寸为6.48μm-37.96μm。
4. 根据权利要求2所述的应用，其中，所述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001用于油藏岩心的多孔介质中进行驱油。
5. 一种生物驱油剂，其是权利要求1所述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001发酵产生的富集液。
6. 根据权利要求5所述的生物驱油剂，其中，所述富集液中油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001的细菌浓度为1012-1013个/mL。
7.权利要求5或6所述的生物驱油剂在石油开采中的应用。
8. 权利要求1所述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001或者权利要求5或6所述生物驱油剂在降低气/液表面张力中的应用。
9. 权利要求1所述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001或者权利要求5或6所述生物驱油剂在降低油/水的界面张力中的应用。
10. 权利要求1所述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001或者权利要求5或6所述生物驱油剂在乳化原油中的应用。
11. 权利要求1所述油藏本源微杆菌(Microbacterium saccharophilum)ORF-0001或者权利要求5或6所述生物驱油剂在降低原油黏度中的应用。
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