CN107964528B - 一种调控油藏采油功能菌细胞表面疏水性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物技术领域，具体涉及到一种调控油藏采油功能菌细胞表面疏水性的方法。该方法具体包括以下步骤：试验油藏中采油功能菌的检测；采油功能菌的培养；采油功能菌细胞表面疏水性的测定；采油功能菌细胞表面疏水性的调控；物理模拟驱油效果的评价。本发明能有效提高采油功能菌细胞表面疏水性，CSH值达到80%以上；同时具有操作简单、易于实现和效果显著的特点，物理模拟实验提高采收率大于15%。因此，本发明可广泛地应用于内源微生物驱油现场试验中。

Description

一种调控油藏采油功能菌细胞表面疏水性的方法
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及到一种调控油藏采油功能菌细胞表面疏水性的方法。
背景技术
微生物提高原油采收率是利用多种功能微生物及其代谢产物来强化采油的技术，包括产生物表面活性剂微生物、产气微生物、产酸微生物等。这些微生物以原油为碳源在地层中繁殖和运移，并代谢产生多种代谢产物，改善原油流动性或降低原油粘度，从而提高原油采收率。但微生物只能生存于水相，在油水界面进行生长代谢及原油降解过程，原油等烃类物质的疏水性是微生物代谢和降解的主要障碍。细胞表面的疏水性是决定细菌非特异性粘附到各种生物和非生物表面及界面的最重要动力之一，也是影响微生物吸收和降解疏水性有机物质的主要因素之一。细胞表面疏水性强，则有利于其粘附于原油等烃类物质的表面，能促进微生物对原油的利用和降解。因此，提高采油功能菌细胞表面疏水性对于提高原油采收率具有重要意义。
目前，提高细胞表面疏水性的方法主要是改变碳源、培养时间、培养温度和pH值，但对于以原油为唯一碳源的内源微生物驱油藏，碳源、培养时间、培养温度和pH值条件与试验油藏有关，无法改变，因此，不能利用上述方法提高上述试验油藏内源微生物的细胞表面疏水性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种调控油藏采油功能菌细胞表面疏水性的方法，该方法具有工艺简单、操作简单、易于调控和效果显著的特点。
本发明公开了一种调控油藏采油功能菌细胞表面疏水性的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)试验油藏中采油功能菌的检测
试验油藏中采油功能菌的检测，具体检测方法如下：用石油醚对试验油藏产出液萃取进行预处理，然后通过荧光定量PCR技术对上述采油功能菌的特异基因定量，从而实现对采油功能菌进行定量检测。
所述的采油功能菌包括地芽孢杆菌、产脂肽菌和厌氧嗜烃菌。
(2)采油功能菌的培养
采油功能菌的培养方法如下：取试验油藏地层水100-150ml，然后加入采油功能菌的激活剂，在试验油藏的温度条件下静止培养10-15d，得到采油功能菌的菌液。
所述的地芽孢杆菌的激活剂配方为蛋白胨0.5-1.2wt％、磷酸氢二钾0.05-0.2wt％；
所述的产脂肽菌的激活剂配方为硝酸钠0.4-1.2wt％、磷酸氢二钾0.05-0.2wt％；
所述的厌氧嗜烃菌的激活剂配方为硝酸铵0.3-1.2wt％、磷酸氢二钾0.02-0.2wt％。
(3)采油功能菌细胞表面疏水性的测定
采油功能菌细胞表面疏水性的测定采用微生物黏着碳氢化合物法，具体步骤如下：取上述培养好的采油功能菌的菌液于4000-5000rpm下离心10-15min，沉淀菌体用磷酸盐缓冲液清洗后重悬，以磷酸缓冲液为对照调整菌液OD600对照组为0.5，取调整后的菌液4-5mL于洁净的比色管中，再加入1-2mL柴油，室温下剧烈震荡50-60s，静置15min分层，从下层水相中快速吸取3mL溶液，以磷酸盐缓冲液为对照，测OD600实验组，重复3次取平均值。
