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.

筛选出可提高石油采收率的降解菌株.采用富集培养和稀释平板法,从陕北某采油厂附近长期受原油污染的水域和油污泥中筛选获得以原油为唯一碳源的降油菌株,并对其生长条件、排油圈能力、代谢产物表面活性物质、表面张力与乳化性及原油降解实验进行一系列的研究.含油废水和油污泥中筛选出10株细菌,从中选择了6株优势菌作为供试菌株进行后续研究,6株供试菌株均可使原油的理化性质发生变化.菌株B与原油作用后,使原油黏度降低了49.02％,菌株A-08、菌株5-13、菌株1-2及菌株A和菌株A-08复合菌群可使原油乳化为细小的圆型颗粒,与原油作用后,降解率达到43.25％-60.00％.

地下深部油藏通常为高温、高压以及高盐的极端环境,含有非常丰富的本源嗜热厌氧微生物,按代谢类群可分为发酵细菌、硫酸盐还原菌、产甲烷古菌和铁还原菌.从油田环境已经分离出90株铁还原微生物,如热袍菌目、热厌氧杆菌目、脱铁杆菌目、δ-变形菌纲脱硫单胞菌目、γ-变形菌纲希瓦氏菌属和广古菌门栖热球菌属等,这些菌株生长温度范围为4-85℃,生长盐度范围为0.1％-10.0％ NaCl,还未见到文献报道油藏铁还原菌的耐压性研究.在油藏环境中存在微生物、矿物和流体(油/水)三者之间的相互作用,油藏中的粘土矿物能够作为微生物生命活动的载体,也能为微生物代谢作用提供电子受体.本文综述了油藏铁还原菌分离和表征的研究进展,简述了油藏铁还原菌的环境适用性,并展望了铁还原菌在提高原油采收率方面的应用前景.

[目的]揭示芦岭煤田微生物群落组成,并分析其潜在的产甲烷类型及产甲烷途径.[方法]采集芦岭煤田的煤层气样品和产出水样品,分别分析样品的地球化学性质特征;利用Illumina HiSeq高通量测序技术分析产出水中的微生物群落结构;采用添加不同底物的厌氧培养实验进一步证实芦岭煤田生物成因气的产甲烷类型.[结果]该地区煤层气为生物成因和热成因的混合成因气;古菌16S rRNA基因分析表明在产出水中含有乙酸营养型、氢营养型和甲基营养型的产甲烷菌.丰度较高的细菌具有降解煤中芳香族和纤维素衍生化合物的潜力.厌氧富集培养结果表明,添加乙酸盐、甲酸盐、H2+CO2为底物的矿井水样均有明显的甲烷产生.[结论]芦岭煤田具有丰富的生物多样性,该地区同时存在三种产甲烷类型.本研究为利用微生物技术提高煤层气的采收率,实现煤层气的可持续开采提供科学依据.

[背景]微生物在油田注采系统中的迁移直接影响到油藏微生物群落组成及其在油田生产中的应用.然而,由于缺少特异性标记,很难将目标微生物同众多的土著微生物区分开.因此,需要构建携带特异性基因的微生物菌株.[目的]为了有效追踪定位微生物在油田注采系统中的迁移,本文构建一株红色荧光蛋白标记假单胞菌.[方法]运用染色体同源重组的方法,将带有组成型表达启动子的红色荧光蛋白编码基因(red fluorescent protein gene,rfp)插入到一株分离自油藏环境且产鼠李糖脂的铜绿假单胞菌SG染色体上编码β-内酰胺酶基因内部,获得标记菌株SG-rfp. [结果]构建的菌株SG-rfp能够在非诱导条件下表达红色荧光蛋白,而且对氨苄青霉素、卡那霉素、链霉素和庆大霉素不具有耐受性.与野生型菌株SG相比,构建的SG-rfp菌株也能够在有氧和缺氧条件下产生鼠李糖脂,在岩芯驱油实验中能够较好地提高原油采收率.此外,应用菌株SG-rfp,本文研究并证实了微生物在含油多孔介质中的迁移扩散及所受限制.[结论]本文所构建的菌株SG-rfp为深入研究微生物在油田注采系统中的迁移及微生物在油田生产中的应用提供了有力工具.

目前我国石油工业面临两大问题:一是石油烃污染日益严重,二是原油采收率较低.糖脂类生物表面活性剂因其环境相容性好、生物降解性高、毒性低、选择性高、稳定性高以及自身两亲性等特点被广泛应用于石油工业.本文重点分析了以鼠李糖脂、海藻糖脂和槐糖脂为代表的糖脂类生物表面活性剂的微生物菌种来源,多为酵母或者细菌.这3种表面活性剂不仅具有化学表面活性剂的同等特性,而且不产生任何的二次污染.在微生物修复石油污染处理中添加糖脂类生物表面活性剂,可以降低介质表面张力,提高生物利用度,从而提高石油烃的降解率.在提高原油采收率方面,生物表面活性剂可以有效降低界面张力,改变岩石表面润湿性,因此提高了驱油效率.最后,本文也探讨了糖脂类生物表面活性剂在石油工业应用中存在的问题和解决的方法,以期为该物质的良好应用提供合理化的意见和建议.

中长链烷烃是石油烃中的重要组成部分,由于其疏水性强、黏度大、化学活性低、难降解,是地下原油黏度大、石油采收率低、泄漏后长期污染生态环境的重要原因,因此成为提高石油采收率和石油污染环境治理中的重要降解目标.微生物降解中长链烷烃作为一种新型高效的绿色技术日益受到重视.本文总结了微生物降解中长链烷烃的间期适应与转运过程,与转运过程相关的膜蛋白,微生物好氧与厌氧降解的代谢途径,以及好氧降解过程中的基因调控机制,并对微生物降解中长链烷烃的研究方向提出了展望,以期为后续的相关研究工作提供参考.