阅读说明：本技术 油藏石油烃降解菌的激活剂的筛选及激活效果评价方法 (Method for screening activating agent of oil reservoir petroleum hydrocarbon degrading bacteria and evaluating activating effect ) 是由 李海兰 张忠智 孙珊珊 来瑞秋 姚甜甜 龚页境 张慧慧 张沛琳 杨宁 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种油藏石油烃降解菌的激活剂的筛选及激活效果评价方法。本发明的筛选方法包括：采用单因素法筛选氮源和/或磷源种类；采用油藏地层水配制待选激活剂,所述激活剂包括碳源、氮源、磷源、硫酸镁、氯化钙、酵母粉,限氧培养,100～200rpm在目标油藏温度振荡培养2d～4d,得到激活后的发酵液；取激活后的发酵液进行OD600、乳化能力和/或表面张力测定,根据测定结果筛选具有定向调控油藏石油烃降解功能菌功效的激活剂。本发明筛选得到的激活剂具有高效、成本低廉、定向激活、绿色环保、稳定传代等特点,有助于进一步提高原油采收率。(The invention provides a method for screening an activator of oil reservoir petroleum hydrocarbon degrading bacteria and evaluating the activation effect. The screening method of the invention comprises the following steps: adopting a single-factor method to screen the types of nitrogen sources and/or phosphorus sources; preparing an activator to be selected by using oil reservoir formation water, wherein the activator comprises a carbon source, a nitrogen source, a phosphorus source, magnesium sulfate, calcium chloride and yeast powder, carrying out oxygen-limited culture, and carrying out shake culture at 100-200 rpm at a target oil reservoir temperature for 2-4 d to obtain activated fermentation liquor; and (3) measuring OD600, emulsifying capacity and/or surface tension of the activated fermentation liquor, and screening an activator with the effect of directionally regulating and controlling the degradation function bacteria of the petroleum hydrocarbon in the oil reservoir according to the measurement result. The activator obtained by screening has the characteristics of high efficiency, low cost, directional activation, environmental protection, stable passage and the like, and is favorable for further improving the crude oil recovery ratio.)

油藏石油烃降解菌的激活剂的筛选及激活效果评价方法

技术领域

本发明是关于一种油藏石油烃降解菌的激活剂的筛选及激活效果评价方法，具体而言，是关于一种具有定向调控油藏石油烃降解功能菌的激活剂的配方筛选及激活效果评价方法，以及筛选得到的激活剂体系对石油烃降解菌的定向激活以应用于驱油的方法，属微生物驱油技术领域。

背景技术

多数油藏中都含有丰富的微生物资源，因为在极端的油藏环境下，环境稍有变化就会造成微生物群落结构的改变，因此，独特的油藏环境，造就了其独特的微生物资源。实践表明，微生物采油，特别是内源微生物采油技术是一种比较有应用潜力的技术，它和化学驱、聚合物驱等技术相比成本低下、环境友好、可持续强、成本不受原油价格的波动。

内源微生物群落是在油田注水开发过程中一定时期内在数量和种类上保持相对稳定的微生物群落。油藏内的微生物是个复杂群落，微生物采油技术实际上是对微生物群落实行定向调控，限制和抑制非功能菌的数量，增大和发挥功能微生物种群的数量和作用，使之成为对采油有利的群落。有些微生物是随着注入水而进入油藏的，注水开发是决定内源微生物群落在油层生态系统中分布状况的主要因子。在较深的油藏中由于温度和压力较高，内源微生物群落的结构相对简单；而在较浅的地层中由于温度和压力较低，内源微生物群落较为复杂，种类多且数量大，并以细菌为主，主要包括烃氧化菌(HOB)、发酵菌(FB)、产甲烷菌(MPB)、硫酸盐还原菌(SRB)、硝酸盐还原菌(NRB)、铁细菌和硫细菌等。这些细菌在油藏特定环境长期生存过程中，有些细菌不适应油层的环境而死亡，如一些地表杂菌；而有些细菌则转入休眠状态，如芽抱杆菌类；也有些细菌通过自身功能调节，适应了油藏的特定环境而生存下来，利用油藏地层中有限的营养物质进行较为缓慢的生长、繁殖与代谢活动，如假单胞菌等。