采油功能菌细胞表面疏水性CSH＝(OD600对照组-OD600实验组)/OD600对照组×100％；
当CSH值低于50％时，则需要调控采油功能微生物细胞表面的疏水性。
(4)采油功能菌细胞表面疏水性的调控
采油功能菌细胞表面疏水性的调控，具体调控方法如下：
①取试验油藏地层水100-150ml；
②加入不同氮磷比的采油功能菌激活剂，氮磷质量比为5-8:1，激活剂组成不变，改变激活剂中氮源和磷源的浓度，其中氮源的浓度不超过1.2wt％，磷源的质量浓度均不超过0.2wt％；
③在试验油藏的温度条件下静止培养10-15d，得到采油功能菌的菌液；
④测定采油功能菌细胞表面的疏水性；
⑤通过细胞表面疏水性的测定结果，选取表面疏水性值最高的激活剂配方作为最佳调控的激活剂配方。
(5)物理模拟驱油效果的评价
填装与试验油藏渗透率相同的填砂岩心2组；岩心抽真空、饱和油藏的地层水，计算岩心的PV(孔隙体积)；饱和油藏脱水脱气原油，计算岩心的原始含油，静置5-7d；岩心一次水驱，一次水驱至岩心产出液含水率与油藏油井平均含水率相同为止；分别注入调控前和调控后的激活剂0.2-0.3PV后培养15-30d；进行二次水驱，计算调控前和调控后的激活剂的提高采收率值。
细胞表面疏水性(CSH)是微生物细胞最重要的理化性质之一，疏水性的强弱主要取决于细胞表面非极性基因的多少，与细胞表面蛋白、脂多糖、磷壁酸、菌毛、荚膜等结构成分有关。通过改变氮磷比能影响细胞外壁物质(蛋白质、磷脂、磷壁酸等)构成，从而改变细胞表面疏水性。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明通过调整激活剂中氮磷比，能有效提高细胞表面疏水性，CSH值可达到80％以上。
(2)本发明通过调整激活剂中氮磷比来实现提高采油功能菌的细胞表面的疏水性，避免了碳源、培养时间、培养温度、pH等条件在地层下不可调控等问题。
(3)本发明具有操作简单、易于实现和效果显著的特点，物模实验提高采收率大于15％。
具体实施方法
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
胜利油田某油藏F，油藏温度55℃，压力12.3MPa，渗透率850×10-3μm2，地层水矿化度9850mg/L，原油粘度1256mPa.s，区块综合含水95.3％。该油藏计划实施以原油为碳源的内源微生物驱油现场试验，利用本发明的方法调控该油藏的采油功能菌细胞表面的疏水性，具体方法如下：
(1)试验油藏中采油功能菌的检测
试验油藏F中采油功能菌的检测，具体检测方法如下：用石油醚对试验油藏产出液萃取进行预处理，然后通过荧光定量PCR技术对上述采油功能菌的特异基因定量，从而实现对采油功能菌进行定量检测。检测的结果如下：地芽孢杆菌1.0×103个/ml。
(2)采油功能菌的培养
采油功能菌的培养方法如下：取试验油藏F地层水100ml，然后加入采油功能菌地芽孢杆菌的激活剂，激活剂配方为蛋白胨0.8wt％、磷酸氢二钾0.15wt％，在试验油藏的温度55℃条件下静止培养10d，得到采油功能菌地芽孢杆菌的菌液。
(3)采油功能菌细胞表面疏水性的测定
采油功能菌细胞表面疏水性的测定采用微生物黏着碳氢化合物法，具体步骤如下：取上述培养好的采油功能菌地芽孢杆菌的菌液于4000rpm下离心10min，沉淀菌体用磷酸盐缓冲液清洗后重悬，以磷酸缓冲液为对照调整菌液OD600对照组为0.5，取调整后的菌液4mL于洁净的比色管中，再加入1mL柴油，室温下剧烈震荡50s，静置15min分层，从下层水相中快速吸取3mL溶液，以磷酸盐缓冲液为对照，测OD600实验组，3次测得的值分别为0.32、0.31、0.30，平均值为0.31。
地芽孢杆菌细胞表面疏水性：
CSH＝(OD600对照组-OD600实验组)/OD600对照组×100％
