一株烃降解菌Rhodococcus ruber Z25研究

烃降解菌株Z25分离自大庆油田中新201区块采油污水样，经形态观察和16S rDNA基因序列分析，鉴定为Rhodococcus Puber Z25．该菌株在20～45℃，0～5％盐的质量浓度下生长良好，适宜生长温度为30～40℃，最适盐的质量分数为2．5％．Rhodococcus rube rZ25菌株能以液体石蜡为唯一碳源生长并合成糖脂类生物表面活性剂，发酵48h，细菌生物量和糖脂产量分别为1．53g／L和13．22g／L．经气相色谱对Rhodococcus rube rZ25菌株在好氧和厌氧条件下原油降解的全烃组分分析，结果表明：该菌株在好氧条件下优先降解石油中的轻烃组分，在厌氧条件下优先降解石油中的重烃组分．

一株采油功能菌株的筛选和评价

从大庆油田采出液中分离得到一株采油功能菌Z25,经16S rDNA序列分析鉴定为Rhodococcus ruber。该菌株能利用烃类为唯一碳源生长并代谢生成生物表面活性剂,达到稳定期发酵液的乳化系数EI24为64%,最佳发酵时间为48小时。原油降解实验表明,该菌株能够降低油品的胶质沥青质含量和原油凝固点,使大庆油田3个稠油样的胶质沥青质含量分别从38.76%,33.25%,35.38%降至36.55%,30.31%,33.73%,凝固点分别从13.5℃,-5℃,3.3℃下降至8℃,-12℃,1℃,改善了原油的物性。同时,Rhodococcus ruberZ25菌株发酵液能够乳化原油,形成稳定的水包油型乳液,降低原油黏度,提高原油流动性;微生物发酵液还能够改善介质表面润湿性,将亲油表面转化为亲水表面。通过物理模拟驱油实验发现,该菌株能大幅提高低温稠油油藏的原油采收率,对三个油藏的采收率提高幅度分别为14.52%、11.71%和17.29%。

烃降解型微生物强化水驱提高原油采收率微观机制研究

借助微观透明模型建立微观模拟驱油试验系统。以烃降解菌株Rhodococcus ruber Z25和Bacillus cereus Z31为出发菌株,通过物理模拟驱油实验考察了多孔介质中水驱原油的特点及残余油的分布形式:残余油主要以油条和油珠的形式滞留于孔隙介质中;以油膜形式附着在骨架表面;在喉道转角处水流速度为零的"驻点"部位。通过静置培养观察了多孔介质中水驱后油藏微生物降解原油及微生物富集的状态,微生物由单菌体形成油水界面处的菌胶团结构。通过研究后续水驱作用下残余油的驱替特征表明,微生物菌胶团、松散的油相与驱替液水相彼此裹挟,沿驱替压力方向运移。本研究揭示了烃降解微生物驱油的微观机制,为微生物采油从实验室走向矿场实践奠定了理论基础。

利用门多萨假单胞菌NK-01合成中长链聚羟基脂肪酸酯(PHAMCL)

从土壤中分离到1株能够合成中长链聚羟基脂肪酸酯(PHAMCL)的细菌,经分类鉴定命名为Pseudomonas mendocina NK-01。对于该菌株在氮源限制的情况下,利用葡萄糖合成的PHAMCL进行了结构分析。同时,获得了该菌株PHA合成酶基因phaC1,利用大肠杆菌表达载体pBluescript SK-构建了重组载体pBSphaC1,并在E.coli JM109中成功表达。以所构建的工程菌株进行了发酵合成。

群落结构分析在微生物采油中应用

微生物群落结构分析是微生物采油的基础,也是检验外源菌与内源菌配伍性及内源菌激活效果的依据。通过对现有的微生物群落结构检测方法进行分析,引入了"结构变异系数"来评价菌群结构变化;通过对微生物群落结构变化和优势菌群的综合分析,建立了一套简单易行的评价微生物群落结构变化程度的方法,该方法能够应用于外源菌与内源菌的配伍性、激活剂筛选、优化和现场试验效果评价。