总而言之，当前技术中，油藏石油烃降解菌的生长和代谢能力偏低，采油功能菌在整个油藏微生物代谢链中的存活数量、作用周期、菌体活性、产物量等偏低。而注入方式就扩大技术应用规模来看，成本依旧偏高，成本控制是一个微生物采油技术长期攻关的重点。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种油藏石油烃降解菌的激活剂的筛选及激活效果评价方法，以筛选得到具有高效、成本低廉等特点的具有激活油藏内源石油烃降解菌的激活剂。

一方面，本发明提供了一种定向激活石油烃降解功能菌的激活剂的筛选方法，该方法包括：

采用单因素法筛选氮源和/或磷源种类；

采用油藏地层水配制待选激活剂，所述激活剂包括碳源、氮源、磷源、硫酸镁、氯化钙、酵母粉，限氧培养，100～200rpm在目标油藏温度振荡培养2d～4d，得到激活后的发酵液；

取激活后的发酵液进行OD600、乳化能力和/或表面张力测定，根据测定结果筛选具有定向调控油藏石油烃降解功能菌功效的激活剂。

根据本发明的具体实施方案，本发明的定向激活石油烃降解功能菌的激活剂的筛选方法还包括：

对激活剂进行石油烃降解功能菌定向激活，评价激活效果、激活后与原油作用、激活过程中稳定性，从而对激活剂进行评价筛选。

根据本发明的具体实施方案，本发明的定向激活石油烃降解功能菌的激活剂的筛选方法中，待选激活剂包括碳源、氮源、磷源、硫酸镁、氯化钙、酵母粉，各组分的质量比为：碳源1～4，氮源0.17～1.0，磷源0.4～1.4，硫酸镁0.03～0.08，氯化钙0.003～0.008，酵母粉0.03～0.08。优选地，采用油藏地层水配制的激活剂体系中，以混合体系的质量分数以100％计算，其中碳源质量分数为碳源1％～4％。

根据本发明的具体实施方案，本发明的定向激活石油烃降解功能菌的激活剂的筛选方法还包括取激活后的发酵液测定总菌数、烃降解菌、硫酸盐还原菌的过程。

根据本发明的具体实施方案，本发明的定向激活石油烃降解功能菌的激活剂的筛选方法中，评价激活后与原油作用包括观察原油饱和烃组成变化及油滴粒径大小。

根据本发明的具体实施方案，本发明的定向激活石油烃降解功能菌的激活剂的筛选方法中，评价激活过程中稳定性包括：取激活后的培养液进行转接；新的转接培养基采用去离子水配制，添加激活后的培养液5～10％，添加碳源、氮源、磷源、硫酸镁、氯化钙、酵母粉质量浓度分别为1～4％、0.17～1.0％、0.4～1.4％、0.03～0.08％、0.003～0.008％、0.03％～0.08％；限氧，100～200rpm在目标油藏温度振荡培养2d～4d，不断传代，测定生物群落结构组成。

根据本发明的具体实施方案，本发明的定向激活石油烃降解功能菌的激活剂的筛选方法，包括按照如下表1所示细则评价油藏石油烃降解功能菌定向激活效果：

表1油藏石油烃降解功能菌定向激活效果评价细则

上表中，计算油藏石油烃降解功能菌定向激活剂综合得分，综合得分为80分以上属于I类，70-79分属于II类，50-69分属于III类。

另一方面，本发明还提供了一种定向激活石油烃降解功能菌的激活剂，其包括碳源、氮源、磷源、硫酸镁、氯化钙、酵母粉，各组分的质量比为：碳源1～4，氮源0.17～1.0，磷源0.4～1.4，硫酸镁0.03～0.08，氯化钙0.003～0.008，酵母粉0.03～0.08。

