新疆稠油油藏功能微生物群落及提高原油采收率机理研究

运用分子生物学方法如PCR扩增和克隆建库等技术，对新疆稠油油藏主要功能微生物群落（烃氧化菌，腐生菌，发酵菌，硝酸盐还原菌，硫酸盐还原菌和产甲烷菌）培养和建库进行研究，建立其群落结构的分子文库，认识其相互依存和互为营养关系；研究稠油油藏条件下主要本源功能菌群对原油的降解性能，分析其饱和烃和芳香烃组成变化，并通过高分辨质谱即傅里叶变换-离子回旋质谱（FT-ICR-MS）对原油降解前后的极性杂原子化合物和微量金属钒和镍的变化，尤其是含氧化合物的变化进行深入分析表征，从而揭示原油降解及转化过程组成结构变化，进一步认识原油生物降解后代谢物对原油分散乳化和流动性改善的分子机理。关于稠油油藏采油功能微生物群落的分子生物学表征技术和高分辨质谱表征技术，国内外未见详细报道。因此本研究具有重大的学术意义，同时通过研究功能微生物群落，探讨其提高稠油采收率机理，对于开发油藏微生物资源用于提高采收率具有重大应用价值

深入分析了新疆稠油油藏注水井T6186和油井T6073样品内源微生物菌群多样性，其中油井T6191优势菌为未培养脱硫杆菌目（GQ354918占66.4%），而注水井T6186优势菌为未培养细菌克隆(AY327241,占47%）；对稠油油藏烃降解菌、发酵菌、硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌和产生物表活剂菌等六种采油功能菌富集培养物进行了的克隆文库研究，结果表明其共有菌为螺旋体，此外，施氏假单胞菌、拟杆菌、梭状芽孢杆菌、脱硫弧菌和醋酸杆菌等为其中主要的采油功能菌；对产生物表活剂菌富集培养物进行克隆建库分析，结果表明主要的产表活剂菌为门恶臭假单胞菌、门多萨假单胞菌、短波单胞菌、拟杆菌属和蜡状芽孢杆菌等，这些菌能形成共生菌群；同时也对加糖蜜和不加糖蜜等激活内源菌培养物进行了群落分析，结果表明加糖蜜能快速形成优势菌，不加糖蜜能形成共生菌群，当加糖蜜量为1.4%时能同时富集得到调剖菌和驱油菌，当加糖蜜和磷酸氢二铵及合适生长促进剂时能富集得到驱油优势菌，然而不加糖蜜时主要富集菌群为产各种表活剂及脱硫共生菌；分离筛选2株产脂肽表活剂菌性能较好菌，这些菌对原油降解和分散乳化效果良好，能降低T6191原油粘度达30%，这些菌鉴定为短芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌及地衣芽孢杆菌等，混合培养时能将表面张力降至25mN/m；对分离纯菌和油藏内源菌群好氧厌氧条件下降解原油进行了色质谱分析，结果表明饱和烃和沥青质含量相对增加，芳香烃和胶质含量相对减少，饱和烃和芳香烃都容易被降解，分子量高的中性含氮化合物易被降解为分子量低的含氮化合物，产表活剂菌能促进菌群生长，最终导致稠油粘度降低，流动性变好；硫酸盐还原菌、硝酸盐还原菌和产甲烷菌三种富集培养物中古菌文库相对较为简单，主要古菌为甲烷叶菌属、甲烷盘菌属、未培养甲烷卵圆形菌属、产氨基酸杆菌以及脱硫单胞菌。其同源性基本上达到99%。硫酸盐还原菌和硝酸盐还原菌富集培养物中含有甲烷古菌，说明他们为共生长古菌。主要新发现：该油藏含有多种脱硫细菌，稠油含氮化合物易被微生物降解，六类内源菌富集培养物中含有一些共生菌如螺旋体、拟杆菌、施氏假单胞菌等。