CN111139195B - 一株嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌yr-3及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一株嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)YR‑3，以下简称YR‑3，筛选自胜利油田油水井样品，60℃条件下通过乳化性能反复筛选传代获得。该菌株于2018年9月12日提交保藏，保藏编号为CGMCC No.16467。该菌的生长温度50～75℃，生长pH值范围5～8，耐盐0～10％，发酵液乳化降粘率大于90％，物理模拟实验提高采收率大于12％。该微生物菌株发酵液应用于稠油油井的微生物单井吞吐处理，平均单井增油量大于300t；该微生物菌株发酵液应用于含蜡油井的微生物清防蜡处理，平均延长油井免热洗周期200d以上。

Description

一株嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3及应用
技术领域
本发明涉及一株厌氧产乳化剂地芽孢杆菌YR-3和微生物采油中的应用，属于微生物技术和环境生物技术领域。
背景技术
微生物采油技术通过向油层注入微生物或激活剂，利用微生物及其代谢产物对原油和储层作用提高采收率技术，主要原理包括微生物产表面活性剂、生物气以及微生物对原油的降解等联合作用。微生物的代谢产物有多种，其中生物乳化剂是微生物在生长代谢过程中产生的一种高分子量的生物表面活性剂。这类物质可与石油烃等疏水性物质作用形成稳定的乳状液，增加两相接触面积，降低界面张力，改变岩石表面的疏水性，增加原油的流动性，同时乳化原油，降低原油粘度，是微生物提高原油采收率的重要机理。
油藏作为一个封闭系统，其内部为无氧环境，目前产生物乳化剂的菌株绝大部分是好氧或兼性厌氧微生物，这些菌株对油藏厌氧环境的适应性差，无法在油藏厌氧条件下代谢产生乳化剂。在微生物采油上能厌氧代谢产乳化剂发挥驱油功能的微生物较少，限制了微生物提高原油采收率的程度，因此针对上述情况，需要筛选出适合油藏环境的厌氧代谢产乳化剂的菌应用于微生物采油。
发明内容
本发明的目的之一是提供一株能应用于微生物采油的厌氧产乳化剂的微生物菌株。
本发明的目的之二是提供一种含有上述微生物菌株的菌剂或由该微生物菌株制备的发酵液。
本发明的目的之三是将上述微生物菌株、其菌剂或其发酵液应用于稠油油井的微生物单井吞吐处理，实现厌氧代谢产乳化剂，提高油井的产量。
本发明的目的之四是将上述微生物菌株、其菌剂或其发酵液应用于含蜡油井的微生物清防蜡处理，减缓油井井筒的结蜡，减少热洗次数，延长热洗周期。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供了一株嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)YR-3，以下简称YR-3，筛选自胜利油田油水井样品，60℃条件下通过乳化性能反复筛选传代获得。该菌株于2018年9月12日提交保藏，保藏编号为CGMCC No.16467；保藏单位：中国微生物保藏管理委员会普通微生物中心；保藏地址：中国北京朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所；该菌株的分类命名为：地芽孢杆菌Geobacillus sp.。
本发明提供的嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467的细胞形态特征如下：在固体培养基下培养1～2d出现的菌落直径为0.2～1.5mm，菌落形态呈圆形，边缘整齐，表面湿润半透明，白色，菌体经革兰氏染色呈阳性，细胞形态为杆状，大小2.5～4μm×0.2～1.6μm，无周生鞭毛，芽孢端生。生长温度50～75℃，最适生长温度60℃，生长pH范围5～8，NaCl耐受性0～10％。
本发明的嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467的部分生理生化特征如表1所示：
表1嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467的生理生化特征
Figure GDA0003048935330000021
Figure GDA0003048935330000031
注：“+”表示反应阳性“-”表示反应阴性
参照《Bergey’s Mannual of Systematic Bacteriology》的内容，根据其形态特征和生理生化特征，以及参照该菌16S rDNA基因序列在GenBnk中的比对结果构建系统发育树(图2)进行分析，鉴定本发明嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)YR-3 CGMCCNo.16467为一新菌，属于地芽孢杆菌属(Geobacillus sp.)。
本发明嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)YR-3 CGMCC No.16467的营养培养基为：葡萄糖0.3wt％，蛋白胨0.3wt％，酵母粉0.3wt％，K2HPO40.27wt％，NaCl0.5wt％，pH值7，余量为水(固体培养基另加琼脂2wt％)。本发明菌株在50～75℃之间的适宜温度下厌氧生长。
嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467的性能评价参数：生长能力、乳化降粘能力、物理模拟实验提高采收率值、现场应用效果分析。
嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467的性能评价方法：
(1)生长能力
嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467接种于厌氧培养基中，60℃下静置培养3d，进行细菌密度测试。
(2)乳化降粘能力
脱水原油在60℃用旋转粘度计测其粘度μ0，脱水原油和嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌菌液按照7:3的比例在60℃水浴中恒温30min，迅速搅拌测其60℃的粘度μ0，根据降粘率计算公式f＝(μ0-μ1)/μ0×100％，测其乳化降粘率。
(3)物理模拟驱油评价
①岩心准备：装填岩心和灭菌，测定空气渗透率；
②抽真空、饱和模拟地层水，测定岩心孔隙度PV；
③饱和原油，岩心老化7d，计算束缚水饱和度；
④一次水驱，水驱至采出水含水98％以上，计算一次水驱采收率；
⑤注入嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467发酵液0.2PV～0.3PV；
⑥二次水驱，水驱至含水100％以上，计算嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCCNo.16467发酵液提高采收率值。
嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467的性能：厌氧条件下生长，细菌浓度可达2×108个/mL以上；发酵液乳化降粘率大于90％；物理模拟实验提高采收率大于12％。
嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467在微生物采油中的应用：一种是应用于稠油油井的微生物单井吞吐处理，即将其发酵液从稠油井的油套环空注入地层，利用该菌厌氧代谢产乳化剂提高单井产量；另一种是应用于含蜡油井的微生物清防蜡处理，将其发酵液注入含蜡油井的井筒，利用该菌在井筒中与原油及井筒表面作用，减缓井筒的结蜡。
所述的应用于稠油油井的微生物单井吞吐处理，其具体工艺如下：根据油井的油层有效厚度、孔隙度、处理半径计算出发酵液的注入量；用泵车将配制好的发酵液经油井油套环空注入地层；油井关井培养10～20d后开井生产。
所述的应用于含蜡油井的微生物清防蜡处理，其具体工艺如下：将该菌株的发酵液加入油井的井筒中，加入速度为300～600L/min，加入周期为每20～30d投加一次。
本发明的优点和有益效果在于：
本发明提供的嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467生长温度50～75℃，生长pH值范围5～8，耐盐0～10％，发酵液乳化降粘率大于90％，物理模拟实验提高采收率大于12％。该微生物菌株发酵液应用于稠油油井的微生物单井吞吐处理，平均单井增油量大于300t；该微生物菌株发酵液应用于含蜡油井的微生物清防蜡处理，平均延长油井免热洗周期200d以上。
附图说明
图1为本发明嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3(CGMCC No.16467)的菌株形态图；
图2为本发明嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3(CGMCC No.16467)的系统发育树；
图3为本发明嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3(CGMCC No.16467)的耐温曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1：
本发明提供的嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467的形态特征和生理生化特征。
参照《Bergey’s Mannual of Systematic Bacteriology》的实验方法进行，检测其革兰氏染色，菌体大小和形态，有无鞭毛和芽孢，生长温度，以及触酶、淀粉水解、明胶液化、半乳糖、木糖、乳糖等生化特征。
研究结果表明，如图1所示，该菌株为革兰氏染色阳性、菌体呈杆状、无周生鞭毛、能运动、厌氧，细胞大小2～4μm×0.6μm。生长温度50～75℃，最适生长温度60℃，生长pH范围5～8，NaCl耐受性0～10％，见图2。
实施例2：
本发明提供的嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467菌液性能评价。
培养基：葡萄糖0.3wt％，蛋白胨0.3wt％，酵母粉0.3wt％，K2HPO4 0.27wt％，NaCl0.5wt％，pH值7，余量为水。向配制好的每1L激活剂中加入1mL刃千青指示剂，煮沸，通氮气继续煮至指示剂的颜色褪去为止，待温度降至室温后用氮气保护分装至厌氧瓶中。121℃灭菌20min，接种量2％，温度60℃，静置培养3d后评价。
