勝利油田殘余原油微生物氣化研究

（遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)部，遼寧撫順113001）

地層殘余原油的開采目前面臨著嚴(yán)峻的考驗，在經(jīng)歷二次甚至三次采油后，油藏中仍然有50%的殘余原油未被開采出來，嚴(yán)重影響了能源的利用率［1］。利用產(chǎn)甲烷微生物菌群在嚴(yán)格厭氧環(huán)境下將地層原油轉(zhuǎn)化為甲烷等氣體，然后直接開采出甲烷氣體或?qū)⑵淙﹂]地層中形成氣藏作為戰(zhàn)略性資源就地儲備。這種將油藏變氣藏的開采方法為地層殘余原油的有效利用提供了很好的途徑。

作者以勝利油田某區(qū)塊6口不同類型油井的原油和采出水為對象進(jìn)行微生物氣化研究，以探索在該區(qū)塊范圍內(nèi)進(jìn)行地層殘余原油氣化開采的可行性。

1 實(shí)驗

1.1 材料與培養(yǎng)基

原油、采出水均采自勝利油田某區(qū)塊6 口油井。通過取樣閥收集采出水樣品到5L 容器（容器在使用前洗凈并充滿高純氮?dú)猓芊獯茫┲校萜魍耆錆M油水混合物，密封后于4 ℃保存。

培養(yǎng)基：NaCl 18g，KCl 1.5g，NH4Cl 0.5g，

K2HPO4·3H2O 0.2 g，KH2PO40.1 g，MgCl2·6H2O 1.0g，MgSO4·7H2O 3.0g，CaCl2·2H2O 0.15g，微量元素混合液10 mL，維生素溶液10 mL，酵母提取液1.0g，蛋白胨1.0g，L－半胱氨酸鹽酸鹽0.5g，刃天青0.1g，蒸餾水1L［2］。

1.2 原油微生物的培養(yǎng)

在1L燒杯中加入少量蒸餾水，依次稱量溶解培養(yǎng)基配方各個組分，最后加水至1L。加入0.5g L－半胱氨酸鹽酸鹽，調(diào)pH 值至7.0，加入0.1g刃天青，通氮?dú)馊コ囵B(yǎng)基中的溶解氧，煮沸20min后將培養(yǎng)基分裝置于厭氧血清瓶中，每個血清瓶裝40 mL 培養(yǎng)基，滅菌。Na2S·9H2O 和NaHCO3無菌濾膜過濾除菌，在接種前補(bǔ)加Na2S·9H2O（終濃度0.03%）和NaHCO3（終濃度0.2%），用無菌注射器加入60 mL采出水（按照6口油井進(jìn)行標(biāo)記，對號加入相應(yīng)的原油1g），通氮?dú)?0min，橡膠蓋封口并用塑料蓋密封，使其處于嚴(yán)格厭氧狀態(tài)。每組設(shè)3個重復(fù)，在55℃暗箱培養(yǎng)箱中富集培養(yǎng)。

1.3 氣體種類與含量分析

所產(chǎn)氣體用排水法進(jìn)行收集，采用Varian GC－3800型氣相色譜儀測定富集厭氧瓶頂空氣體，采用面積歸一法測定甲烷氣體含量。

測定條件：Al2O3色譜柱（50 m×0.53 mm，20μm），柱溫從40 ℃開始，2min升至100 ℃，然后再以10℃·min－1的速率升溫至170℃，保持25min；進(jìn)樣口溫度為100℃；FID 檢測器溫度為150℃，載氣為高純度氦氣［3］，進(jìn)樣體積為0.5mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 原油和采出水?dāng)?shù)據(jù)

取6口油井的原油和采出水水樣進(jìn)行性質(zhì)分析，結(jié)果見表1。

表1 6口井的原油和采出水?dāng)?shù)據(jù)Tab.1 Data of crude oil and produced water from six different types of oil wells

從表1可以看出，同一區(qū)塊范圍內(nèi)，原油的性質(zhì)差別較大，3＃和4＃油井的原油黏度和密度較低，其它油井的密度和黏度較高，尤其是2＃和6＃油井已經(jīng)達(dá)到稠油的范疇。

