油藏内源产表面活性剂微生物的选择性激活
生物表面活性剂的驱油作用是微生物采油的主要机理。目前生物表面活性剂在微生物采油技术中的应用主要采取向油藏注入地面发酵的产品(地面法)和外源菌种(外源微生物驱)的方式。相对地面法和外源微生物驱，内源微生物驱油技术更能体现微生物采油“低成本、工艺简单、环保”三大优势，但是，关于如何全面准确地识别油藏中产表面活性剂的微生物，尤其是能否实现油藏内源产表面活性剂微生物的定向调控，目前研究较少。
本论文应用油藏内源产表面活性剂微生物功能基因定性定量分析方法，在对胜利油田油藏产表面活性剂微生物分析的基础上，选取沾3区块开展油藏内源产表面活性剂微生物选择性激活研究并获得激活剂配方；研究了油藏内源产表面活性剂微生物激活后对油藏相对渗透率曲线和岩石润湿性的影响以及提高原油采收率的贡献；最后对激活油藏内源微生物产生的表面活性剂的理化性质和结构进行分析。主要研究成果及结论如下：
1、设计应用分别与枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)等菌属脂肽类表面活性剂代谢调节相关的合成基因(srfA3/licA3)以及与假单胞菌属(pseudomonas)鼠李糖脂类表面活性剂代谢调节相关的基因(rhlR)对应的简并引物，在功能基因水平上对胜利油田的5个区块共10个油井产出液进行了产脂肽和糖脂类表面活性剂微生物的分析；应用培养法和克隆测序方法在微生物种属方面进行了辅助分析。结果表明，多数油藏样品中检测出芽胞杆菌和脂肽类表面活性剂代谢调节相关的合成基因(srfA3/licA3)，产脂肽类表面活性剂的微生物是激活油藏内源微生物产表面活性剂的主要方向。
2、以油藏产脂肽类微生物的分子生物学定量检测为目标，应用Real-TimePCR技术成功的建立了以(srfA3/licA3)为标准，针对油藏样品的脂肽合成代谢基因的定量分析方法，并对荧光定量PCR的反应条件进行了优化。结果表明，本研究成功构建的脂肽合成基因实时荧光定量PCR方法具有快速、灵敏、特异性好的特点，适合实验室研究及现场跟踪检测的应用。
3、开展了激活沾3油藏微生物产表面活性剂的可行性实验，通过对脂肽合成基因实时荧光定量PCR和克隆测序结果综合分析，推断沾3油藏脂肽合成基因与地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)相关。在此基础上，筛选得到有机氮激活剂配方(JHJ-1:0.4％玉米浆干粉，0.5％葡萄糖，0.2％可溶性淀粉，0.4％蛋白胨)，该配方激活沾3油藏样品，脂肽合成基因最高达2.6×106copies/μLDNA；表面张力最低达38.0mN/m；扩油圈直径最大达7.0cm；但乳化指数小于5％。无机氮激活剂配方(JHJ-2：蔗糖2，NH4Cl0.6，酵母粉0.03，玉米浆干粉0.05，KH2PO40.06，Na2HPO40.2)激活沾3油藏样品，脂肽合成基因最高达1.6×105copies/μLDNA；乳化指数达96％。克隆测序结果表明，JHJ-1激活后样品结构单一，优势菌为Bacillus licheniformis，而JHJ-2激活后样品相对复杂，优势菌为Bacillus licheniformis和Bacillus thermoamylovorans等。
4、研究了激活油藏内源产表面活性剂微生物驱对相渗曲线和润湿性的影响，并对提高采收率能力进行了物理模拟评价。研究发现：微生物驱后，油水相对渗率透曲线等渗点右移，岩心亲水性增强；当含水饱和度较高时，油相相对渗透率明显高于常规水驱，激活产表面活性剂微生物能够起到较好的驱动残余油的效果。沾3区块岩心注入激活剂激活处理后岩心相对润湿指数明显增加，亲水性增强。采用物理模拟方法模拟沾3区块油藏条件，在一次水驱的基础上，激活剂JHJ。1和JHJ.2激活油藏内源产表面活性剂微生物分别提高采收率10％和13.6％。
5、对激活剂JHJ-2激活样品中的表面活性剂进行了理化性质研究和组成分析，其表面活性剂的产率为0.47 g/L，临界胶束浓度为33.3mg/L，对应的表面张力为38.5 mN/m。乳化活性强，稀释100倍后，乳化活性仍达到1.25 U。对激活剂JHJ-2激活样品中表面活性剂进行薄层层析(TLC)、红外光谱(IR)、高效液相色谱(HPLC)、质谱(MS)分析，结果表明其主要成分是脂肽。
本论文研究成果为油藏内源微生物定向调控提高采收率提供了一定理论基础。另外，本论文针对胜利油田沾3区块进行研究，研究成果为该区块实施内源微生物驱油技术提供了理论和技术支撑。
内源微生物;表面张力;采收率;表面活性剂;微生物采油
中国海洋大学
博士
海洋化学工程与技术
李阳
2012
中文
TE357.46
156
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）