CN117903985A - 枯草芽孢杆菌bc23介导合成纳米驱油剂及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了枯草芽孢杆菌BC23介导合成纳米驱油剂及应用，属于微生物驱油技术领域。本发明提供了一种枯草芽孢杆菌BC23，保藏编号为：CCTCCNO.M2023700。对枯草芽孢杆菌菌株BC23发酵培养，得到发酵菌液。所述发酵菌液中含有表活剂和乳化剂成分，可使液体表面张力降低，并对原油进行乳化，促进驱油过程的进行。所述发酵菌液可以用于制备双金属纳米颗粒，所述双金属纳米颗粒能够降低油水界面张力，扩大波及效率以及改变储层润湿性，增加表面活性剂溶液对采油过程的影响，进而提高原油采收率。本发明提供的枯草芽孢杆菌菌株BC23可以专用于制备驱油剂，提高原油的采收率。

Description

枯草芽孢杆菌BC23介导合成纳米驱油剂及应用
技术领域
本发明属于微生物驱油技术领域，具体涉及枯草芽孢杆菌BC23介导合成纳米驱油剂及应用。
背景技术
纳米颗粒组成单位的尺寸小，比表面积大。纳米材料用于驱油具有提高采收率的能力，纳米颗粒可分散在水或油水混合体系中单独驱油，也可与表面活性剂或聚合物等复配使用。根据纳米驱油剂的存在状态，分为纳米粉剂、纳米Pickering乳液、纳米乳液。纳米材料能够通过改性、配置乳液体系等方法制备出纳米驱油剂，用于油田作业中，能够起到良好的效果。
纳米材料合成方法可分为物理方法、化学方法和生物方法。物理方法是利用机械压力、高能辐射、热能或电能，使材料磨损、熔化、蒸发或凝结，产生纳米粒子。这些方法主要采用自上而下的策略，其优点是不受溶剂污染，产生均匀的单分散NPs。缺点也十分明显，即合成过程中产生的大量废物使物理合成成本高昂。化学合成方法可通过优化合成过程，前驱体、表面稳定剂和体系中试剂的转化机制及其与生长和成核速率的相关性，来实现对材料尺寸和形状的控制。然而化学方法一般较为危险，涉及到有毒溶剂的使用，不符合绿色化学的要求规范。因此，使用新型的生态友好型制剂代替化学制剂来降低风险，使用绿色且环境友好的生物方法来实现无毒的纳米颗粒合成方法拥有广泛的发展潜力。然而目前专用于制备纳米粒子的驱油剂的微生物菌剂较为缺乏，亟需寻找能够专用于驱油，提高采收率的微生物菌剂。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微生物菌剂，能够专用于制备驱油剂，提高驱油剂对原油的采收率。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)菌株BC23，所述菌株BC23的保藏编号为：CCTCC NO.M2023700。
优选的，所述菌株BC23的16S rRNA核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
本发明提供了上述技术方案所述枯草芽孢杆菌菌株BC23的发酵菌液。
本发明提供了上述技术方案所述发酵菌液的制备方法，包括以下步骤：
将所述枯草芽孢杆菌菌株BC23在培养基中进行培养，得到发酵菌液。
本发明提供了上述技术方案所述枯草芽孢杆菌菌株BC23、上述技术方案所述发酵菌液或上述技术方案所述制备方法制备得到的发酵菌液在制备纳米颗粒材料中的应用。
本发明提供了上述技术方案所述枯草芽孢杆菌菌株BC23、上述技术方案所述发酵菌液或上述技术方案所述制备方法制备得到的发酵菌液在制备驱油剂中的应用。
本发明提供了一种微生物基复合纳米驱油剂，包括：双金属纳米粒子和上述技术方案所述发酵菌液；所述双金属纳米粒子包括纳米银和纳米氧化锌。
本发明提供了上述技术方案所述微生物基复合纳米驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
混合银离子溶液与锌离子溶液，得到金属前体溶液；
将所述金属前体溶液与所述发酵菌液混合后进行培养，得到微生物基复合纳米驱油剂。
优选的，所述金属前体溶液中银离子和锌离子的摩尔浓度比为(0.25～0.75)：(0.25～0.75)；
所述金属前体溶液与发酵菌液混合的体积比为(1～3):(1～3)；
所述培养的温度为35℃～37℃；
所述培养的时间为12～48h。
本发明提供了上述技术方案所述微生物基复合纳米驱油剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的微生物基复合纳米驱油剂在油田采油和/或提高原油采收率中的应用。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)菌株BC23，所述菌株BC23的保藏编号为：CCTCC NO.M2023700。对本发明提供的枯草芽孢杆菌菌株BC23进行发酵培养，得到的发酵菌液。所述发酵菌液中含有的表活剂和乳化剂成分，可以使液体表面张力降低，并对原油进行乳化，促进驱油过程的进行。所述发酵菌液可以作为纳米颗粒和/或双金属纳米颗粒的还原剂和稳定剂，阻止纳米颗粒和/或双金属纳米颗粒聚集，实现纳米颗粒和/或双金属纳米颗粒均匀分散。所述发酵菌液制备得到的纳米颗粒和/或双金属纳米颗粒粒径小，能够大幅降低油水界面张力，更容易将孔隙中的原油驱替出来，对小孔道有暂堵作用，通过扩大波及效率提高采收率；所述纳米颗粒和/或双金属纳米颗粒还可以改变储层润湿性，增加了表面活性剂对采油过程的影响。综上，本发明提供的枯草芽孢杆菌菌株BC23可以专用于制备驱油剂，提高驱油剂的采收率。本发明提供的枯草芽孢杆菌菌株BC23在石油与天然气采集领域有广泛的应用前景。
进一步地，本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23的发酵菌液可以作为纳米颗粒和/或双金属纳米颗粒的还原剂和稳定剂，阻止纳米颗粒和/或双金属纳米颗粒聚集，实现纳米颗粒和/或双金属纳米颗粒均匀分散，用于制备纳米粒子和/或双金属纳米粒子。采用本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23或者所述发酵菌液制备得到的纳米粒子和/或双金属纳米粒子稳定性高，且粒径小。采用本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23或者所述发酵菌液制备得到的双金属纳米粒子在催化还原金属方面能够起到协同增效的技术效果。