＝(0.5-0.31)/0.5×100％＝38％；
CSH值低于50％，则、需要调控采油功能微生物地芽孢杆菌细胞表面的疏水性。
(4)采油功能菌细胞表面疏水性的调控
采油功能菌地芽孢杆菌细胞表面疏水性的调控，具体调控方法如下：
①取试验油藏地层水100ml；
②加入不同氮磷比的采油功能菌地芽孢杆菌的激活剂，氮磷质量比为5-8:1，激活剂组成不变，改变激活剂中氮源和磷源的浓度，其中氮源的浓度不超过1.2wt％，磷源的质量浓度均不超过0.2wt％，具体见表1；
③在试验油藏的温度55℃条件下静止培养10d，得到采油功能菌地芽孢杆菌的菌液；
④测定采油功能菌地芽孢杆菌细胞表面的疏水性，测定结果见表1；
⑤通过细胞表面疏水性的测定结果，氮磷质量比为7：1时CSH最高达到87.2％，选取表面疏水性值最高的激活剂配方作为最佳调控的激活剂配方，最佳调控的激活剂配方为蛋白胨0.91wt％、磷酸氢二钾0.1wt％。
表1不同氮磷比的激活剂配方及其CSH值
Figure BDA0001133206840000041
(5)物理模拟驱油效果的评价
填装渗透率为850×10-3μm2的填砂岩心2组；岩心抽真空、饱和油藏F的地层水，计算岩心的PV，PV为215ml；饱和油藏F脱水脱气原油，计算岩心的原始含油，静置5d；岩心一次水驱，一次水驱至岩心产出液含水率95.3％为止；分别注入调控前和调控后的激活剂0.2PV(43ml)后培养15d；进行二次水驱，计算调控前和调控后的激活剂的提高采收率值，分别为8.3％和21.5％。
调控后的激活剂配方物理模拟提高采收率为21.5％，比调控前的激活剂配方提高采收率值高出13.2％，调控后的激活剂配方物理模拟驱油实验驱油效果良好。
实施例2
胜利油田某油藏G，油藏温度62℃，压力11.2MPa，渗透率1000×10-3μm2，地层水矿化度12560mg/L，原油粘度985mPa.s，区块综合含水93.5％。该油藏计划实施以原油为碳源的内源微生物驱油现场试验，利用本发明的方法调控该油藏的采油功能菌细胞表面的疏水性，具体方法如下：
(1)试验油藏中采油功能菌的检测
试验油藏G中采油功能菌的检测，具体检测方法如下：用石油醚对试验油藏产出液萃取进行预处理，然后通过荧光定量PCR技术对上述采油功能菌的特异基因定量，从而实现对采油功能菌进行定量检测。检测的结果如下：产脂肽菌7.5×102个/ml。
(2)采油功能菌的培养
采油功能菌的培养方法如下：取试验油藏G地层水120ml，然后加入采油功能菌产脂肽菌的激活剂，激活剂配方为硝酸钠0.5wt％、磷酸氢二钾0.16wt％，在试验油藏的温度62℃条件下静止培养13d，得到采油功能菌产脂肽菌的菌液。
(3)采油功能菌细胞表面疏水性的测定
采油功能菌细胞表面疏水性的测定采用微生物黏着碳氢化合物法，具体步骤如下：取上述培养好的采油功能菌产脂肽菌的菌液于4500rpm下离心12min，沉淀菌体用磷酸盐缓冲液清洗后重悬，以磷酸缓冲液为对照调整菌液OD600对照组为0.5，取调整后的菌液4.5mL于洁净的比色管中，再加入1.5mL柴油，室温下剧烈震荡55s，静置15min分层，从下层水相中快速吸取3mL溶液，以磷酸盐缓冲液为对照，测OD600实验组，3次测得的值分别为0.35、0.36、0.37，平均值为0.36。
产脂肽菌细胞表面疏水性：
CSH＝(OD600对照组-OD600实验组)/OD600对照组×100％
＝(0.5-0.36)/0.5×100％＝28％；
CSH值低于50％，需要调控采油功能微生物产脂肽菌细胞表面的疏水性。
(4)采油功能菌细胞表面疏水性的调控
采油功能菌产脂肽菌细胞表面疏水性的调控，具体调控方法如下：
①取试验油藏地层水120ml；
②加入不同氮磷比的采油功能菌产脂肽菌的激活剂，氮磷质量比为5-8:1，激活剂组成不变，改变激活剂中氮源和磷源的浓度，其中氮源的浓度不超过1.2wt％，磷源的质量浓度均不超过0.2wt％，具体见表2；