根据本发明的具体实施方案，本发明的激活剂中，所述碳源为油藏原油，氮源为硝酸钠和硫酸铵二者复配，磷源为磷酸二氢钾和磷酸二氢钠二者复配。优选地，氮源为硝酸钠和硫酸铵按质量比为1:1～5:1复配，磷源为磷酸二氢钾和磷酸二氢钠按质量比为5:1～1:1复配。

本发明还提供了所述的激活剂在定向激活石油烃降解功能菌中的应用。

本发明还提供了所述的激活剂在提高油藏采收率中的应用。

本发明主要从油藏石油烃降解功能菌的激活特性、乳化效果和稳定传代三个方面进行评价具有定向调控石油烃降解功能菌激活剂。该方法不仅能有效评价油藏石油烃降解功能菌的繁殖代谢情况、乳化能力变化，而且可以评价该激活后石油烃降解功能菌的稳定传代性，从而增强石油烃降解功能菌在微生物驱油技术进一步扩大应用的稳定性。

本发明筛选得到的激活剂具有高效、成本低廉、定向激活、绿色环保，稳定传代等特点，通过激活油藏内源微生物来降解原油中重质组分降低原油粘度，增强原油流动能力，或代谢产生生物表面活性剂等产物，减小原油与油藏岩石表面的界面张力，使油藏石油烃降解功能菌中的优势菌属转变为具有良好驱油作用的枯草芽孢杆菌属，且稳定传代，有助于进一步提高原油采收率。

附图说明

图1为油藏石油烃降解功能菌定向激活剂厌氧无机盐激活体系评价方法示意图。

图2为油藏石油烃降解功能菌定向激活剂有氧-限氧体系评价方法示意图。

图3为油藏石油烃降解功能菌定向激活剂限氧体系评价方法示意图。

图4为激活剂作用前后原油粒径分布照片。

图5A与图5B为显示激活前后原油饱和分中正构烷烃和环烷烃组成的变化曲线图。

具体实施方式

以下通过具体实施例详细说明本发明技术方案的实施和所具有的有益效果，但不能认定为对本发明的可实施范围的任何限定。实施例中未详细注明的方法和操作条件，按照所属领域的常规操作进行。

无论是内源微生物驱油还是外源微生物驱油，微生物的作用都是通过“以数量取胜”，只有一定数量的功能微生物群体的存在，才能发挥驱油的作用。本发明通过考察内源微生物激活后的石油烃降解菌的数量进行配方优化同时对其稳定传代性进行考察。

实施例1：石油烃降解功能菌定向激活剂筛选

石油烃降解功能菌定向激活剂筛选包括对氮源、磷源种类的筛选，具体筛选方法采用单因素法。对氮、磷源种类筛选时，以培养液表面张力值最低及原油乳化状态最优结合为考察指标，得到氮、磷源种类；以表面张力值最低为考察指标，筛选得到氮、磷源浓度。其中，在测定OD600、表面张力、乳化状态时，采用油藏地层水配制激活剂，所述激活剂包括碳源、氮源、磷源、硫酸镁、氯化钙、酵母粉，限氧培养，100～200rpm在目标油藏温度振荡培养2d～4d，得到激活后的发酵液；取激活后的发酵液进行OD600、乳化状态和/或表面张力测定，按照表1所示细则评价油藏石油烃降解功能菌定向激活效果，从而最终筛选得到石油烃降解功能菌定向激活剂。

表2为氮源种类的筛选，表3为磷源种类的筛选。

表2氮源种类的筛选

氮源种类	菌体OD600	表面张力(mN/m)	乳化状态
				硝酸钠	0.826	41.3475	++++
硝酸钾	1.006	44.1005	++++
				硫酸铵	1.286	42.134	+++++
蛋白胨	1.194	44.226	++++
				氯化铵	1.012	42.2405	++++

表3磷源种类的筛选

磷源种类	菌体OD600	表面张力(mN/m)	乳化状态
				磷酸二氢钾&磷酸二氢钠	0.987	28.5205	+++++
磷酸二氢钾&磷酸氢二钠	1.18	45.0835	++++