從表1還可以看出，6口油井采出水的性質(zhì)差別不大。pH 值為6.5～7.4，鹽度為1.2%～3.5%，均符合微生物生長要求。

2.2 采出水微生物培養(yǎng)產(chǎn)氣種類及含量

采出水微生物培養(yǎng)240d后對血清瓶頂空氣體進(jìn)行氣相色譜分析，結(jié)果見表2。

表2 產(chǎn)氣種類及含量Tab.2 Type and content of gas components

從表2可以看出，2＃、4＃～6＃油井產(chǎn)生氣體中甲烷含量都超過95%，其它氣體含量均低于1%。3＃油井產(chǎn)生氣體中甲烷含量為71.43%，其余含量超過1%的氣體種類有9種。1＃油井產(chǎn)生氣體中甲烷含量僅為0.78%，而正戊烷含量達(dá)到21.10%。同時發(fā)現(xiàn)在所產(chǎn)生的氣體中無論甲烷含量的高低，其中異戊烷和正戊烷的含量均普遍高于其它氣體組分。

以上結(jié)果表明，同一區(qū)塊范圍內(nèi)6口不同類型油井在產(chǎn)氣種類上差別不大，但含量有差異，2＃、4＃～6＃油井產(chǎn)生的甲烷氣體含量能夠滿足實(shí)驗預(yù)期，在該區(qū)塊范圍內(nèi)進(jìn)行地層殘余原油的氣化開采具有可行性。

2.3 微生物菌群與豐度分析

對240d的富集培養(yǎng)物進(jìn)行DNA 提取，PCR 擴(kuò)增，變形梯度凝膠電泳（DGGE）［4］分析得到細(xì)菌DGGE圖譜，見圖1。

圖1 油井細(xì)菌的DGGE圖譜Fig.1 DGGE Diagram of bacteria from oil wells

從圖1可以看出，6口油井的微生物結(jié)構(gòu)存在明顯差異。3＃和4＃油井同處于ES3Z－ES3Z斷塊區(qū)域，井深2 900～3 100m，都屬于稀油的范疇，而且地面井口距離很近，驅(qū)替類型都是水驅(qū)，但在微生物群落結(jié)構(gòu)上卻有著明顯的差異。5＃和6＃油井都是聚合物驅(qū)油藏，同處于2 000～2 100m 深度范圍，都屬于稠油，中度礦化度，同樣微生物群落結(jié)構(gòu)差異明顯。1＃、2＃和3＃油井有著類似的微生物群落結(jié)構(gòu)，豐度也相當(dāng)。4＃、5＃和6＃油井微生物群落豐度類似，微生物群落結(jié)構(gòu)差別不大。雖然6口油井在物理性質(zhì)上差別較大，但是有著部分相似的微生物菌群，且這類微生物是油田普遍存在的。

3 結(jié)論

（1）勝利油田某區(qū)塊6口不同類型油井采出水在pH 值和鹽度上差別不大，均利于微生物的激活生長。

（2）6口油井的微生物群落豐度差別較大，但是有著部分相似的微生物菌群。

（3）6口油井采出水培養(yǎng)產(chǎn)生的氣體種類相似，含量相異，除了甲烷是主要含量氣體外，異戊烷和正戊烷的含量普遍高于其它氣體組分。

（4）同一區(qū)塊范圍內(nèi)可以進(jìn)行相同策略的微生物強(qiáng)化措施，可為油田地層殘余原油氣化工業(yè)化開采提供理論指導(dǎo)。

［1］王立影，MBADINGA S M，李輝，等.石油烴的厭氧生物降解對油藏殘余油氣化開采的啟示［J］.微生物學(xué)通報，2010，37（1）：96－102.

［2］馮一瀟.油藏發(fā)酵細(xì)菌的鑒定及石油烴厭氧生物代謝機(jī)理初探［D］.北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2009.

［3］周蕾.厭氧烴降解產(chǎn)甲烷菌系的組成及其代謝產(chǎn)物的特征［D］.上海：華東理工大學(xué)，2012.

［4］包木太，劉濤，高光軍，等.不同激活劑條件下油藏內(nèi)源微生物激活過程中DGGE分析［J］.湖南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，36（11）：67－72.