貝萊斯芽孢桿菌B.velezensis B6生長(zhǎng)曲線、驅(qū)油功能特性評(píng)價(jià)（一）
摘要
【目的】篩選油藏內(nèi)源功能微生物并探究其驅(qū)油機(jī)理，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以確定油藏內(nèi)源微生物提高原油采收技術(shù)應(yīng)用的工藝和技術(shù)可行性。【方法】采集英東油田樣品，利用原油平板篩選驅(qū)油功能菌，評(píng)價(jià)其環(huán)境適應(yīng)性并優(yōu)化培養(yǎng)條件，通過(guò)乳化性能、降黏防蠟和烴轉(zhuǎn)化能力等評(píng)估其驅(qū)油性能并探索其潛在機(jī)制，并在油田現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行微生物強(qiáng)化驅(qū)油試驗(yàn)。【結(jié)果】從油水樣品中分離到的貝萊斯芽孢桿菌(Bacillus velezensis)B6，其乳化活性指數(shù)(emulsifying activity index,EI24)值為100.00%，降黏率為97.20%，防蠟率為86.90%，表明菌株B6具有良好的乳化降黏性能，具有提高原油采收的潛力，并且能夠減少原油中的重質(zhì)組分而增加輕質(zhì)烴類，改善原油物性，提升原油品質(zhì)。進(jìn)一步在英東油田、躍進(jìn)油田和花土溝油田進(jìn)行微生物單井吞吐和清防蠟作業(yè)，共進(jìn)行62井次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，累計(jì)增油1 460.36 t，平均延長(zhǎng)洗井周期47 d，經(jīng)濟(jì)效益為342.50萬(wàn)元，投入產(chǎn)出比為1:4。【結(jié)論】通過(guò)室內(nèi)研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，證實(shí)內(nèi)源微生物Bacillus velezensis B6具有顯著提高原油采收和油井清防蠟的效果，應(yīng)用潛力巨大。
1、前言
石油作為當(dāng)今社會(huì)的重要能源之一，在世界經(jīng)濟(jì)和人類社會(huì)的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。自工業(yè)革命以來(lái)，隨著石油化工行業(yè)的深入發(fā)展，全球石油需求量不斷增加，且原油價(jià)格持續(xù)上漲。但是，隨著油田開(kāi)采年限的增加，常規(guī)易采石油資源儲(chǔ)量越來(lái)越少，原油采收率越來(lái)越低。目前地下油藏環(huán)境中仍有大量原油亟待有效開(kāi)采，其殘留的剩余原油占60%–70%。因此，如何綠色、高效、經(jīng)濟(jì)地開(kāi)采出地下剩余原油不僅是能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而且事關(guān)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。
微生物強(qiáng)化采油(microbial enhanced oil recovery,MEOR)是隨著3次采油而發(fā)展的新興技術(shù)，具有工藝簡(jiǎn)單、成本低廉和環(huán)境友好等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外被廣泛推廣使用，是最具有發(fā)展前景的采油技術(shù)之一。微生物強(qiáng)化采油技術(shù)工藝主要包括微生物單井吞吐、微生物清防蠟、微生物驅(qū)替和微生物選擇性封堵，同時(shí)也開(kāi)發(fā)了基于微生物強(qiáng)化采油的多種工藝的整合，如多輪吞吐、清防蠟耦合單井吞吐等驅(qū)油技術(shù)。近20余年來(lái)，篩選了大量高產(chǎn)生物表面活性劑或石油烴降解等的微生物，絕大多數(shù)菌株已在室內(nèi)研究中證實(shí)了其具有驅(qū)油的性能，為提高剩余原油的采收奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但目前現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證和應(yīng)用仍嚴(yán)重不足。目前，勝利油田和大慶油田等是我國(guó)微生物強(qiáng)化驅(qū)油技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較為成熟且取得成果的油田。然而，油藏地層環(huán)境具有明顯的地質(zhì)特異性、非均質(zhì)性強(qiáng)，油藏模式復(fù)雜多樣，這導(dǎo)致微生物強(qiáng)化采油技術(shù)的具體應(yīng)用表現(xiàn)出一定的特異性，因而需要依據(jù)油藏環(huán)境和原油物性施用合適的驅(qū)油微生物。