采用本实施例的方法，最终筛选出的石油烃降解功能菌定向激活剂包括碳源、氮源、磷源、硫酸镁、氯化钙、酵母粉，各组分的质量比为：碳源1～4，氮源0.17～1.0，磷源0.4～1.4，硫酸镁0.03～0.08，氯化钙0.003～0.008，酵母粉0.03～0.08。其中，所述碳源为油藏原油，氮源为硝酸钠和硫酸铵按质量比为1:1～5:1复配，磷源为磷酸二氢钾和磷酸二氢钠按质量比为5:1～1:1复配。选择性地，所述激活剂还可以根据需要包括适量的微量元素，例如Zn、Cu、Mn、Fe等中的一种或多种。

所筛选出的石油烃降解功能菌定向激活剂具体应用时，采用油藏地层水配制激活剂体系，以混合体系的质量分数以100％计算，其中碳源质量分数为碳源1％～4％。优选地，以混合体系的质量分数以100％计算，其中各组分的质量比为：碳源1％～4％，氮源0.17％～1.0％，磷源0.4％～1.4％，硫酸镁0.03％～0.08％，氯化钙0.003％～0.008％，酵母粉0.03％～0.08％，微量元素。

实施例2：石油烃降解功能菌定向激活效果评价

利用具有定向调控油藏石油烃降解功能菌的激活剂A进行内源激活实验，内源激活剂A组成配比如下：原油2％，单一氮源0.2％，磷源1.4％，硫酸镁0.05％，氯化钙0.005％。微量元素(g/L)：ZnSO₄ 0.3，CuSO₄ 0.25。

通过氮气置换，构建厌氧无机盐激活体系，如图1所示。150rpm，30℃，初始采用油藏采出水作为营养激活目标，考察该营养激活剂配方对油藏群落石油烃降解功能菌的激活作用。表4为油藏石油烃降解功能菌激活剂多次作用过程中总菌个数，表5为油藏石油烃降解功能菌激活剂多次作用过程中烃降解菌和硫酸盐还原菌数量。

表4油藏石油烃降解功能菌激活剂多次作用过程中总菌浓的数量(个/mL)

表5油藏石油烃降解功能菌激活剂多次作用过程中的烃降解菌(HDB)和硫酸盐还原菌(SRB)数量(个/mL)

原始

1代

2代

3代

4代

5代

6代

7代

8代

HDB

7.0×10<sup>2</sup>

1.3×10<sup>5</sup>

1.1×10<sup>5</sup>

1.1×10<sup>6</sup>

1.1×10<sup>5</sup>

1.1×10<sup>5</sup>

6.0×10<sup>6</sup>

1.1×10<sup>5</sup>

1.1×10<sup>5</sup>

SRB

1.1×10<sup>7</sup>

1.1×10<sup>5</sup>

1.3×10<sup>3</sup>

1.5×10<sup>2</sup>

1.1×10<sup>3</sup>

1.6×10<sup>2</sup>

1.2×10<sup>3</sup>

1.6×10<sup>3</sup>

1.5×10<sup>2</sup>

实施例3：石油烃降解功能菌定向激活效果评价

利用具有定向调控油藏石油烃降解功能菌的激活剂B进行内源激活实验，内源激活剂A组成配比如下：原油2％，复配氮源0.8％，磷源1.4％，硫酸镁0.05％，氯化钙0.005％，酵母粉0.06％。微量元素(g/L)：ZnSO₄ 0.3，FeCl₃ 0.25，CuSO₄ 0.25。

构建有氧-限氧无机盐营养激活体系，如图2所示。150rpm，30℃，初始采用油藏采出水作为营养激活目标，稳定性传代采用去离子实水配制无机营养激活剂，考察该营养激活剂配方对油藏群落石油烃降解功能菌的定向调控作用及稳定传代性。表6为油藏石油烃降解功能菌激活剂多次作用过程中总菌个数，表7为油藏石油烃降解功能菌激活剂多次作用过程中烃降解菌和硫酸盐还原菌数量。

