油藏条件下微生物与原油的相互作用研究

Emulsification of crude oil is one of the dominant mechanism of the microbial enhanced oil recovery (MEOR), however, knowledge of the interaction of microorganism and crude oil, microbial emulsification of crude oil in high temperature and high pressure oil reservoir is limited. The major objectives of the project include light oil, high pour-piont oil and high viscosity oil, which are coinoculated with optimal stimulating nutrients to form stable emulsions in high temperature and high pressure oil reservoir. Characteristcs and microstructure of the stable emusions will detected. Extract the organic, inorganic and bioactive matters existing in the interface of oil and water, analyze their characteristics of composition and structure, investigate their function in forming and stabilizing emulsions.These matters include asphaltene, pectin,heteroatomic compounds,petroleum acids,waxiness, metal organic complex,mineral salt, biosurfactants,bioploymers, hydrophilic and oleophylic thallus. Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer (FI-ICRMS) is used to characterize polar compounds contained N, S and O. Mass spectrometric technique is performed to analyze the composition and structure of acid compounds contained O. Obtained results can reveal the function of acid compounds in forming oil-water emulsion afer biodegradation of microbes. The diversity of the major microbial populations and their contribution in forming and stabilizing emulsions are investigated.Finally, actual MEOR effect of microbial emulsification are detected based on the core smulation test and field test of indigenous microbial enhanced oil recovery. All obtained results will reveal the MEOR mechanisms of microbial emulsification and provide basic guidance for MEOR trial test.

油藏条件下原油与微生物的相互作用很复杂，原油乳化是微生物提高采收率的最主要机理之一，但对地下原油微生物相互作用和乳化机理认识非常有限。本研究选择稀油、高凝油和高粘油，模拟油藏条件（高温高压）筛选高效内源菌激活体系，将其乳化为均匀稳定乳化液，测定乳化液微观结构，提取油水乳化液界面活性物如沥青质、胶质、氮硫氧杂原子化合物、石油酸、蜡质、生物表活剂、生物聚合物、亲水亲油功能菌体等，研究其组成和结构特征，研究各组分对油水乳状液的形成和稳定性的贡献；通过高分辨质谱技术(FT-ICRMS)表征其中的氮、硫、氧极性化合物，通过质谱分析主要的含氧酸性化合物组成和结构，认识微生物降解原油后含氧酸性化合物对油水乳状液的贡献；研究主要功能菌组成以及对于形成油水乳状液和提高采收率贡献，并到油田现场微生物驱油井取油水乳化液样品，分析其界面活质，考察与室内研究的异同，揭示油藏高温高压下微生物驱油机理。

微生物提高采收率(MEOR)在世界各国广泛开展研究和应用,在油藏条件下原油与微生物的相互作用非常复杂，我们认识到原油乳化是微生物提高采收率的最主要机理之一，但对地下原油微生物相互作用和乳化机理的认识还非常有限。本研究选择具有代表性的稀油、高凝油和高粘油，模拟油藏环境条件,筛选高效本源菌激活体系，研究激活前后油藏本源微生物组成结构变化,将原油乳化为均匀稳定乳化液，测定乳化液微观结构，提取油水乳化液界面活性物如沥青质、胶质、氮硫氧杂原子化合物、石油酸、蜡质、金属有机络合物、生物表活剂、生物聚合物、亲水亲油功能菌体等，研究其组成和结构特征，研究各组分对油水乳状液的形成及其稳定性的贡献；通过高分辨质谱技术(FT-ICRMS)表征其中的氮、硫、氧极性化合物，通过质谱技术分析主要的含氧酸性化合物组成和结构，认识微生物降解原油后含氧酸性化合物对油水乳状液的贡献；研究内源微生物中的主要功能菌组成以及对于形成油水乳状液及其提高采收率贡献，并到油田现场微生物驱油井取油水乳化液样品，分析其界面活性物质，考察与室内研究的异同。结果表明: (1)不同油藏尽管其本源微生物的组成和结构不同,但是都含有降解石油烃菌种和产生物表面活性剂(或者乳化剂)菌种;(2)本源菌被激活后,原油被部分降解,含氧酸性化合物增多,还产生生物活性物质,都能使原油分散乳化,形成比较稳定的油水乳状液,在试验室和现场试验都得到了验证;(3)原油分子量降低,亲水化合物增多,能自发形成油水乳状液,即自乳化,粘度大幅度降低;(4)油水界面活性物质比较复杂,含有生物表面活性剂,生物乳化剂,小分子酸类,溶剂,生物酶等,具体组成取决于本源菌组成和激活体系.这种原油微生物自乳化,或者自分散作用,是MEOR中特有的,并且施工简单,安全环保,相对廉价,可持续性发展,对于水驱后期残余油进一步提高采收率,或者稠油冷采等都具有非常重要的意义.