进一步地，使用本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23的发酵菌液可以与金属离子反应制备微生物基纳米驱油剂。本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23的发酵菌液与银离子和锌离子混合后培养，能够制备得到微生物基复合纳米驱油剂；所述微生物基复合纳米驱油剂可应用于油田采油，提高原油采收率。本发明提供的微生物基复合纳米驱油剂应用于油田原油采集中，可有效提高采收率。
生物保藏说明
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)菌株BC23，于2023年05月08日保藏于中国典型培养物保藏中心CCTCC，保藏地址：中国武汉武汉大学，保藏编号为：CCTCC NO.M2023700。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为Bacillus subtilis BC23菌株LB平板菌落照片图；
图2为Bacillus subtilis BC23菌株电镜照片图；
图3为Bacillus subtilis BC23菌株的16S rRNA进化树图；
图4为Bacillus subtilis BC23菌株的乳化效果示意图；
图5为实施例4～12制备得到的微生物基复合纳米驱油剂效果图；
图6为实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂中双金属纳米颗粒的激光粒度仪检测结果图；
图7为实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂中双金属纳米颗粒的X射线能谱电子图；
图8为实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂中双金属纳米颗粒经X射线能谱仪获得的双金属纳米颗粒元素组成图；
图9为实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂中的双金属纳米颗粒的扫描电镜图；
图10为微生物菌剂与微生物基复合纳米驱油剂的FTIR图谱；
图11为实施例19中J-1和J-2试验组在油-水-固体三相体系中接触角的变化量图；
图12为实施例19中J-3和J-4试验组在油-水-固体三相体系中接触角的变化量图；
图13为实施例19中J-5和J-6试验组在油-水-固体三相体系中接触角的变化量图；
图14为实施例19中J-7和J-8试验组在油-水-固体三相体系中接触角的变化量图；
图15为实施例10所合成的微生物基复合纳米驱油剂进行微观驱油实验的结果图。
具体实施方式
本发明提供了一种枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)菌株BC23，所述菌株BC23的保藏编号为：CCTCC NO.M2023700。
在本发明中，所述枯草芽孢杆菌菌株BC23从油田水样中分离得到。在本发明中，所述枯草芽孢杆菌菌株BC23于2023年05月08日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO.M2023700。
在本发明中，所述枯草芽孢杆菌菌株BC23在固体LB培养基生长24h，菌落形态呈圆形边缘极不整齐，表面湿润有褶皱，呈乳白色。在本发明中，所述枯草芽孢杆菌菌株BC23菌体扫描电镜观察结果表明，菌体呈杆状，芽孢呈短杆状。在本发明中，所述枯草芽孢杆菌菌株BC23生长温度范围优选为35℃～37℃，更优选为37℃；所述枯草芽孢杆菌菌株BC23的pH的耐受值优选为7.0～7.5，更优选为7.0。
在本发明中，所述枯草芽孢杆菌菌株BC23能够分泌表面活性剂成分，使表面张力降低。本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23能分泌乳化剂成分。本发明通过试验证明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23菌剂能够降低表面张力，进而证明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23能够分泌表面活性剂成分。本发明通过试验表明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23菌剂具有较强的乳化作用，对液体油和块状油均有显著的乳化效果，证明本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23能分泌乳化剂成分，进而使其发酵菌液能对油进行乳化。
在本发明中，所述枯草芽孢杆菌菌株BC23的16S rRNA的核苷酸序列共1412bp，如SEQ ID NO.1所示。
本发明获得枯草芽孢杆菌菌株BC23的16S rRNA核苷酸序列与NCBI数据库进行比对分析，构建系统发育树如图3所示。菌株BC23与Bacillus subtilis相似度接近100％，可鉴定菌株BC23为枯草芽孢杆菌。
本发明提供了上述技术方案所述枯草芽孢杆菌菌株BC23的发酵菌液。在本发明中，所述发酵菌液中含有乳化剂成分和表面活性剂成分。
本发明提供了上述技术方案所述发酵菌液的制备方法，包括以下步骤：
将所述枯草芽孢杆菌菌株BC23在培养基中进行培养，得到发酵菌液。
在本发明中，所述培养基优选为发酵培养基；所述发酵培养基的组成优选包括以下质量百分比含量的原料：C6H12O61.0％～1.5％、Na2SO40.2％～0.5％，K2HPO4·3H2O 0.2％～0.5％，NH4Cl 0.1％～0.2％，MgCl2·6H2O 0.02％～0.06％，乳酸钠0.2％～0.4％，余量为去离子水，以上组成部分质量百分比之和为100％。在本发明中，所述发酵培养基的组成更优选包括以下质量百分比含量的原料：C6H12O61.0％、Na2SO40.2％，K2HPO4·3H2O 0.2％，NH4Cl 0.1％，MgCl2·6H2O 0.03％，乳酸钠0.2％，余量为去离子水，以上组成部分质量百分比之和为100％。在本发明中，所述发酵培养基的pH优选为7.0～7.5，更优选为7.0。本发明所述培养的温度优选为35℃～37℃，进一步优选为36℃～37℃，更优选为37℃；所述培养的时间优选为3～7d，进一步优选为3～5d，更优选为3～4d，最优选为3d。本发明所述培养优选在摇床中进行，所述摇床的转速优选为150～300rpm，更优选为180rpm。