菌液的性能参数评价方法：
(1)生长能力评价
嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467接种于厌氧培养基中，60℃下静置培养3d，进行细菌密度测试，菌浓达到3×108个/mL。
(2)发酵液乳化降粘能力测试
脱水原油在60℃用旋转粘度计测其粘度μ0＝2876mPa·s，脱水原油和YR-3菌液按照7:3的比例在60℃水浴中恒温30分钟，迅速搅拌测其60℃的粘度μ1＝185mPa·s，根据降粘率计算公式f＝(μ0-μ1)/μ0×100％，测其乳化降粘率为93.6％。
(3)物理模拟驱油评价
①岩心准备：装填岩心和灭菌，测定空气渗透率；
②抽真空、饱和模拟地层水，测定岩心孔隙度；
③饱和原油，岩心老化7d，计算束缚水饱和度；
④一次水驱，水驱至采出水含水98％以上，计算一次水驱采收率；
⑤注入嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467菌液0.2PV～0.3PV；
⑥二次水驱，水驱至含水100％以上，计算嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCCNo.16467菌液提高采收率值，提高采收率值为18.5％。
实验结果表明，该菌种厌氧条件下生长，细菌浓度可达3×108个/mL，菌液乳化降粘率93.6％，物理模拟实验提高采收率值18.5％，该菌的生长、乳化、增油性能良好。
实施例3：
本发明提供的嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467的发酵菌液在胜利油田某区块稠油油井C12的应用。
油井概况：地层温度62℃，地层水矿化度2.4×104mg/L，油层有效厚度6.7m，孔隙度0.30，渗透率551×10-3μm2，原油粘度1865mPa.s。
其具体实施步骤如下：根据油井的油层有效厚度、孔隙度、处理半径计算出发酵液的注入量，为131m3；用泵车将配制好的发酵液经油井油套环空注入地层；油井关井培养15d后开井生产。
试验结果：该井恢复生产后产液和产油量均上升，单井平均日增油达到3.2t，累计增油960t，原油粘度最低降至1012mPa.s，降幅达到了84.3％，有效期达到了300d，现场试验效果良好。
实施例4：
本发明提供的嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌YR-3 CGMCC No.16467菌液在胜利油田某区块的高含蜡油井D32的应用。
油井概况：地层温度55℃，地层水矿化度6.7×104mg/L，最大载荷101.18KN，上行电流61.45A，含蜡量为32.5％，该油井结蜡严重，采取热洗的方式维持正常生产，热洗周期为15d。
实施步骤：将该菌株的发酵液加入油井D32的井筒中，加入速度为420L/min，加入周期为每25d投加一次。
试验结果：试验完成后，该油井最大载荷下降为64.36KN，上行电流下降为42.35A，平均热洗周期为350d，热洗周期延长为335d，现场试验效果良好。

Claims (7)

1.一株嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)YR-3，其特征在于，其微生物保藏编号是CGMCC No.16467。
2.一种微生物菌剂，其特征在于，包括：权利要求1所述的嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)YR-3和营养培养基。
3.如权利要求2所述的微生物菌剂，其特征在于，所述的营养培养基组成：葡萄糖0.3wt％，蛋白胨0.3wt％，酵母粉0.3wt％，K2HPO4 0.27wt％，NaCl 0.5wt％，pH值7，余量为水。
4.权利要求1所述的嗜热厌氧乳化地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)YR-3或权利要求2-3任何一项所述的微生物菌剂在微生物采油中的应用。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的应用包括两种：一种是应用于稠油油井的微生物单井吞吐处理，将其发酵液从稠油井的油套环空注入地层，利用该菌厌氧代谢产乳化剂提高单井产量；另一种是应用于含蜡油井的微生物清防蜡处理，将其发酵液注入含蜡油井的井筒，利用该菌在井筒中与原油及井筒表面作用，减缓井筒的结蜡。
6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的应用于稠油油井的微生物单井吞吐处理，具体步骤如下：根据油井的油层有效厚度、孔隙度、处理半径计算出发酵液的注入量；用泵车将配制好的发酵液经油井油套环空注入地层；油井关井培养10～20d后开井生产。
7.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的应用于含蜡油井的微生物清防蜡处理，具体步骤如下：将该菌株的发酵液加入油井的井筒中，加入速度为300～600L/min，加入周期为每20～30d投加一次。
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