一种硫酸盐还原菌活性控制剂及其在微生物采油中的应用

摘要

本发明提供了一种硫酸盐还原菌活性控制剂及其在微生物采油中的应用，该活性控制剂包括独立使用的硫酸盐还原菌惰性粉和惰性硫酸盐还原菌复活液，硫酸盐还原菌惰性粉是吸收有糖蜜的硫酸盐还原菌细胞的冻干粉；每升惰性硫酸盐还原菌复活液包括：0.5‑0.75gK

说明书

技术领域

本发明属于采油技术领域，具体涉及一种硫酸盐还原菌活性控制剂及其在微生物采油中的应用。

背景技术

硫酸盐还原菌(SBR)是泛指一类以硫酸盐为代谢底物的原核生物。广泛的存在于油藏中，根据不同的代谢生理特征，SBR可大致分为两大类：异化硫还原菌会和异化硫酸盐还原菌。近年来国内外的相关研究指出，异化硫酸盐还原菌具备降低原油黏度，提高原油采收率的功能。SRB降黏功能主要来自于生化和物理两个方面。生化方面，SRB能够降解重组分烷烃，改善原油品质，从而降低原油黏度。物理方面，SRB的代谢产物，如有机酸、醇及生物气(H₂S)可以溶于原油，改善原油的流动性。同时，H₂S可以降低CO₂和原油的最小混相压力，使CO₂更易溶于原油，从而配合CO₂驱油技术，大幅度提高原油的采收率。因而SRB被视为潜在的复合型驱油功能菌株。

然而SRB在采油技术中的应用存在两大技术弊端。第一，SRB对油田的注入管线腐蚀危害极大。SRB对铁质管线的腐蚀性主要来自于其特有的生化活性。SRB本身及其代谢产物H₂S气体导致金属表面去极化，从而对铁质管线形成穿孔状腐蚀。第二，H₂S气体有剧毒且易燃易爆，给油田现场的安全操作带来极大的隐患。因此，如何合理可控的使用SRB驱油技术始终是国内外的一大技术难题。

发明内容

为克服上述问题，本发明的目的是提供一种硫酸盐还原菌活性控制剂。

本发明的另一目的是提供上述硫酸盐还原菌活性控制剂在微生物采油中的应用。

为达到上述目的，本发明提供了一种硫酸盐还原菌活性控制剂，所述活性控制剂包括独立使用的硫酸盐还原菌惰性粉和惰性硫酸盐还原菌复活液，其中，

所述硫酸盐还原菌惰性粉是吸收有糖蜜的硫酸盐还原菌细胞的冻干粉；

每升所述惰性硫酸盐还原菌复活液包括以下组分：0.5-0.75g K₂HPO₄、0.5-0.75gKH₂PO₄、0.6-0.8g>4·7H₂O、0.65-0.85g>4NO₃、1.0-1.5g>3·6H₂O、0.005-0.007g>2、0.0005-0.0006g>4·H₂O、0.002-0.003g>2、8-12g蛋白胨以及余量的水。

本发明提供的硫酸盐还原菌活性控制剂的主要思路是：首先通过将新鲜的细胞进行速冻和干燥，使细胞在瞬间丧失一切生理及生化活性，并进入休眠状态；在使用前，通过重新补充水分及必须的离子养分，在适宜的温度下，使冷凝干燥后的微生物细胞快速、高效的完成其生理和生化活性的复苏。为了实现上述方案，申请人进行了大量的研究工作，并发现：使用糖蜜对硫酸盐还原菌细胞进行处理后，既可以使硫酸盐还原菌惰性粉容易制备，也保证了硫酸盐还原菌的复水活性；同时，要使冷冻的硫酸盐还原菌可以在油藏环境下较好的恢复活性，惰性硫酸盐还原菌复活液的配方非常重要，尤其是Fe³⁺和SO₄^2-的使用以及二者的配比关系，是保证SRB的生化活性的关键因素。在此基础上，惰性硫酸盐还原菌复活液的配方中通过K₂HPO₄和KH₂PO₄稳定整个复活液体系的pH值；通过适宜配比的Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、NH₄⁺为硫酸盐还原菌提供稀有养料，促进氨基酸和生物酶的合成；并通过蛋白胨用于加速复活提供必须的蛋白质。

在上述硫酸盐还原菌活性控制剂中，优选地，每升所述惰性硫酸盐还原菌复活液包括以下组分：0.65-0.75g K₂HPO₄、0.65-0.75g>2PO₄、0.65-0.75g>4·7H₂O、0.65-0.75g>4NO₃、1.0-1.2g>3·6H₂O、0.005-0.007g>2、0.0005-0.0006g>4·H₂O、0.002-0.003g>2、9-11g蛋白胨以及余量的水。