增效微生物驱物模实验研究

为改善和提高微生物驱的矿藏应用效果和应用规模,将化学驱与微生物驱方法相结合,开展了增效微生物驱的物模实验研究。模拟大庆采油四厂油水条件,挑选2组室内乳化等指标评价效果较好的复合体系进行物模实验,结果表明:聚合物和微生物可产生协同驱油作用,500 mg/L的聚丙烯酰胺-10%A菌液的复配体系驱油效果较好,复配体系可比同条件微生物驱提高采收率15.89%;表面活性剂与微生物也可产生协同驱油作用,0.04%的表活剂1SY—10%B菌液的复配体系驱油效果较好,复配体系可比同条件微生物驱提高采收率4.47%。室内实验显示,微生物菌液与聚合物、表面活性剂等物质共同作用联合驱油是一种增效的微生物采油新方法。

高温高盐油藏微生物驱技术研究

青海油田跃进油区尕斯油藏中浅层地层平均温度65℃,地层水矿化度高达10%～17%。为探索微生物采油的可行性,对尕斯油藏地层水进行微生物种类及数量的鉴定,在分析地层水组分的基础上,设计两种激活体系,并考证激活剂对本源微生物的激活效果以及作用原油的效果。在临近相同油藏条件的地层水中筛选到一株耐高温高矿化度的石油降解菌,该菌能够产生表面活性剂,降低菌液的表面张力,改变岩石的润湿性,从而确定出适于尕斯油藏的微生物采油方式。

有机硼羟丙基胍胶压裂液的交联动力学研究

本文以有机硼交联剂和羟丙基胍胶的交联反应为基础,选择了影响该反应过程的六个主控因素——有机硼活化能Ea、温度、pH、有机硼交联剂浓度、羟丙基胍胶浓度以及时间t,通过中心法则实验设计,建立了这六个因素与冻胶170 s?1剪切粘度的数学模型。该模型的建立对有机硼交联剂的研制、压裂体系的构建、压裂液性能评价和预测,压裂施工条件的优化均具有重要的实际意义。

中高温低浓度合成聚合物压裂液性能研究

针对植物胶压裂液存在的问题,开发出中高温低浓度合成聚合物压裂液。压裂液组成为:0.35%率0.6%稠化剂SKY-C100A+0.5%率0.7%交联液+0.3%黏土稳定剂LYC-1+0.6%助排剂ZL-1+0.5%破乳剂KCB-1。SKY-C100A为无水不溶物的阴离子型合成聚合物,通过改变交联调节剂SKY-Y100C加量,体系交联时间可在20率180 s可调。该体系形成的冻胶具有良好的耐温耐剪切性能。SKY-C100A加量为0.35%时,压裂液在80率100℃经170 s-1(包括1000 s-1下高速剪切2 min)剪切2 h后,黏度保持在77率220 mPa·s;SKY-C100A加量为0.45%时,120℃剪切后的黏度约为220 mPa·s;SKY-C100A加量为0.5%时,140℃剪切后的黏度约为83 mPa·s。压裂液冻胶在80℃,经历2 h的静态破胶后残渣含量约为30 mg/L。压裂液在80率120℃下的滤失系数为1.13×10-4率3.62×10-4m/min1/2,对岩心基质的伤害率为8.3%。与植物胶压裂液相比,该体系不需要其他的pH值调节剂及杀菌剂。

响应面法优化中高温低浓度香豆胶压裂液体系

为减小压裂液对储层的伤害,降低压裂液体系中香豆胶的浓度,避免传统方法(多因素排列组合实验方法)工作强度大,精确度低的问题,采用中心复合设计(CCD),以香豆胶浓度、有机硼交联剂浓度、温度为考察指标,对实验获得的数据进行多元线性回归,同时用建立的回归模型优化压裂液配方,选取较低浓度的香豆胶压裂液体系并通过高温下的黏度测试进行验证。结果表明,通过构建的拟合方程可以预测给定香豆胶压裂液体系低浓度配方下的冻胶黏度;拟合方程中3种因素对冻胶黏度的影响显著性顺序为:香豆胶浓度>温度>交联剂浓度;基于CCD方法得出80~120℃下的优化配方,香豆胶加量为0.175%~0.35%、交联剂加量为0.37%~0.73%时,经1000 s^(-1)高速剪切2 min和170 s^(-1)剪切95 min后的冻胶黏度约为52~154 mPa·s。该方法预测性良好,优化出的低浓度香豆胶体系具有良好的耐温耐剪切性能。

