胜利油田残余原油微生物气化研究

（辽宁石油化工大学化学化工与环境学部，辽宁抚顺113001）

地层残余原油的开采目前面临着严峻的考验，在经历二次甚至三次采油后，油藏中仍然有50%的残余原油未被开采出来，严重影响了能源的利用率［1］。利用产甲烷微生物菌群在严格厌氧环境下将地层原油转化为甲烷等气体，然后直接开采出甲烷气体或将其圈闭地层中形成气藏作为战略性资源就地储备。这种将油藏变气藏的开采方法为地层残余原油的有效利用提供了很好的途径。

作者以胜利油田某区块6口不同类型油井的原油和采出水为对象进行微生物气化研究，以探索在该区块范围内进行地层残余原油气化开采的可行性。

1 实验

1.1 材料与培养基

原油、采出水均采自胜利油田某区块6 口油井。通过取样阀收集采出水样品到5L 容器（容器在使用前洗净并充满高纯氮气，密封待用）中，待容器完全充满油水混合物，密封后于4 ℃保存。

培养基：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，维生素溶液10 mL，酵母提取液1.0g，蛋白胨1.0g，L－半胱氨酸盐酸盐0.5g，刃天青0.1g，蒸馏水1L［2］。

1.2 原油微生物的培养

在1L烧杯中加入少量蒸馏水，依次称量溶解培养基配方各个组分，最后加水至1L。加入0.5g L－半胱氨酸盐酸盐，调pH 值至7.0，加入0.1g刃天青，通氮气去除培养基中的溶解氧，煮沸20min后将培养基分装置于厌氧血清瓶中，每个血清瓶装40 mL 培养基，灭菌。Na2S·9H2O 和NaHCO3无菌滤膜过滤除菌，在接种前补加Na2S·9H2O（终浓度0.03%）和NaHCO3（终浓度0.2%），用无菌注射器加入60 mL采出水（按照6口油井进行标记，对号加入相应的原油1g），通氮气10min，橡胶盖封口并用塑料盖密封，使其处于严格厌氧状态。每组设3个重复，在55℃暗箱培养箱中富集培养。

1.3 气体种类与含量分析

所产气体用排水法进行收集，采用Varian GC－3800型气相色谱仪测定富集厌氧瓶顶空气体，采用面积归一法测定甲烷气体含量。

测定条件：Al2O3色谱柱（50 m×0.53 mm，20μm），柱温从40 ℃开始，2min升至100 ℃，然后再以10℃·min－1的速率升温至170℃，保持25min；进样口温度为100℃；FID 检测器温度为150℃，载气为高纯度氦气［3］，进样体积为0.5mL。

2 结果与讨论

2.1 原油和采出水数据

取6口油井的原油和采出水水样进行性质分析，结果见表1。

表1 6口井的原油和采出水数据Tab.1 Data of crude oil and produced water from six different types of oil wells

从表1可以看出，同一区块范围内，原油的性质差别较大，3＃和4＃油井的原油黏度和密度较低，其它油井的密度和黏度较高，尤其是2＃和6＃油井已经达到稠油的范畴。

从表1还可以看出，6口油井采出水的性质差别不大。pH 值为6.5～7.4，盐度为1.2%～3.5%，均符合微生物生长要求。

2.2 采出水微生物培养产气种类及含量

采出水微生物培养240d后对血清瓶顶空气体进行气相色谱分析，结果见表2。

表2 产气种类及含量Tab.2 Type and content of gas components

从表2可以看出，2＃、4＃～6＃油井产生气体中甲烷含量都超过95%，其它气体含量均低于1%。3＃油井产生气体中甲烷含量为71.43%，其余含量超过1%的气体种类有9种。1＃油井产生气体中甲烷含量仅为0.78%，而正戊烷含量达到21.10%。同时发现在所产生的气体中无论甲烷含量的高低，其中异戊烷和正戊烷的含量均普遍高于其它气体组分。

以上结果表明，同一区块范围内6口不同类型油井在产气种类上差别不大，但含量有差异，2＃、4＃～6＃油井产生的甲烷气体含量能够满足实验预期，在该区块范围内进行地层残余原油的气化开采具有可行性。

2.3 微生物菌群与丰度分析

对240d的富集培养物进行DNA 提取，PCR 扩增，变形梯度凝胶电泳（DGGE）［4］分析得到细菌DGGE图谱，见图1。

图1 油井细菌的DGGE图谱Fig.1 DGGE Diagram of bacteria from oil wells

从图1可以看出，6口油井的微生物结构存在明显差异。3＃和4＃油井同处于ES3Z－ES3Z断块区域，井深2 900～3 100m，都属于稀油的范畴，而且地面井口距离很近，驱替类型都是水驱，但在微生物群落结构上却有着明显的差异。5＃和6＃油井都是聚合物驱油藏，同处于2 000～2 100m 深度范围，都属于稠油，中度矿化度，同样微生物群落结构差异明显。1＃、2＃和3＃油井有着类似的微生物群落结构，丰度也相当。4＃、5＃和6＃油井微生物群落丰度类似，微生物群落结构差别不大。虽然6口油井在物理性质上差别较大，但是有着部分相似的微生物菌群，且这类微生物是油田普遍存在的。

3 结论

（1）胜利油田某区块6口不同类型油井采出水在pH 值和盐度上差别不大，均利于微生物的激活生长。

（2）6口油井的微生物群落丰度差别较大，但是有着部分相似的微生物菌群。

（3）6口油井采出水培养产生的气体种类相似，含量相异，除了甲烷是主要含量气体外，异戊烷和正戊烷的含量普遍高于其它气体组分。

（4）同一区块范围内可以进行相同策略的微生物强化措施，可为油田地层残余原油气化工业化开采提供理论指导。

［1］王立影，MBADINGA S M，李辉，等.石油烃的厌氧生物降解对油藏残余油气化开采的启示［J］.微生物学通报，2010，37（1）：96－102.

［2］冯一潇.油藏发酵细菌的鉴定及石油烃厌氧生物代谢机理初探［D］.北京：中国农业科学院，2009.

［3］周蕾.厌氧烃降解产甲烷菌系的组成及其代谢产物的特征［D］.上海：华东理工大学，2012.

［4］包木太，刘涛，高光军，等.不同激活剂条件下油藏内源微生物激活过程中DGGE分析［J］.湖南大学学报（自然科学版），2009，36（11）：67－72.