在上述硫酸盐还原菌活性控制剂中，优选地，每升所述惰性硫酸盐还原菌复活液包括以下组分：0.7g K₂HPO₄、0.7g>2PO₄、0.7g>4·7H₂O、0.7g>4NO₃、1.0g>3·6H₂O、0.006g>2、0.0006g>4·H₂O、0.002g>2、10g蛋白胨以及余量的水。

在上述硫酸盐还原菌活性控制剂中，优选地，所述硫酸盐还原菌惰性粉是通过以下方法获得的：

(1)通过富集培养制备硫酸盐还原菌菌液；

(2)提取所述硫酸盐还原菌菌液中的硫酸盐还原菌细胞，然后将所述硫酸盐还原菌细胞加入去离子水中，得到硫酸盐还原菌悬浊液；

(3)将灭菌后的糖蜜加入所述硫酸盐还原菌悬浊液中，然后静置一段时间，得到混合溶液A；

(4)所述混合液A经冷冻、低温干燥后，得到所述惰性硫酸盐还原菌。

在上述硫酸盐还原菌活性控制剂中，优选地，在上述步骤(1)中，所述富集培养操作中使用的培养基为ATCC 1249type III型培养基，进行富集培养的温度为40℃。

在上述硫酸盐还原菌活性控制剂中，优选地，在上述步骤(3)中，静置的时间为45-60分钟；优选为50分钟。

在上述硫酸盐还原菌活性控制剂中，优选地，在上述步骤(3)中，在所述混合溶液A中，糖蜜的体积百分比浓度为10-15％；优选为12％。

在上述硫酸盐还原菌活性控制剂中，优选地，在上述步骤(4)中，所述冷冻的条件为：-80℃至-95℃下，冷冻24-70小时；优选为-86℃下，冷冻48小时。

在上述硫酸盐还原菌活性控制剂中，优选地，在上述步骤(4)中，所述低温干燥的条件为：-18℃至-20℃低温干燥18-30小时。

本发明还提供了硫酸盐还原菌活性控制剂在微生物采油中的应用，具体包括以下步骤：

先将所述硫酸盐还原菌惰性粉与水混合后注入目标油藏；

然后注入所述惰性硫酸盐还原菌复活液使硫酸盐还原菌惰性粉在油藏内恢复生化活性，进而实现微生物采油。

本发明提供的硫酸盐还原菌活性控制剂具有以下效果：

1、解决了硫酸盐还原菌菌液在注入时对生产管线的腐蚀危害及有害气体的产生的问题；

2、在注入硫酸盐还原菌惰性粉注入后，可人为控制激活时机；

3、形成了防腐/驱油生化活性人工控制的技术方法。

附图说明

图1为测试例1中惰性硫酸盐还原菌复活液和传统配方的复活实验结果对比图；

图2为测试例1中惰性硫酸盐还原菌复活液、无Fe³⁺的复活液以及控制SO₄^2-含量的复活液的复活实验结果对比图；

图3为测试例1中6个月的硫酸盐还原菌惰性粉的模拟驱油实验的测试结果图；

图4为测试例1中硫酸盐还原菌鲜菌的模拟驱油实验的测试结果图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施了提供了一种硫酸盐还原菌活性控制剂，其包括分别单独制备的硫酸盐还原菌惰性粉和惰性硫酸盐还原菌复活液，具体是通过以下方法制备的：

(1)硫酸盐还原菌惰性粉的制备

a.使用国际通用ATCC 1249type III培养基(1L配方：乳酸钠3.5g，酵母1.0g，余量水)，富集培养硫酸盐还原菌菌液(40℃)；

b.用离心机将硫酸盐还原菌细胞进行收获，去除掉所有的培养基液体，只保留硫酸盐还原菌细胞；并在去离子水中，重新使硫酸盐还原菌细胞恢复悬浊液；

c.将糖蜜进行高温(121℃)灭菌15分钟；

d.将消完毒的糖蜜配入硫酸盐还原菌悬浊液中，得到混合溶液A，其中，混合溶液A中糖蜜的体积百分比浓度为12％；

e.将混合溶液A放置在室温下1小时，使糖蜜完全吸收如细胞内；

f.放入-86℃冰箱，超低温冷冻48小时；

g.将冷冻的细胞放入Labconco冷冻干燥仪，低温干燥24小时；

h.收取硫酸盐还原菌惰性粉(在干燥器中，4℃冰箱内，保存1-6个月)。

(2)惰性硫酸盐还原菌复活液的制备

按照以下配比配制惰性硫酸盐还原菌复活液：

每升惰性硫酸盐还原菌复活液含有：0.7g K₂HPO₄、0.7g>2PO₄、0.7g>4·7H₂O、0.7g>4NO₃、1.0g>3·6H₂O、0.006g>2、0.0006g>4·H₂O、0.002g>2、10g蛋白胨以及余量的水。