稠油解烃菌与乳化剂产生菌复配降解降黏机理

油杆菌W3分离自江苏油田韦5井,能够以稠油为唯一碳源生长,并降解稠油。54℃好氧振荡培养7 d之后,稠油能够完全乳化分散到培养基中,降黏率达到了76.88%,降解速率达到了99.7 mg/d,原油族组分分析发现,稠油中饱和烃,芳香烃和胶质的含量分别降低了4.14%,6.77%和4.33%。该菌与另一株筛选得到的、能够合成乳化剂的地芽孢杆菌W12复配(V_(W3)∶V_(W12)=1∶1)后作用稠油,既能够增强稠油降解效果(降解速率加快,原油族组分含量进一步降低),又能够改善稠油的乳化分散状态(乳化稳定性增强,平均乳化粒径减小56.7%),此时的稠油的乳化黏度为20.59 MPa·s,仅为初始黏度的3.9%。这两株菌的复配增强了稠油降解和乳化的双重降黏效果,大幅提高了稠油的流动性。

微生物电解池强化残余油微生物气化速率

残余油原位气化是一项针对废弃油藏的前瞻性技术,现阶段其主要问题是产气速率慢,无法满足大规模油田开发的需求。通过引入微生物电解池为微生物生长代谢提供能量,实现'微生物-电化学'联合作用,加快微生物气化过程中物质与能量供给,从而加快微生物的甲烷合成速率。首先,从油藏中富集驯化获得高产气速率的'互营代谢-产甲烷'菌群,高通量测序分析其菌群群落结构结果显示,Syntrophomonas、Syntrophus和Syntrophothermus等具有互营代谢特点的微生物成为细菌的优势种属;Methanoculleus、Methanobacillus和Methanobacterium等能够以H2+CO2和甲酸盐为底物合成甲烷的微生物成为古菌的优势种属。然后,产气分析表明,该菌群的甲烷合成速率达到了5.3×10-3mL/（cm3·d）,在同样条件下,用外加0.15 V的微生物电解池强化该菌群的甲烷合成,甲烷合成速率提高了177.4%,达到了14.7×10-3 mL/（cm3·d）,法拉第效率由64.7%提高到123.2%。最后,研究了微生物电解池强化甲烷合成速率的影响因素。碳源、矿化度、电极材料和电势均能够影响甲烷的合成速率,其中电势能显著影响甲烷的合成速率。在外加1.5 V电势的条件下,该菌群的甲烷合成速率达到了33.16×10-3 mL/（cm3·d）,甲烷合成速率提高了526.4%。

基于模型分析的水驱油藏硫酸盐还原菌生物竞争抑制技术

利用生物竞争(Lotka-Volterra)数学模型,以油藏条件下硝酸盐还原菌(NRB)和硫酸盐还原菌(SRB)的菌群演替为对象,研究了两种群竞争性生态关系。利用该数学模型,通过平衡点求解方式,探索了在人工补给硝酸盐电子受体条件下硝酸盐还原菌-硫酸盐还原菌的群态变化规律。在模型分析的基础上,获得了在硝酸盐补给条件下,油藏中NRB和SRB经菌体增殖、底物竞争而实现的稳态抑制系统。同时,该模型还很好地解释了在硝酸盐耗尽时,NRB抑制SRB系统的瓦解和崩溃。通过对NRB-SRB两种群生态系统临界点的求算,获得模拟油藏条件下精确的稳态抑制期规律和计算方法。本研究成果可用于指导油田生产中NRB抑制SRB技术的硝酸盐补给浓度和具体工艺实施。