在本发明中，所述发酵菌液的活菌数优选为OD600数值在0.8～1.0的发酵菌液。并通过测定发酵菌液的表面张力和乳化能力证明所述发酵菌液中包括乳化剂和表活剂成分。在本发明中，所述发酵菌液中优选包括芳香族和脂肪族物质等。
本发明提供了上述技术方案所述枯草芽孢杆菌菌株BC23、上述技术方案所述发酵菌液或上述技术方案所述制备方法制备得到的发酵菌液在制备纳米颗粒材料中的应用。在本发明中，所述纳米颗粒材料优选包括单金属纳米粒子和/或双金属纳米粒子，更优选为双金属纳米粒子。本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23或者所述发酵菌液优选能够应用于制备纳米粒子和/或双金属纳米粒子。本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23的发酵菌液可以作为纳米颗粒和/或双金属纳米颗粒的还原剂和稳定剂，阻止纳米颗粒和/或双金属纳米颗粒聚集，实现纳米颗粒和/或双金属纳米颗粒均匀分散。采用本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23或者所述发酵菌液制备得到的纳米粒子和/或双金属纳米粒子稳定性高，且粒径小。采用本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23或者所述发酵菌液制备得到的双金属纳米粒子在催化还原金属和驱油方面能够起到协同增效的技术效果。
本发明提供了上述技术方案所述枯草芽孢杆菌菌株BC23、上述技术方案所述发酵菌液或上述技术方案所述制备方法制备得到的发酵菌液在制备驱油剂中的应用。在本发明中，所述驱油剂优选包括微生物基复合纳米驱油剂。本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23或者所述发酵菌液可以与纳米粒子和/或双金属纳米粒子进行复配使用，作为微生物基纳米驱油剂。采用本发明所述枯草芽孢杆菌菌株BC23或者所述发酵菌液还可以与金属离子进行反应，制备得到微生物基纳米驱油剂。在本发明中，所述微生物基纳米驱油剂应用于油田作业，能够大大提高采收率的同时，还可以减小对自然环境的污染以及对储层的二次伤害。
本发明提供了一种微生物基复合纳米驱油剂，包括：双金属纳米粒子和上述技术方案所述发酵菌液；所述双金属纳米粒子包括纳米银和纳米氧化锌。
在本发明中，所述微生物基复合纳米驱油剂优选由上述技术方案所述发酵菌液与金属前体溶液混合后进行培养得到。在本发明中，所述发酵菌液的制备方法在上述技术方案中已经记载，在此不进行赘述；所述金属前体溶液优选由银离子和锌离子组成。在本发明中，所述金属前体溶液中锌离子和银离子的摩尔浓度比优选为(0.25～0.75)：(0.25～0.75)，进一步优选为(0.25～0.5):(0.5～0.75)，更优选为0.25:0.75。在本发明中，所述金属前体溶液与发酵菌液混合的体积比优选为(1～3):(1～3)，进一步优选为(1～3):1，更进一步优选为(1～2)：1，更优选为1:1。在本发明中，所述金属前体溶液与发酵菌液混合后进行培养；所述培养的温度优选为35℃～37℃；所述培养的时间优选为12～48h。本发明采用发酵菌液与金属前体制备微生物基复合纳米驱油剂的制备方法在后文有详细描述，在此不作重复赘述。
在本发明中，所述双金属纳米粒子优选包括纳米银和纳米氧化锌；所述双金属纳米颗粒的粒径优选为20～100nm，进一步优选为20～50nm，更优选为37nm；所述双金属纳米粒子在发酵菌液中的存在形式优选为流体。在本发明中，所述双金属纳米颗粒具有形状均匀、粒径较小的优点，并且具有更大的表面能有利于充分与原油接触，提供更优异的提高原油采收率效果。
本发明提供了一种上述技术方案所述微生物基复合纳米驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
混合银离子溶液与锌离子溶液，得到金属前体溶液；
将所述金属前体溶液与所述发酵菌液混合后进行培养，得到微生物基复合纳米驱油剂。
本发明混合银离子溶液与锌离子溶液，得到金属前体溶液。
在本发明中，所述金属前体溶液中锌离子和银离子的摩尔浓度比优选为(0.25～0.75):(0.25～0.75)，进一步优选为(0.25～0.5):(0.5～0.75)，更优选为0.25:0.75。在本发明中，所述金属前体溶液中锌离子摩尔浓度优选为0.25～0.75mmol/L，银离子摩尔浓度优选为0.25～0.75mmol/L；进一步优选为锌离子摩尔浓度优选为0.25～0.5mmol/L，银离子摩尔浓度优选为0.5～0.75mmol/L；更优选为锌离子摩尔浓度优选为0.25mmol/L，银离子摩尔浓度优选为0.75mmol/L。本发明对银离子和锌离子的来源没有特殊限定，采用本领域常规银离子试剂和锌离子试剂即可。本发明对银离子溶液和锌离子溶液的配置没有特殊限定，采用本领域常规的溶液配置方法即可。在本发明中，所述金属前体溶液中优选不能含有氯离子，否则发酵菌液的还原能力不足以置换出单质金属颗粒。在本发明中，所述锌离子溶液优选包括六水乙酸锌溶液；所述银离子溶液优选包括硝酸银溶液。本发明所述金属前体溶液中银离子和锌离子的摩尔浓度比有利于制备得到的纳米银单质和纳米氧化锌单质的合理配置，有助于得到较小粒径的双金属纳米颗粒。
得到金属前体溶液后，本发明将所述金属前体溶液与上述技术方案所述发酵菌液混合后进行培养，得到微生物基复合纳米驱油剂。
在本发明中，所述金属前体溶液与发酵菌液混合的体积比优选为(1～3):(1～3)，进一步优选为(1～3):1，更进一步优选为(1～2)：1，更优选为1:1。在本发明中，所述金属前体溶液与发酵菌液混合的比例有利于获得粒径较小的双金属纳米粒子。本发明所述金属前体溶液与发酵菌液混合的方式优选为在无菌环境中将金属前体溶液加入枯草芽孢杆菌菌液中；所述金属前体溶液加入枯草芽孢杆菌菌液的过程中必须严格在无菌超净台中进行操作，防止染菌。本发明将所述金属前体溶液与上述技术方案所述发酵菌液混合后，优选将混合液进行培养；所述培养的温度优选为35℃～37℃，更优选为37℃；所述培养的时间优选为12～48h，进一步优选为12～24h，更优选为24h；所述培养优选在摇床中进行；所述摇床的转速优选为150～300rpm，更优选为180rpm。培养完成后，得到的白色沉淀即为微生物基复合纳米驱油剂粗品。