表6油藏石油烃降解功能菌激活剂多次作用过程中总菌浓的数量(个/mL)

表7油藏石油烃降解功能菌激活剂多次作用过程中的烃降解菌(HDB)和硫酸盐还原菌(SRB)数量(个/mL)

原始

1代

2代

3代

4代

5代

6代

7代

8代

HDB

7.0×10<sup>2</sup>

1.1×10<sup>6</sup>

1.1×10<sup>7</sup>

1.1×10<sup>8</sup>

1.1×10<sup>7</sup>

1.1×10<sup>7</sup>

6.0×10<sup>8</sup>

1.1×10<sup>7</sup>

1.1×10<sup>7</sup>

SRB

1.1×10<sup>7</sup>

1.1×10<sup>3</sup>

2.5

0

0

2.5

2.5

2.5

25

实施例4

利用具有定向调控油藏石油烃降解功能菌的激活剂C进行内源激活实验，内源激活剂A组成配比如下：原油2％，复配氮源0.8％，磷源1.4％，硫酸镁0.05％，氯化钙0.005％，酵母粉0.06％。微量元素(g/L)：ZnSO₄ 0.3，FeCl₃ 0.25，CuSO₄ 0.25，MnSO₄ 0.65。

构建限氧激活体系，如图3所示。150rpm，30℃，初始采用油藏采出水作为营养激活目标，稳定性传代采用去离子水配制无机营养激活剂，考察该营养激活剂配方对油藏群落石油烃降解菌的定向调控作用及稳定传代性。表8为油藏石油烃降解功能菌激活剂多次作用过程中总菌个数，表9为油藏石油烃降解功能菌激活剂多次租用过程中烃降解菌和硫酸盐还原菌数量。

表8油藏石油烃降解功能菌激活剂多次作用过程中总菌浓的数量(个/mL)

表9油藏石油烃降解功能菌激活剂多次作用过程中的烃降解菌(HDB)

和硫酸盐还原菌(SRB)数量(个/mL)

原始

1代

2代

3代

4代

5代

6代

7代

8代

HDB

7.1×10<sup>2</sup>

1.1×10<sup>7</sup>

1.1×10<sup>8</sup>

7.0×10<sup>5</sup>

1.3×10<sup>7</sup>

1.1×10<sup>9</sup>

1.1×10<sup>9</sup>

6.0×10<sup>8</sup>

1.1×10<sup>8</sup>

SRB

1.5×10<sup>7</sup>

1.1×10<sup>3</sup>

2.5

0

0

2.5

2.5

2.5

25

图4显示油藏内源微生物多代营养激活过程中90％的原油粒径小于10um，营养激活剂激活的石油烃降解菌代谢产生表面活性剂，原油在微生物和表面活性剂的共同作用下，不断***成小油滴，有助于提高原油采收率。

表10显示油藏内源微生物营养激活过程中细菌群落变化，通过营养激活剂不断刺激，微生物群落中的优势菌属由弓形杆菌属转变为具有原油降解及乳化作用的枯草芽孢杆菌属。达到了通过无机盐营养物质不断刺激对油藏内源微生物群落的定向调控和稳定传代性的目的，有助于利用内源微生物驱油提高原油采收率。

表10石油烃降解功能菌优势菌属变化

可见，本发明的油藏石油烃降解功能菌定向激活剂达到了通过无机盐营养物质不断刺激对油藏内源微生物群落的定向调控和稳定传代性的目的，有助于利用内源微生物驱油提高原油采收率。

图5A和图5B显示激活前后原油饱和分中正构烷烃和环烷烃组成的变化。图5A所示，原油中C₁₅-C₃₅的正构烷烃的相对丰度显著降低。图5B所示，具有与环己烷环相连的nc9～nc20烷基链的分子的n-烷基环己烷丰度显著降低。NaNO₃和(NH₄)₂SO₄有助于高分子量烷烃的降解，微生物降解长链正构烷烃对提高原油流动性具有重要意义。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。