③在试验油藏的温度62℃条件下静止培养13d，得到采油功能菌产脂肽菌的菌液；
④测定采油功能菌产脂肽菌细胞表面的疏水性，测定结果见表2；
⑤通过细胞表面疏水性的测定结果，氮磷质量比为11：2时CSH最高达到89.5％，选取表面疏水性值最高的激活剂配方作为最佳调控的激活剂配方，最佳调控的激活剂配方为硝酸钠0.84wt％、磷酸氢二钾0.12wt％。
表2不同氮磷比的激活剂配方及其CSH值
Figure BDA0001133206840000061
(5)物理模拟驱油效果评价
填装渗透率为1000×10-3μm2的填砂岩心2组；岩心抽真空、饱和油藏G的地层水，计算岩心的PV，PV为220ml；饱和油藏G脱水脱气原油，计算岩心的原始含油，静置6d；岩心一次水驱，一次水驱至岩心产出液含水率93.5％为止；分别注入调控前和调控后的激活剂0.25PV(55ml)后培养25d；进行二次水驱，计算调控前和调控后的激活剂的提高采收率值，分别为7.5％和22.6％。
调控后的激活剂配方物理模拟提高采收率为22.6％，比调控前的激活剂配方提高采收率值高出15.1％，调控后的激活剂配方物理模拟驱油实验驱油效果良好。
实施例3
胜利油田某油藏L，油藏温度63℃，压力10.2MPa，渗透率500×10-3μm2，地层水矿化度7652mg/L，原油粘度856mPa.s，区块综合含水96.0％。该油藏计划实施以原油为碳源的内源微生物驱油现场试验，利用本发明的方法调控该油藏的采油功能菌细胞表面的疏水性，具体方法如下：
(1)试验油藏中采油功能菌的检测
试验油藏L中采油功能菌的检测，具体检测方法如下：用石油醚对试验油藏产出液萃取进行预处理，然后通过荧光定量PCR技术对上述采油功能菌的特异基因定量，从而实现对采油功能菌进行定量检测。检测的结果如下：地芽孢杆菌2.1×103个/ml。
(2)采油功能菌的培养
采油功能菌的培养方法如下：取试验油藏L地层水150ml，然后加入采油功能菌地芽孢杆菌的激活剂，激活剂配方为蛋白胨0.6wt％、磷酸氢二钾0.12wt％，在试验油藏的温度63℃条件下静止培养15d，得到采油功能菌地芽孢杆菌的菌液。
(3)采油功能菌细胞表面疏水性测定
采油功能菌细胞表面疏水性的测定采用微生物黏着碳氢化合物法，具体步骤如下：取上述培养好的采油功能菌地芽孢杆菌的菌液于5000rpm下离心15min，沉淀菌体用磷酸盐缓冲液清洗后重悬，以磷酸缓冲液为对照调整菌液OD600对照组为0.5，取调整后的菌液5mL于洁净的比色管中，再加入2mL柴油，室温下剧烈震荡60s，静置15min分层，从下层水相中快速吸取3mL溶液，以磷酸盐缓冲液为对照，测OD600实验组，3次测得的值分别为0.27、0.28、0.29，平均值为0.28。
地芽孢杆菌细胞表面疏水性：
CSH＝(OD600对照组-OD600实验组)/OD600对照组×100％
＝(0.5-0.28)/0.5×100％＝44％；
CSH值低于50％，需要调控采油功能微生物地芽孢杆菌细胞表面的疏水性。
(4)采油功能菌细胞表面疏水性的调控
采油功能菌地芽孢杆菌细胞表面疏水性的调控，具体调控方法如下：
①取试验油藏地层水150ml；
②加入不同氮磷比的采油功能菌地芽孢杆菌的激活剂，氮磷质量比为5-8:1，激活剂组成不变，改变激活剂中氮源和磷源的浓度，其中氮源的浓度不超过1.2wt％，磷源的质量浓度均不超过0.2wt％，具体见表3；
③在试验油藏的温度63℃条件下静止培养15d，得到采油功能菌地芽孢杆菌的菌液；
④测定采油功能菌地芽孢杆菌细胞表面的疏水性，测定结果见表3；
⑤通过细胞表面疏水性的测定结果，氮磷质量比为8：1时CSH最高达到86.5％，选取表面疏水性值最高的激活剂配方作为最佳调控的激活剂，最佳调控的激活剂配方为蛋白胨0.80wt％、磷酸氢二钾0.08wt％。