得到微生物基复合纳米驱油剂粗品后，本发明优选对所述微生物基复合纳米驱油剂粗品进行纯化，得到微生物基复合纳米驱油剂。本发明所述纯化的方法优选为使用0.22μm减压滤膜对驱油剂粗品进行过滤以去除菌体干扰，接着在8000rpm，5min条件下使用高速离心机进行离心，弃上清后，加入适量去离子水后进行震荡，再离心弃上清液，如此反复循环三次，得到相对纯净的微生物基复合纳米驱油剂。所述相对纯净的复合纳米驱油剂还可进一步进行烘干，得到固体微生物基复合纳米驱油剂。
在本发明中，所述微生物基复合纳米驱油剂为液体制剂。本发明所述微生物基复合纳米驱油剂还可以为固体制剂。当所述微生物基复合纳米驱油剂为固体制剂时，本发明优选对所述微生物基复合纳米驱油剂的液体制剂进行干燥得到固体制剂；所述干燥方式优选为真空冷冻干燥或者低温干燥。在本发明中，所述低温干燥的温度优选为60℃。本发明所述微生物基复合纳米驱油剂以固体制剂存在时，可分散于水中直接应用于油田驱油。
本发明提供的微生物基复合纳米驱油剂的制备方法制备得到的微生物基复合纳米驱油剂是一种合成复合纳米驱油剂的简便方法，与以往的技术相比，具有提采效果明显、原料来源广、成本低等优点。本发明所述微生物基复合纳米驱油剂提高采收率效果与微生物基复合纳米驱油剂的浓度呈线性相关的关系。本发明制备方法得到的微生物基复合纳米驱油剂中双金属纳米颗粒具有形状均匀、粒径较小的优点，并且具有更大的表面能有利于充分与原油接触，提供更优异的提高采收率效果。
本发明提供了上述技术方案所述微生物基复合纳米驱油剂在油田采油和/或提高采收率中的应用。在本发明中，所述微生物基复合纳米驱油剂中的发酵菌液含有表活剂和乳化剂成分，主要为芳香族和脂肪族物质，可以使液体表面张力降低，并对原油进行乳化，促进驱油过程的进行。所述微生物基复合纳米驱油剂中的双金属纳米颗粒粒径小，能够大幅降低油水界面张力，更容易将孔隙中的原油驱替出来。同时，双金属纳米颗粒对小孔道有暂堵作用，通过扩大波及效率提高采收率；双金属纳米颗粒可以改变储层润湿性，增加了表面活性剂溶液对采油过程的影响。通过实施例结果表明，本发明提供的微生物基复合纳米驱油剂能够降低原油-纳米流体体系的接触角，改善储层岩石的润湿性效果明显；所述微生物基复合纳米驱油剂能够渗透到更复杂、更细微的地层孔隙中发挥作用，提高驱油效果明显。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
1.枯草芽孢杆菌菌株BC23的筛选
取长庆油田污水水样，在水样中加入原油10wt.％、蛋白胨0.5wt.％和氯化铵0.35wt.％，37℃，180rpm培养5～7天，将培养得到的培养液梯度稀释10-4、10-5、10-6涂布在LB平板上，继续培养24h，挑取不同形态的单菌落，接种于高温灭菌后的发酵培养基中。观察对原油具有乳化效果的菌株，将其中一株命名为菌株BC23，保存菌株BC23样本，进行下一步鉴定与分析。
上述使用的发酵培养基由以下质量百分比含量的原料组成：C6H12O61.0％、Na2SO40.2％，K2HPO4·3H2O 0.2％，NH4Cl 0.1％，MgCl2·6H2O 0.03％，乳酸钠0.2％，余量为去离子水，以上组成部分质量百分比之和为100％。使用0.1M的NaOH溶液与0.1M的HCl溶液调节PH至7.0。
2.菌株BC23的鉴定
(1)菌株BC23形态观察
将菌株BC23在固体LB培养基上，37℃培养24h，观察菌株的菌落形态如图1所示；对菌体进行扫描电镜检测，结果如图2所示。
由图1和图2可得，菌株BC23在固体LB培养基中生长24h，菌落呈圆形边缘极不整齐，表面湿润有褶皱，呈乳白色。菌体扫描电镜观察结果表明，菌体呈杆状，芽孢呈短杆状。
进一步通过对菌株进行培养，最终确定菌株BC23适宜生长的温度范围为35℃～37℃，pH的耐受为7～7.5。
(2)分子鉴定
利用菌落PCR扩增菌株BC23对应的DNA条形码片段，使用测序金标准方法——Sanger测序获得其DNA序列，获得菌株BC23的16S rRNA序列如SEQ ID NO.1所示，具体为：
5’-GGCTGGCTCCTAAAAGGTTACCTCACCGACTTCGGGTGTTACAAACTCTCGTGGTGTGACGGGCGGTGTGTACAAGGCCCGGGAACGTATTCACCGCGGCATGCTGATCCGCGATTACTAGCGATTCCAGCTTCACGCAGTCGAGTTGCAGACTGCGATCCGAACTGAGAACAGATTTGTGGGATTGGCTTAACCTCGCGGTTTCGCTGCCCTTTGTTCTGTCCATTGTAGCACGTGTGTAGCCCAGGTCATAAGGGGCATGATGATTTGACGTCATCCCCACCTTCCTCCGGTTTGTCACCGGCAGTCACCTTAGAGTGCCCAACTGAATGCTGGCAACTAAGATCAAGGGTTGCGCTCGTTGCGGGACTTAACCCAACATCTCACGACACGAGCTGACGACAACCATGCACCACCTGTCACTCTGCCCCCGAAGGGGACGTCCTATCTCTAGGATTGTCAGAGGATGTCAAGACCTGGTAAGGTTCTTCGCGTTGCTTCGAATTAAACCACATGCTCCACCGCTTGTGCGGGCCCCCGTCAATTCCTTTGAGTTTCAGTCTTGCGACCGTACTCCCCAGGCGGAGTGCTTAATGCGTTAGCTGCAGCACTAAGGGGCGGAAACCCCCTAACACTTAGCACTCATCGTTTACGGCGTGGACTACCAGGGTATCTAATCCTGTTCGCTCCCCACGCTTTCGCTCCTCAGCGTCAGTTACAGACCAGAGAGTCGCCTTCGCCACTGGTGTTCCTCCACATCTCTACGCATTTCACCGCTACACGTGGAATTCCACTCTCCTCTTCTGCACTCAAGTTCCCCAGTTTCCAATGACCCTCCCCGGTTGAGCCGGGGGCTTTCACATCAGACTTAAGAAACCGCCTGCGAGCCCTTTACGCCCAATAATTCCGGACAACGCTTGCCACCTACGTATTACCGCGGCTGCTGGCACGTAGTTAGCCGTGGCTTTCTGGTTAGGTACCGTCAAGGTACCGCCCTATTCGAACGGTACTTGTTCTTCCCTAACAACAGAGCTTTACGATCCGAAAACCTTCATCACTCACGCGGCGTTGCTCCGTCAGACTTTCGTCCATTGCGGAAGATTCCCTACTGCTGCCTCCCGTAGGAGTCTGGGCCGTGTCTCAGTCCCAGTGTGGCCGATCACCCTCTCAGGTCGGCTACGCATCGTTGCCTTGGTGAGCCGTTACCTCACCAACTAGCTAATGCGCCGCGGGTCCATCTGTAAGTGGTAGCCGAAGCCACCTTTTATGTTTGAACCATGCGGTTCAAACAACCATCCGGTATTAGCCCCGGTTTCCCGGAGTTATCCCAGTCTTACAGGCAGGTTACCCACGTGTTACTCACCCGTCCGCCGCTAACATCAGGGAGCAAGCTCCCATCTGTCCGCTCGACT-3’。