测试例1

本测试例提供了实施例1中硫酸盐还原菌活性控制剂的测试实验，具体为：

1、硫酸盐还原菌惰性粉的复活实验

(1)称量0.04g实施例1中的硫酸盐还原菌惰性粉放入试管中，随后向试管中加入5ml实施例1中的复活液；

(2)充分混合后，将试管放入摇床中，在40℃，150rpm/分的转速下，充分混合复活48小时。

(3)将不同保存时期的硫酸盐还原菌惰性粉按照步骤(1)和步骤(2)进行复活；

(4)将复活后的菌液按照等级稀释后，进行LB琼脂涂布培养，计算菌落的个数；并以鲜菌培养实验作为基准，计算硫酸盐还原菌惰性粉复活后的效果。

2、分别进行以下四种复活液的复活实验，①实施例1中的惰性硫酸盐还原菌复活液；②国外惯用的0.05M PO₄^2-/0.1M>-(每升含K₂HPO₄>2PO₄>3+的复活液(与实施1中的惰性硫酸盐还原菌复活液相比，无FeCl₃·6H₂O)；④控制SO₄^2-含量的复活液(与实施1中的惰性硫酸盐还原菌复活液相比，无MgSO₄·7H₂O)。

3、复活效果

(1)将惰性硫酸盐还原菌复活液和传统配方(0.05M PO₄^2-/0.1M>-)的复活实验结果绘制成图1。具体地，保存1-6个月的硫酸盐还原菌惰性粉经惰性硫酸盐还原菌复活液复活后，细胞的成活率分别为98.23％(1个月)、91.56％(2个月)、89.46％(3个月)、82.51％(4个月)、79.83％(5个月)和76.29％(6个月)；保存1-6个月的硫酸盐还原菌惰性粉经传统配方复活液复活后，细胞的成活率分别为80.19％(1个月)、72.34％(2个月)、65.92％(3个月)、53.37％(4个月)、42.25％(5个月)和38.92％(6个月)。虽然随着保存时间的延长，硫酸盐还原菌惰性粉的活性略为降低，但这是由于细胞在保存过程中生物酶随时间延长加速变质导致的，而并非由于复活液的效果导致。

可见，随着硫酸盐还原菌惰性粉保存时间的延长，实施例1中的惰性硫酸盐还原菌复活液的优势愈加明显，在6个月时的复活效率已经比对比例高出1倍。而且，该对比试验也证实了本发明提供的硫酸盐还原菌惰性粉与惰性硫酸盐还原菌复活液的配合优势。

(2)将惰性硫酸盐还原菌复活液、无Fe³⁺的复活液以及控制SO₄^2-含量的复活液的复活实验结果绘制成图2。具体地，保存1-6个月的硫酸盐还原菌惰性粉经无Fe³⁺的复活液复活后，细胞的成活率分别为89.42％(1个月)、84.38％(2个月)、79.15％(3个月)、72.85％(4个月)、67.45％(5个月)和61.36％(6个月)；保存1-6个月的硫酸盐还原菌惰性粉经控制SO₄^2-含量的复活液复活后，细胞的成活率分别为92.54％(1个月)、79.82％(2个月)、68.33％(3个月)、58.42％(4个月)、49.79％(5个月)和40.28％(6个月)。

可见，当无Fe³⁺存在时，在第一个月复活活性损失最大，后期活性递减较慢。这个结果说明，Fe³⁺的缺失对硫酸盐还原菌惰性粉的复活效率影响较大；当大幅减少SO₄^2-含量后，随着保存时间的增长，硫酸盐还原菌惰性粉的复活效率损失极大。

4、物理模拟驱油实验

(1)保存6个月的硫酸盐还原菌惰性粉的模拟驱油实验(测试结果见图3)

a.将实施例1中保存了6个月的硫酸盐还原菌惰性粉加入消毒后的去离子水充分的混合成细菌悬浊液；

b将细菌悬浊液注入水驱后的岩心中，随后注入实施例1中的惰性硫酸盐还原菌复活液，在油藏的温度压力下(50℃，10MPa)静态复活48小时；

c.进行后水驱实验，提高采收率7.21％。

(2)硫酸盐还原菌鲜菌的模拟驱油实验(测试结果见图4)

a.将硫酸盐还原菌鲜菌加入消毒后的去离子水充分的混合成细菌悬浊液；

b将细菌悬浊液注入水驱后的岩心中，在油藏的温度压力下(50℃，10MPa)静态复活48小时；

c.进行后水驱实验，提高采收率9.34％。

可见，本发明提供的硫酸盐还原菌惰性粉与惰性硫酸盐还原菌复活液的配合效果良好，在硫酸盐还原菌惰性粉保存6个月后仍能达到接近鲜菌驱油的效果。