油藏是一个高温、高压、少氧、寡营养和封闭的极端环境,油田经过多年注水开发后,在油藏内部形成了相对稳定的微生物群落体系,这些微生物以石油烃分解为起始,形成了一个复杂的食物链,对油藏碳、硫和金属离子的元素地球化学循环起着非常重要的作用.微生物提高原油采收率技术(MEOR)是利用微生物及其代谢产物与油藏和原油发生作用来提高原油采收率的一种新技术,具有成本低、适应性强和环境友好等特点,因此有望成为未来化学驱后油藏和高含水油藏进一步提高采收率的重要手段.对油藏内源微生物及其介导的生化反应,微生物采油原理、发展历程和现场试验进行综述,并提出了未来的发展方向.

[目的]本文从胜利油田沾3区块的高温油藏的原油采出液中分离得到一株嗜热菌,通过其与膨润土的相互作用,尝试探讨油藏微生物作为油藏储层中水敏性矿物(如蒙皂石)改性剂的可能性.[意义]研究结果将在降低水敏矿物的膨胀性能,为解决水驱采油中遇到的水敏效应的瓶颈问题提供微生物的新途径.[结果]所得菌株为革兰氏阳性菌,呈杆状,具芽孢,兼性厌氧,鉴定为Geobacillus icigianus SL-1.菌株SL-1在厌氧条件下能够还原蒙皂石的结构铁.扫描电镜(SEM)结果显示,无菌对照体系中,蒙皂石呈不规则薄片状.而经微生物作用后,除薄片状蒙皂石外,另有板状次生矿物的生成.进一步能谱(EDS)分析表明,与薄片状蒙皂石相比,板状矿物含有较高的A1/Si比值,且含有明显的K+信号.XRD结果显示,经过微生物作用后,固相物质中蒙皂石的百分比下降至47.7％,伊利石百分比上升至29.1％,而无菌对照组中蒙皂石的百分含量则为70.4％,伊利石的百分比则为19.8％.XRD物相分析和EDS结果均证实经过微生物作用后,部分蒙皂石转化成了伊利石.膨胀性能的分析进一步揭示菌株SL-1作用后,矿物膨胀性较初始矿物显著降低,缩膨率达到25.9％.以上结果为油藏储层防膨提供了重要的实验依据.

利用叠皿夹层培养法从新疆油田采出水中筛选到8株反硝化菌株T1、D1、D44、D46、D15、S1、S2、S6,经16S rDNA序列测定鉴定分析,这8株菌分别与施氏假单胞菌(T1、D1、D44)、恶臭假单胞菌(D46、D15)和铜绿假单胞菌(S1、S2、S6)相似,相似度均达到100％.通过室内批次培养试验,评价了这8株菌利用不同碳源的反硝化产气作用(N2O)及对原油物性的影响.结果 表明:在以蔗糖为碳源时,产气量最大,以甘油为碳源时,产N2O气浓度最高;菌株反硝化代谢过程导致原油体积膨胀和粘度降低,膨胀率与N2O气体浓度呈显著正相关,相关系数为0.983,但与产气体积无相关性;铜绿假单胞菌株S1、S2、S6在以甘油为唯一碳源时产生少量表面活性剂(530～730 mg·L-1),可降低表面张力并具有乳化原油的作用,但其产气量较少,对原油的膨胀与降粘作用低于其他反硝化菌株.研究提示,在筛选采油功能菌时,菌株反硝化产N2O气体的能力应给予足够重视.

[背景]通过实施多轮次微生物采油,华北油藏产出液菌浓达到了106个/mL以上,油藏内部已经形成了较稳定的微生物发酵场,从其中筛选出能够乳化降解原油的微生物,并在地面对其进行扩大培养,然后再应用到微驱油藏,以进一步提高微生物采油实施效果.[目的]筛选乳化降解原油性能良好的菌株,对其进行多相分类学鉴定和性能评价.[方法]利用原油为底物筛选乳化降解性能良好的菌株,通过形态特征观察、生理生化测定、16S rRNA基因序列分析等确定菌株的分类地位.通过乳化能力、降解率等方法确定菌株的原油乳化降解特性.[结果]从华北油田采集的地层水样品中分离得到一株乳化原油的菌株BLG74,经多相分类鉴定表明其是土壤堆肥芽孢杆菌(Compostibacillus humi)的新菌株,亲源性99.6％.该菌株的生长温度为30-60℃(最适温度45℃),pH 6.5-9.5(最适pH 7.0),NaCl浓度0％-7％(质量体积比).菌株BLG74在玉米浆培养基中培养,其发酵液的表面张力为56.3 mN/m,乳化力约95％,在初始原油质量浓度0.5％、温度45℃的条件下培养20 d,对原油的降解率可达40.8％.[结论]菌株BLG74是可乳化降解原油的新成员,其在热盐条件下乳化降解原油的特性在石油开采中有一定的潜力.

为研究互营烃降解菌系的短链脂肪酸(VFAs)降解能力,并解析相关的功能菌群,以3种不同温度下生长的互营烃降解菌系SK、M82和Y15作为接种物,分别添加甲/乙/丙/丁酸钠进行传代培养,应用高通量测序技术分析细菌和古菌的16S rRNA基因多样性.除M82不能代谢丁酸外,3个烃降解菌系都可以代谢甲/乙/丙/丁酸产甲烷.添加VFAs富集培养后,3种互营烃降解菌系中的已知互营菌群的相对丰度提升.Tepidanaerobacter, Thermotoga和Thermosyntropha 在SK细菌菌群中的丰度增加,Tepidanaerobacter在M82中的丰度增加,Syntrophomonas在Y15中的丰度增加;在古菌菌群中,Methanothermobacter, Methanosaeta和un_Thermoprotei在SK的丰度增加,Methanothermobacter和un Thermoprotei在M82中的丰度增加,Methanosaeta、Methanobacterium、Methanosarcina和un_Euryarchaeota在Y15中的丰度增加.本研究表明高、中、低温3种互营烃降解菌系SK、M82和Y15均具有互营代谢VFAs的能力,不同的互营VFAs降解体系中的功能微生物不同,结果可为今后开展油藏互营微生物分离工作提供良好材料、为进一步研究互营烃降解分子机理奠定基础.