将16S rRNA在NCBI数据库进行比对分析。一般序列相似度达97％以上就可以认为是同种菌种。以16S rRNA基因序列为基础的系统发育树如图3。图3中的BSU指的是菌株BC23，菌株BC23与Bacillus subtilis相似度接近100％，可鉴定菌株BC23为枯草芽孢杆菌。
通过形态特征和分子生物学16S rRNA基因测序鉴定结果，得到菌株BC23为枯草芽孢杆菌。
实施例2
枯草芽孢杆菌BC23菌剂(也可称之为枯草芽孢杆菌BC23的发酵菌液)的制备
将枯草芽孢杆菌BC23接种至发酵培养基上进行摇床培养，得到枯草芽孢杆菌BC23菌剂。
发酵培养基由以下质量百分比含量的原料组成：C6H12O61.0％、Na2SO40.2％，K2HPO4·3H2O 0.2％，NH4Cl 0.1％，MgCl2·6H2O 0.03％，乳酸钠0.2％，余量为去离子水，以上组成部分质量百分比之和为100％。使用0.1M的NaOH溶液与0.1M的HCl溶液调节PH至7.0。
摇床培养的温度为37℃；摇床培养的时间为4d；摇床转速为180rpm。
摇床培养完成后，得到枯草芽孢杆菌BC23菌剂(也可称之为枯草芽孢杆菌BC23的发酵菌液)，OD600nm数值为0.8～1。
实施例3
枯草芽孢杆菌BC23菌剂(也可称之为枯草芽孢杆菌BC23的发酵菌液)的表面张力与乳化性能测试，具体如下：
1.表面张力测定
用酒精灯外焰将铂片灼烧至红色，冷却至室温后对张力测定仪进行调零，使用去离子水将表面张力仪调零至72mN/m。使铂片缓慢接触待测液体表面，这里的待测液体指的是实施例2制备得到的枯草芽孢杆菌BC23菌剂，液体表面张力会将铂片往下拉，当测试值稳定时记录样本的表面张力为43.3mN/m。与表面张力仪初始表面张力72mN/m相比，表面张力有所降低，因此说明枯草芽孢杆菌BC23菌剂中含有表面活性剂成分。
2.乳化作用测定
(1)向两支10mL离心管中分别加入4mL煤油，向其中一支离心管中滴加1mL实施例2制备得到的枯草芽孢杆菌BC23菌剂，摇晃均匀，静置12h之后观察乳化层。如图4中的A和B所示。其中图4中的A为没有添加菌剂对照试验的结果，图4中的B为添加枯草芽孢杆菌BC23菌剂试验的结果。
由图4可得，未加入枯草芽孢杆菌BC23菌剂的离心管中清澈无分层，加入枯草芽孢杆菌BC23菌剂的离心管中出现明显乳化层，说明枯草芽孢杆菌BC23菌剂中含有乳化剂成分，能对油进行乳化。
(2)向两个30mL西林瓶中分别加入20mL去离子水与枯草芽孢杆菌BC23菌剂，给两个西林瓶中分别加入适量块状原油，充分摇晃后静置48h以上观察乳化现象。如图4中的C所示。
由图4中的C可得，枯草芽孢杆菌BC23菌剂对油具有乳化效果。
实施例4～12
一种微生物复合纳米驱油剂的制备方法，具体如下：
制备含有一定摩尔浓度银离子和锌离子的金属前体溶液；
在磁力搅拌条件下，将金属前体溶液按照一定的体积比加入到实施例2制备得到的枯草芽孢杆菌BC23菌剂中混合均匀，将金属前体溶液与枯草芽孢杆菌BC23菌剂的混合液置于37℃恒温摇床培养一定时间，得到驱油剂粗品。使用0.22μm减压滤膜对驱油剂粗品进行过滤以去除菌体干扰，接着在8000rpm，5min条件下使用高速离心机进行离心，弃上清后，加入适量去离子水后进行震荡，再离心弃上清液，如此反复循环三次，得到相对纯净的微生物基复合纳米驱油剂。此处的微生物基复合纳米驱油剂可以直接进行后续使用，也可以进行烘干处理，具体为：在60℃条件下进行烘干处理，得到微生物基复合纳米驱油剂。实施例4～12的具体参数详见表1。
表1实施例4～12制备微生物复合纳米驱油剂的具体参数
实施例4～12制备得到的微生物基复合纳米驱油剂如图5所示。图5中的BSU-1对应于实施例4制备得到的微生物基复合纳米驱油剂，BSU-2对应于实施例5制备得到的微生物基复合纳米驱油剂，BSU-3对应于实施例6制备得到的微生物基复合纳米驱油剂，BSU-4对应于实施例7制备得到的微生物基复合纳米驱油剂，BSU-5对应于实施例8制备得到的微生物基复合纳米驱油剂，BSU-6对应于实施例9制备得到的微生物基复合纳米驱油剂，BSU-7对应于实施例10制备得到的微生物基复合纳米驱油剂，BSU-8对应于实施例11制备得到的微生物基复合纳米驱油剂，BSU-9对应于实施例12制备得到的微生物基复合纳米驱油剂。
实施例13
采用激光粒度仪对实施例4～12制备得到的微生物基复合纳米驱油剂中的双金属纳米颗粒的粒径进行检测。
检测方法：
1.先打开计算机，然后打开仪器电源开关，预热半小时左右，使激光器输出功率稳定。
2.准备一干净的比色皿，表面需用酒精等清洗干净，然后晾干，确保表面无异物。然后在比色皿中注入纯净水，水面的高度为比色皿高度的2/3左右，注意水的表面一定要盖过激光束在比色皿上5mm的位置。
3.打开样品室盖板，将装有纯净水的比色皿放入样品室的固定槽内，然后拿开探测器前面的挡板，调整比色皿的位置使反射至探测器的光斑稍微往上偏离，保证反射光斑没有照在探测器的接受面上，然后盖上盖板。
4.加入样品，运行主程序。
检测得到的实施例4～12制备得到的微生物基复合纳米驱油剂中双金属纳米颗粒的粒径如表2所示；实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂激光粒度仪检测结果如图6所示。
表2实施例4～12制备得到的微生物基复合纳米驱油剂中双金属纳米颗粒的粒径检测结果
实施例 编号 平均粒径(nm)
实施例4 BSU-1 1966
实施例5 BSU-2 859
实施例6 BSU-3 48
实施例7 BSU-4 707
实施例8 BSU-5 56
实施例9 BSU-6 1764
实施例10 BSU-7 37
实施例11 BSU-8 712
实施例12 BSU-9 1591