表3不同氮磷比的激活剂配方及其CSH
Figure BDA0001133206840000081
(5)物理模拟驱油效果评价
填装渗透率为500×10-3μm2的填砂岩心2组；岩心抽真空、饱和油藏L的地层水，计算岩心的PV，PV为232ml；饱和油藏L脱水脱气原油，计算岩心的原始含油，静置7d；岩心一次水驱，一次水驱至岩心产出液含水率96.0％为止；分别注入调控前和调控后的激活剂0.3PV(69.6ml)后培养30d；进行二次水驱，计算调控前和调控后的激活剂的提高采收率值，分别为9.2％和23.2％。
调控后的激活剂配方物理模拟提高采收率为23.2％，比调控前的激活剂配方提高采收率值高出14.0％，调控后的激活剂配方物理模拟驱油实验驱油效果良好。

Claims (4)

1.一种调控油藏采油功能菌细胞表面疏水性的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)采油功能菌的培养；
所述的采油功能菌包括地芽孢杆菌、产脂肽菌和厌氧嗜烃菌；
所述的地芽孢杆菌的激活剂配方为蛋白胨0.5-1.2wt％、磷酸氢二钾0.05-0.2wt％，产脂肽菌的激活剂配方为硝酸钠0.4-1.2wt％、磷酸氢二钾0.05-0.2wt％，厌氧嗜烃菌的激活剂配方为硝酸铵0.3-1.2wt％、磷酸氢二钾0.02-0.2wt％；
(2)采油功能菌细胞表面疏水性的测定；
(3)采油功能菌细胞表面疏水性的调控；
所述的采油功能菌细胞表面疏水性的调控，具体调控方法如下：
①取试验油藏地层水100-150ml；
②加入不同氮磷比的采油功能菌激活剂，氮磷质量比为5-8:1，激活剂组成不变，改变激活剂中氮源和磷源的浓度，其中氮源的浓度不超过1.2wt％，磷源的质量浓度均不超过0.2wt％；
③在试验油藏的温度条件下静止培养10-15d，得到采油功能菌的菌液；
④测定采油功能菌细胞表面的疏水性；
⑤通过细胞表面疏水性的测定结果，选取表面疏水性值最高的激活剂配方作为最佳调控的激活剂配方；
(4)物理模拟驱油效果的评价。
2.根据权利要求1所述的调控油藏采油功能菌细胞表面疏水性的方法，其特征在于，所述的采油功能菌的培养，其具体培养方法如下：取试验油藏地层水100-150ml，然后加入采油功能菌的激活剂，在试验油藏的温度条件下静止培养10-15d，得到采油功能菌的菌液。
3.根据权利要求1所述的调控油藏采油功能菌细胞表面疏水性的方法，其特征在于，所述的采油功能菌细胞表面疏水性的测定，采用的方法为微生物黏着碳氢化合物法，具体步骤如下：取上述培养好的采油功能菌的菌液于4000-5000rpm下离心10-15min，沉淀菌体用磷酸盐缓冲液清洗后重悬，以磷酸缓冲液为对照调整菌液OD600对照组为0.5，取调整后的菌液4-5mL于洁净的比色管中，再加入1-2mL柴油，室温下剧烈震荡50-60s，静置15min分层，从下层水相中快速吸取3mL溶液，以磷酸盐缓冲液为对照，测OD600实验组，重复3次取平均值；
采油功能菌细胞表面疏水性CSH＝(OD600对照组-OD600实验组)/OD600对照组×100％；
当CSH值低于50％时，则需要调控采油功能微生物细胞表面的疏水性。
4.根据权利要求1所述的调控油藏采油功能菌细胞表面疏水性的方法，其特征在于，所述的物理模拟驱油效果的评价，其具体步骤如下：填装与试验油藏渗透率相同的填砂岩心2组；岩心抽真空、饱和油藏的地层水，计算岩心的PV；饱和油藏脱水脱气原油，计算岩心的原始含油，静置5-7d；岩心一次水驱，一次水驱至岩心产出液含水率与油藏油井平均含水率相同为止；分别注入调控前和调控后的激活剂0.2-0.3PV后培养15-30d；进行二次水驱，计算调控前和调控后的激活剂的提高采收率值。
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