本研究采取辽河油田曙光采油厂、欢喜岭采油厂和锦州采油厂井场周边土壤,并以未污染稻田土壤作为对照,分析了各采样点的土壤理化性质、石油烃浓度组成及土壤微生物群落结构.结果表明:1) 3个采油厂井场周边土壤均受到严重的石油烃污染,但其石油烃浓度及组成存在一定的差异,曙光和欢喜岭采油厂土壤石油烃平均浓度是锦州采油厂的2倍以上;曙光采油厂土壤中胶质沥青质含量最高,而欢喜岭和锦州采油厂土壤中烷烃含量最高,比例均在40％以上.2)与稻田土壤相比,锦州采油厂土壤微生物操作分类单元(OTU)、Chao1指数和Shannon指数升高,而其在曙光和欢喜岭采油厂土壤中降低;各采油厂土壤样品中存在相同的优势菌门及菌属,但丰度存在较大差异.锦州采油厂土壤中分枝杆菌属、假单胞菌属的丰度高,曙光采油厂土壤中鞘氨醇单胞菌属、类诺卡氏菌属、马赛菌属的丰度高,而欢喜岭采油厂土壤中溶杆菌属、硫杆菌属、假节杆菌属的丰度高.3)相关分析表明,鞘氨醇单胞菌属、类诺卡氏菌属、硫杆菌属、马赛菌属、假节杆菌属与总石油烃、总有机碳和胶质沥青质含量呈显著正相关,分枝杆菌属、溶杆菌属、假单胞菌属与总氮和总磷呈显著正相关.本研究系统分析了不同采油厂土壤中石油烃、土壤理化性质和微生物群落特征,揭示了辽河油田污染土壤中特定的优势菌属和群落结构,为辽河油田石油烃污染土壤修复功能微生物筛选及修复过程菌群构建提供理论依据,也为其他油田高效降解菌筛选提供了方法借鉴.

[背景]识别出具有驱油功能的内源性微生物群是当前设计高效微生物采油技术的迫切需求.[目的]通过宏基因组分析找出原位油藏微生物中具有产酸/产气功能的潜在核心微生物群.[方法]利用室内模拟体系,对原位油藏微生物进行有机营养(从有氧到无氧)的激活,运用生物信息、多元统计分析以及网络分析等方法,寻找潜在内源性核心功能微生物群.[结果]有机营养激活了原位油藏样本中以Bacillus licheniformis为核心的产酸菌群(包括Coprothermobacter proteolyticus、Marinobacter spp.、Anaerobaculum hydrogeniformans和Petrotoga mobilis),该菌群具有以丙酮酸/乙酰辅酶A为原料发酵乳酸、乙酸以及甲酸的功能;激活了以Enterococcus faecium为核心的产气菌群(包括Shinella zoogloeoides、Paracoccus denitrificanS、Paracoccus spp.和Enterobacter cloacae),该菌群具备以(亚)硝酸盐、(亚)硫酸盐、石油烃为原料生产含氮/硫/碳等气体的能力.2个核心菌群内部分菌同时具有产酸和产气通路基因,激活过程中2个菌群的丰度变化呈负相关关系.[结论]利用有机营养激活体系及宏基因组测序分析技术,筛选出了油藏样本中具备产酸、产气能力的核心功能菌群,为后续进一步的功能菌株研究提供了潜在靶标及功能指向.

目的 了解渤海地区海上设施(包括钻井船及采油平台)从源头到终末端供应生活用水的各项指标检出情况,为加强海上设施生活用水的监督管理,保障海上作业人员的身体健康提供科学依据.方法 于2011-2019年共采集海上设施1080份水样按照《生活饮用水标准检验方法》(GB/T 5750-2006)对水样微生物指标、感官性状以及一般化学指标、消毒剂指标进行检测.结果 微生物指标合格率为69.5％.其中源头水由供水泵房水样共542份,合格率为99.4％;供水泵房通过管道将生活用水输送至码头,再送至拖轮船储水罐储存,拖轮船水样共218份,合格率为50.9％;拖轮船将水运输至海上后,通过水管对接,将水输送至钻井船及采油平台等海上设施,水样共320份,合格率为31.6％.结论 本次调查的渤海地区海上设施生活饮用水安全存在一定风险,应加强对饮水运输、储存设施的卫生管理,保障饮水安全.

鼠李糖脂是一类重要的生物表面活性剂.相比于化学合成的表面活性剂,其具有更优秀的理化性质及环境友好等特点,被广泛应用于微生物采油、环境污染修复等工程中.目前,鼠李糖脂的工业生产主要采用铜绿假单胞菌这一具有致病性的天然合成菌株,与此同时,受菌株遗传背景的限制,优化发酵过程等方法在产量提升方面遇到了一些瓶颈问题.利用基因工程方法对菌株进行改良有望进一步提高鼠李糖脂生产的安全性、产量、产物性能等多项指标,因此受到了越来越广泛的关注.本文综述了近年来利用基因工程方法优化鼠李糖脂生物合成的最新进展,讨论了异源合成、代谢通路改造、基因表达优化、蛋白质工程、底盘工程等多种策略的应用,并展望了一系列可行的研究方向.