由表2可得，不同条件对微生物基复合纳米驱油剂中双金属纳米颗粒的粒径大小影响程度不同，不同条件对粒径影响的程度大小依次为：金属离子浓度比>金属前体与微生物体积比>反应时间。实施例10制备得到的微生物基纳米驱油剂中双金属纳米颗粒的粒径最小，为37nm，该实施例中Ag原子与Zn原子比为1：1，优选为最优合成比例。由图6可得，实施例10制备的微生物基纳米驱油剂中的双金属纳米颗粒的粒径大部分集中在20～50nm范围内。由于金属离子被还原成零价金属后很容易发生团聚和生长，因此找到合适的稳定剂使颗粒保持在纳米级别十分重要。本发明中使用的枯草芽孢杆菌菌剂含有大量羟基、羰基等大分子物质，有利于双金属纳米颗粒在体系中稳定分散。
实施例14
使用X射线能谱仪检测实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂。
在样品的表面通过气相沉积法喷上了一层非常薄的金层以保证样品具有良好的导电性。EDX检测器连接到SEM仪器(Oxford instruments)。能量色散X射线光谱法被用来获得双金属纳米颗粒的组成和元素分析，确定双金属纳米颗粒的元素组成。检测结果如图7和表3所示。
表3实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂中双金属纳米颗粒的元素组成
元素 Wt％ Wt％Sigma
C 12.37 0.97
N 0.80 0.53
O 3.76 0.26
S 0.61 0.08
Cl 2.46 0.15
Zn 65.47 1.21
Ag 14.53 0.63
由表3和图7可得，实施例9合成的微生物基复合纳米驱油剂体系中Ag/ZnO双金属纳米颗粒中存在Ag(14.53％)和Zn(65.47％)。枯草芽孢杆菌BC23菌剂的还原性具有合成双金属纳米颗粒的潜力。
实施例15
使用高分辨率的Zeiss Merlin Compact扫描电子显微镜在15kV的加速电压下观察实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂中的双金属纳米颗粒的表面形态，放大倍数为40k X。得到实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂中的双金属纳米颗粒的表面形态如图8所示。
使用扫描电子显微镜对双金属纳米颗粒的形貌进行观察，如图9所示。
由图8和图9的图像显示双金属纳米颗粒呈球形，粒径在40nm左右。通过扫描图整体观察得出枯草芽孢杆菌菌剂提取物可以通过还原金属盐溶液合成形状均匀且稳定分散的双金属纳米体系。
实施例16
使用ThermoScientific Nicolet6700 FTIR红外光谱仪记录了样本波长在(4000-400cm-1)范围内的光谱，用于判断样本中的具体物质成分。采用溴化钾压片法。收集1-2mg粉末样品和200mg纯KBr，均匀研磨，放入模具中，并在油压机上压制成透明薄片。然后，将样品放入红外光谱仪中进行测试。波数范围从4000到400cm-1；扫描次数为32次，分辨率为4cm-1。
使用Origin绘制光谱，实施例2制备的枯草芽孢杆菌BC23菌剂与实施例10制备的双金属纳米颗粒的FTIR图谱如图10所示。枯草芽孢杆菌BC23菌剂的红外光谱在3371、2974、1582、1410、1064、861、695、543处显示出特征峰。Ag-ZnO NPs的红外光谱在3391、2933、1592、1417、1033、1074、771、636，434cm-1处显示出特征峰。从两条FTIR光谱曲线的比较可以看出，峰的位置基本相同，在相同位置检测到的峰的强度不同。强度的差异可能与该峰对应的物质在纳米合成过程中发挥的作用有关，也可能与激发的电子有关。高于3000cm-1有吸收峰表示存在不饱和C-H的伸缩振动，有可能为烯、炔、芳香化合物；低于3000cm-1有吸收峰表示存在饱和C-H伸缩振动吸收作用。对于双金属纳米样品，在3391、1592和1033cm-1处观察到的吸收峰对应于(O-H)氢键、(C-O)和N-H拉振动，可以初步判断有蛋白质类物质存在。2933和1417cm-1处的峰归因于C-H拉伸振动和COO-羧基的侧链，而772cm-1处的峰则表明O-H面外弯曲，这也表明可能涉及芳香族和脂肪族物质存在，这可能归因于菌体的细胞膜。带负电荷的基团可以通过静电相互作用与NP相互作用。因此，枯草芽孢杆菌代谢的蛋白质分子可以作为双金属纳米的稳定剂。同时，1074cm-1处的特征峰表明脂族胺C-N存在拉伸振动带，而蛋白质中的胺键具有强的金属结合能力。因此，合成的NP的良好分散性可能是由于蛋白质包被双金属纳米，其在防止纳米粒子聚集和促进纳米粒子在培养基中的稳定性方面发挥巨大作用。
实施例17
将实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂原液按一定的比例稀释，使用去离子水进行稀释。分别得到微生物基复合纳米驱油剂体积百分含量为100％，记为N-12；微生物基复合纳米驱油剂体积百分含量为50％，记为N-11；微生物基复合纳米驱油剂体积百分含量为45％，记为N-10；微生物基复合纳米驱油剂体积百分含量为40％，记为N-9；微生物基复合纳米驱油剂体积百分含量为35％，记为N-8；微生物基复合纳米驱油剂体积百分含量为30％，记为N-7；微生物基复合纳米驱油剂体积百分含量为25％，记为N-6；微生物基复合纳米驱油剂体积百分含量为20％，记为N-5；微生物基复合纳米驱油剂体积百分含量为15％，记为N-4；微生物基复合纳米驱油剂体积百分含量为10％，记为N-3；微生物基复合纳米驱油剂体积百分含量为5％，记为N-2；使用地层水作为对照组，记为N-1。所用地层水为矿化度为10000的模拟地层水，配方具体为(g/L)：Na2SO40.0665，NaCl 8.893，CaCl20.571，MgCl20.432，NaHCO30.276。
使用表面张力仪测量了上述处理的微生物纳米驱油剂的表面张力数据。
用酒精灯外焰将铂片灼烧至红色，冷却至室温后对张力测定仪进行调零，使用去离子水将表面张力仪调零至72mN/m。使铂片缓慢接触待测液体表面，液体表面张力会将铂片往下拉，当测试值稳定时记录样本的表面张力。测得的表面张力数据如表4所示。
表4实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂不同浓度下表面张力结果
序号 微生物基复合纳米驱油剂浓度 表面张力值(mN/m)