針對(duì)青海油田地層油藏環(huán)境礦化度較高和原油采出率較低等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)篩選獲得的內(nèi)源微生物貝萊斯芽孢桿菌(Bacillus velezensis)B6生長(zhǎng)及其功能特征的研究，從而評(píng)估該菌株對(duì)原油的作用效果。該菌株經(jīng)規(guī)模化培養(yǎng)后在英東油田、躍進(jìn)油田和花土溝油田開(kāi)展微生物單井吞吐和清防蠟試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)原位乳化降黏和井筒清防蠟，提高原油流動(dòng)性并增加油井洗井周期，驗(yàn)證其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本項(xiàng)研究為開(kāi)發(fā)適用于較高礦化度油藏中稠油冷采的綠色生物采油體系提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。
2、結(jié)果與討論
2.1菌株B6的鑒定及其生長(zhǎng)性能
基于在線工具NCBI BLAST(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)和EZBioCloud(www.ezbiocloud.net/identify)對(duì)篩選獲得的驅(qū)油功能菌株B6的16S rRNA基因全長(zhǎng)序列進(jìn)行比對(duì)分析，結(jié)果表明菌株B6屬于Bacillus屬，Bacillus velezensis種。使用MEGA 11.0構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)后使用iTOL(https://itol.embl.de/)對(duì)進(jìn)化樹(shù)進(jìn)行美化調(diào)整。菌株B6與B.velezensis CR-502、B.velezensis JK19和B.velezensis JS25R等親緣關(guān)系更近(圖1)，命名為B.velezensis B6，NCBI序列號(hào)為OR277460。國(guó)內(nèi)外關(guān)于B.velezensis的研究主要集中在拮抗動(dòng)植物病原菌，促進(jìn)動(dòng)植物生長(zhǎng)等方面。最近的一篇報(bào)道表明B.velezensis由于其高產(chǎn)生物表面活性劑而在微生物強(qiáng)化驅(qū)油中取得了良好的應(yīng)用效果，但是其環(huán)境適應(yīng)性和驅(qū)油功能特性與菌株B6存在不同。此外，與菌株B6親緣關(guān)系更近的B.velezensisSRCM102755等菌株基因組中均含有生物表面活性劑合成基因srfAA、srfAB和srfAC。因此，該菌在微生物強(qiáng)化采油中可能具有重要作用。
圖1菌株B6的系統(tǒng)發(fā)育分析
根據(jù)生長(zhǎng)曲線(圖2)，B.velezensis B6在培養(yǎng)過(guò)程中表現(xiàn)出較短的生長(zhǎng)周期，培養(yǎng)5 h即可達(dá)到對(duì)數(shù)期，12 h后逐漸到達(dá)生長(zhǎng)穩(wěn)定期。在pH 6.0–8.0時(shí)菌株B6表現(xiàn)出良好的生長(zhǎng)趨勢(shì)，而在pH 9.0時(shí)，B6則幾乎不生長(zhǎng)(圖2A)，且與B.velezensis BSA1相比在pH 8.0時(shí)能更快地到達(dá)生長(zhǎng)穩(wěn)定期；菌株B6的生長(zhǎng)能力隨著培養(yǎng)溫度的升高表現(xiàn)出先增強(qiáng)后降低的趨勢(shì)，30℃延緩了其對(duì)數(shù)期(圖2B)；在100 g/L以上的礦化環(huán)境中，菌株B6的生長(zhǎng)受到了一定的限制(圖2C)；菌株B6在發(fā)酵培養(yǎng)基中比在改良LB培養(yǎng)基中表現(xiàn)出較高的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)(圖2D)。綜上所述，B.velezensis B6在pH 6.0–8.0、30–40℃的環(huán)境中能夠良好生長(zhǎng)，在100 g/L的礦化度以上生長(zhǎng)受到一定抑制，說(shuō)明本研究分離得到的菌株B6能夠較好地適應(yīng)油田油藏環(huán)境，具有實(shí)際應(yīng)用的潛在價(jià)值。
貝萊斯芽孢桿菌B.velezensis B6生長(zhǎng)曲線、驅(qū)油功能特性評(píng)價(jià)（一）
貝萊斯芽孢桿菌B.velezensis B6生長(zhǎng)曲線、驅(qū)油功能特性評(píng)價(jià)（二）
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