N-1 地层水 72.0
N-2 5％ 42.5
N-3 10％ 41.7
N-4 15％ 39.6
N-5 20％ 37.1
N-6 25％ 36.2
N-7 30％ 34.5
N-8 35％ 33.7
N-9 40％ 32.1
N-10 45％ 31.6
N-11 50％ 30.5
N-12 100％ 25.8
根据表4数据可得，随着微生物基复合纳米驱油剂浓度的增加，表面张力在不断减小，最低可达到25.8mN/m。可以证明微生物基微生物基复合纳米驱油剂也能使够使表面张力降至较低水平。
实施例18
将实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂原液按一定的比例稀释。使用界面张力仪在旋滴法的基础上测量了原油-纳米驱油剂的界面张力。旋滴法可以更准确地测量原油-纳米流体两相之间的界面张力大小与界面张力变化规律。在离心力、重力及界面张力作用下，低密度相原油在高密度相纳米流体中形成一长球形或圆柱形液滴。测定液滴的滴长(L)以及宽度(D)值以及两相液体密度差(Δρ)以及旋转转速，即可计算出界面张力值。基本实验步骤如下：
测量实验所用油相和纳米流体的密度并计算密度差；
打开界面张力仪，调节实验温度至所需温度；
使用待测液对样品管进行润洗；
用微量注射器将纳米流体缓慢充满样品管，整个过程中避免气泡的产生；
再用另一根微量注射器将油样注入样品管中，使其存在于样品管中部，注意不要黏附与管壁之上，然后盖上样品管顶帽，避免样品管和顶帽中有气泡产生；
设置实验所需转速，每隔10min测量一次油滴长度与宽度，利用仪器给出的公式计算界面张力，三次测量不变后即可得到不同浓度下的纳米材料界面张力，如表5所示。
表5实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂不同浓度下界面张力结果
由表5可得，随着样本中微生物基复合纳米驱油剂浓度的增加，界面张力呈现先快速降低，再趋于平稳。界面张力平均值最低为0.05912mN/m，最高为0.34431mN/m。
实施例19
为验证微生物基复合纳米驱油剂对油藏储层岩石的润湿性改变能力，在油-水-固体三相体系中测量并记录接触角的变化量与变化规律，液相分别为模拟地层水和不同浓度微生物基复合纳米驱油剂，油相为模拟原油。具体实验步骤如下：
将石英玻璃片预处理浸泡在原油之中，并在60℃的烘箱中老化一周以上后，取出备用；
在通风橱中用正庚烷清洗玻璃片至表面微黄或无色，然后等待玻璃片表面正庚烷挥发；
实验前2～3h将玻璃片浸泡在不同浓度微生物基复合纳米驱油剂中，不同浓度微生物基复合纳米驱油剂的浓度如表6所示，等待微生物基复合纳米驱油剂对玻璃片进行润湿性改变；
使用悬滴法研究接触角变化程度，将经处理过的玻璃片放入样品槽中，加入微生物基复合纳米驱油剂，使其没过玻璃片；
启动图像测量分析设备，根据显示屏上呈现的图像调节样品槽的位置，确保实验样品可以在显示器中清晰显示并记录；
利用弯管针头向样品池中的玻璃片下表面缓慢滴加模拟原油，待油滴稳定后，拍照记录并在软件上得到接触角的数值。
实施例10的不制备的同浓度纳米样品对应关系及接触角检测结果图11～图14所示。
表6实施例10制备的微生物基复合纳米驱油剂不同浓度接触角测定样品
序号 微生物基复合纳米驱油剂浓度
J-1 地层水
J-2 5％
J-3 10％
J-4 20％
J-5 30％
J-6 40％
J-7 50％
J-8 100％
在60℃温度条件下，测量了原油-模拟地层水和不同浓度条件下原油-微生物基复合纳米驱油剂的接触角。从图11～图14可以看出，模拟地层水中测得的接触角为152.6°。加入微生物基复合纳米驱油剂之后测得的接触角与空白组相比均变小很多，最小为30°，说明微生物基复合纳米驱油剂改善储层岩石的润湿性效果明显。
实施例20
使用玻璃微观模型尺寸为5cm×5cm，渗透率为1μm2，孔隙直径为20～100μm，孔隙度32.34％，润湿性为水湿，选用的为实施例10所合成的微生物基复合纳米驱油剂。实验所用原油在60℃，黏度为3.47mPa·s。微观模型驱油系统通常包括一个微量注射泵、一个玻璃微模型板以及一套图像记录及处理设备。研究水驱后的残余油类型和微生物基复合纳米驱油剂驱油后的剩余油分布对比，从微观上明确生物纳米流体的驱油机理，具体实验步骤如下：
为避免原油中大颗粒堵塞模型，先将实验油在10000rpm下离心15min，取上层油用滤纸过滤后收集；
将玻璃微观模型入口与微量泵用定制的管线连接，出口用管线引流至量筒中，并通过显微镜拍摄驱替过程中的实时图像；
将玻璃微观模型抽真空后饱和模拟地层水，出口端有连续水流即为饱和完成；
将模拟原油以0.05mL/m的速度匀速注入，直至出口端不再有水流出可视为原油饱和完成；
首先以0.05mL/m的速度注入模拟地层水进行水驱，驱替至出口端含水率≥98％时停止水驱；
以0.05mL/m的速度注入微生物基复合纳米驱油剂，驱替至出口端含水率≥98％时停止；
利用显微镜观察并记录水驱与微生物基复合纳米驱油剂驱后模型中油水的分布的情况。实验结果如图15所示。
如图15展示了不同驱替液微观驱油的实验结果。通过图片对比可看出，在水驱结束后有大量的剩余油在模型中无法被驱出。在水驱的基础上，经过微生物基复合纳米驱油剂驱替后绝大部分剩余油被驱替出来，说明微生物基复合纳米驱油剂能够渗透到更复杂、更细微的地层孔隙中发挥作用，提高驱油效果明显。
实施例21
对实施例10所合成的微生物基复合纳米驱油剂进行了模拟岩心驱替实验，用于评价不同浓度驱油剂的驱油效果，证实其驱油能力。具体实验方法如下：
实验所用岩心为人造岩心，岩心尺寸为实验所用油在60℃，黏度为3.47mPa·s。所用矿化度为10000的地层水配方为(g/L)：Na2SO40.0665，NaCl 8.893，CaCl20.571，MgCl20.432，NaHCO30.276。
a.选择规格相近，渗透率不同的多根岩心，在100℃下烘干至恒重，称干重并计算岩芯体积。
b.将烘干好的岩心放入模拟地层水中饱和48h以上，取出后轻微擦干称其湿重，计算孔隙体积与孔隙度；
c.将岩芯放入岩芯夹持器中，加环压，抽真空4h。打开烘箱，设定温度为60℃，将岩芯饱和模拟地层水，使模拟地层水中的离子在岩芯中均匀分布；
d.饱和油。以0.5mL/min向岩心内部注入一定体积的原油进行原油饱和，关闭平流泵，关闭闸阀，恒温静置48h以上来模拟地层中的原油老化；
e.水驱。以0.5mL/min下注入一定浓度和体积的模拟地层水，对饱和原油的岩芯进行一次水驱，当出口端驱出液含水达98％并且压力基本稳定时停止水驱，测定驱替出的原油含量；
h.纳米驱。在上述步骤的基础上，继续以0.5mL/min注入实施例10所合成的微生物基复合纳米驱油剂，当出口端驱出液含水达98％并且压力基本稳定时停止纳米驱，测定驱替出的原油含量；
i.换不同浓度的生物纳米驱油剂重复以上步骤。
岩心相关参数及实验结果如表7所示。
表7不同渗透率岩心模拟驱油实验结果
由表7可得，针对实施例10所合成的微生物基复合纳米驱油剂，对不同渗透率下的岩心的采收率是不同的。本次模拟为中等孔隙度条件下，双金属纳米驱油剂在8mD岩心中能够提采9.2％，在50mD岩心中能够提采11.2％，在400mD岩心中能够提采13.2％，说明纳米驱油剂对原油有良好的增产提采效果。
综上，本发明提供的枯草芽孢杆菌菌株BC23的发酵菌液能够应用于制备微生物基复合纳米驱油剂，所述微生物基复合纳米驱油剂能够降低原油-纳米流体体系的接触角，改善储层岩石的润湿性效果明显；能够渗透到更复杂、更细微的地层孔隙中发挥作用，提高驱油效果明显。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)菌株BC23，其特征在于，所述菌株BC23的保藏编号为：CCTCC NO.M2023700。
2.根据权利要求1所述枯草芽孢杆菌菌株BC23，其特征在于，所述菌株BC23的16S rRNA核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
3.权利要求1或2所述枯草芽孢杆菌菌株BC23的发酵菌液。
4.权利要求3所述发酵菌液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述枯草芽孢杆菌菌株BC23在培养基中进行培养，得到发酵菌液。
5.权利要求1或2所述枯草芽孢杆菌菌株BC23、权利要求3所述发酵菌液或权利要求4所述制备方法制备得到的发酵菌液在制备纳米颗粒材料中的应用。
6.权利要求1或2所述枯草芽孢杆菌菌株BC23、权利要求3所述发酵菌液或权利要求4所述制备方法制备得到的发酵菌液在制备驱油剂中的应用。
7.一种微生物基复合纳米驱油剂，其特征在于，包括：双金属纳米粒子和权利要求3所述发酵菌液；所述双金属纳米粒子包括纳米银和纳米氧化锌。
8.权利要求7所述微生物基复合纳米驱油剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
混合银离子溶液与锌离子溶液，得到金属前体溶液；
将所述金属前体溶液与所述发酵菌液混合后进行培养，得到微生物基复合纳米驱油剂。
9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，所述金属前体溶液中银离子和锌离子的摩尔浓度比为(0.25～0.75)：(0.25～0.75)；
所述金属前体溶液与发酵菌液混合的体积比为(1～3):(1～3)；
所述培养的温度为35℃～37℃；
所述培养的时间为12～48h。
10.权利要求7所述微生物基复合纳米驱油剂或权利要求8或9所述制备方法制备得到的微生物基复合纳米驱油剂在油田采油和/或提高原油采收率中的应用。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102409017A (zh) * 2011-12-15 2012-04-11 西安瑞捷生物科技有限公司 一株枯草芽孢杆菌及其培养方法与应用
CN102504789A (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 大庆华理能源生物技术有限公司 一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂
US20220049165A1 (en) * 2020-08-13 2022-02-17 Yangtze University Brevibacillus agri, preparation thereof, method for preparing surfactant and use thereof
US20220403439A1 (en) * 2020-03-10 2022-12-22 Locus Ip Company, Llc Compositions for Replacing Chemical Surfactants
CN116925947A (zh) * 2022-04-07 2023-10-24 中国石油天然气集团有限公司 一株能产生表面活性剂且降解原油的枯草芽孢杆菌及应用
CN117106427A (zh) * 2023-08-25 2023-11-24 中海油田服务股份有限公司 一种Ag/Fe3O4纳米复合材料及制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102504789A (zh) * 2011-11-03 2012-06-20 大庆华理能源生物技术有限公司 一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂
CN102409017A (zh) * 2011-12-15 2012-04-11 西安瑞捷生物科技有限公司 一株枯草芽孢杆菌及其培养方法与应用
US20220403439A1 (en) * 2020-03-10 2022-12-22 Locus Ip Company, Llc Compositions for Replacing Chemical Surfactants
US20220049165A1 (en) * 2020-08-13 2022-02-17 Yangtze University Brevibacillus agri, preparation thereof, method for preparing surfactant and use thereof
CN116925947A (zh) * 2022-04-07 2023-10-24 中国石油天然气集团有限公司 一株能产生表面活性剂且降解原油的枯草芽孢杆菌及应用
CN117106427A (zh) * 2023-08-25 2023-11-24 中海油田服务股份有限公司 一种Ag/Fe3O4纳米复合材料及制备方法

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