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【摘要】针对锦25块特稠油油藏原油具有密度大、粘度高、胶质加沥青质含量高、初馏点高的特点。本实验提出了利用微生物的发酵过程来实现稠油降粘的方法。通过实验研究，在培育新型强解烃功能菌种的基础上，配合微生物环境配伍性及跟踪监测技术，确定微生物液量注入、焖井时间及注入方式。达到降低原油粘度，提高稠油周期产量、延长生产周期、降低稠油开采成本的目的。
【关键词】 特稠油 实验研究 微生物
锦25块原油物性较差，胶质沥青质含量高，属特稠油油藏，且随着吞吐轮次的增加，原油粘度增大、开采难度增加；周期产量下降、油汽比低、开采成本逐年上升。为解决上述问题，对菌种进行了优选和施工工艺的改进。主要利用生物代谢过程中产生的各类物质的综合作用，使稠油粘度和凝固点降低，原油组份发生变化，改善稠油的流动性能，调整油层的产液状况，从而提高原油产量和采收率。
1 区块油水样品中功能菌种筛选
从锦25块油水样品中获得稠油降粘优势菌种17株，其中产表活微生物12株JC-BS1～ JC-BS12，可用于微生物驱、稠油降粘、解堵、清防蜡；原油降解微生物5株JC-OD1～ JC-OD5，可用于原油降解、解堵、将残渣、环境修复。
1.1 产表面活性剂菌JC-BS6
产表面活性剂菌株JC-BS6，该菌株在60℃条件下培养2 d，发酵液成黄绿色，剧烈摇动后产生大量泡沫。离心去除菌体后上清液的表面张力为29.47 mN/m，排油圈直径约为5 cm，液体石蜡乳化率为80%左右，煤油乳化率为50%左右。将通过乙酸乙酯萃取法提取发酵液中的表面活性剂进行薄层层析和红外光谱分析，初步判断其为糖脂类的表面活性剂。该类型的表面活性剂具有显著降低油水界面张力，促进石油烃降解的能力。
1.2 原油降解菌株JC-OD3
原油降解菌株JC-OD3在60℃条件下培养2 d，微生物大量生长，原油均匀分散在培养基中，静止不分层，过滤去除原油后，测定发酵液的表面张力为35.14 mN/m，说明菌株能够利用原油为碳源进行生长，同时代谢产生一定量的生物表面活性剂。通过紫外分光光度法检测原油降解率为40.1%。
2 外源高效解烃菌分析评价
挑选高效解烃菌BIT-BS008进行性能评估，提取其表面活性剂进行分析评价。
2.1 产表活菌株BIT-BS008
菌株BIT-BS008在40℃-65℃，pH6-10，矿化度为1000-5000 mg/L的条件下生长良好，表面张力维持在30 mN/m左右。
2.2 生物表面活性剂BS008
酸沉和有机溶剂萃取法提取获得的表面活性剂命名为BS008，将其分别进行薄层层析、高效液相和红外光谱分析，推测BS008是一类环脂肽类物质，与surfactin的结构特性相一致。
2.3 菌株BIT-BS008遗传稳定性
菌株BIT-BS008到达稳定期的时间为24 h，在60℃，pH7，矿化度2000 mg/L的条件下连续传10代的过程中，具有较为稳定的产表面活性剂能力，表面张力维持在30 mN/m左右，该菌株具有良好的遗传稳定性。
3 微生物的环境配伍性
利用地层水作为原水，将筛选到的内源微生物及保藏的外源微生物进行配伍性实验。利用采集地层水配制培养基，灭菌后分别接入不同功能菌株，45℃下培养2 d，考察菌株的生长及代谢能力。结果表明，内源及外源微生物在用地层水配制的培养基中生长状态良好。
4 微生物跟踪监测技术4.1 微生物宏基因组提取
加热振荡方法洗出油样中含有的微生物。经过电泳所获得的宏基因组组份完整，质量好。
4.2 多样性分析
为保证所扩增的16S rDNA无偏好性，试验中采用温度梯度扩增方式，以宏基因组DNA作为模板扩增，合并扩增产物，进行PAGE电泳，并对凝胶指纹图谱进行对比分析；对比结果表明组份中微生物丰度均较为理想，样品间的微生物分布呈现显著的差异性，同时异中有同；在该区块中，存在部分覆盖面较广的优势菌群，同时因各种环境因素，在井下产生了部分环境适应性的特征油藏微生物。
5 效果跟踪
5.3 示踪技术
采用绿色荧光蛋白（GFP）基因对工程菌进行标记，跟踪监测目的菌的动态信息。这项技术的应用可以直观的反映出微生物在实际油藏环境中的适应性和活动规律，为评价驱油微生物的性能提供了准确的第一手资料。
5.4 气相色谱分析
通过气相色谱法检测菌株BIT-BS008降粘前后原油直链烷烃组分的变化情况。菌株作用后短链烷烃的相对含量增加，且增幅较大；中长链烷烃的相对含量降低，说明微生物降解了一部分的中长链烷烃以及原油中其他组分，使其转变成部分短链烷烃，从而增加了短链烷烃含量，降低原油粘度。
6 注入参数确定
6.1 注入液量确定
在现场试验中，注入液量符合经验公式
q =πR2HφS/D （式1）
Q =πR2Hφ （式2）
q—微生物用量（t）；
R—处理半径（m）；
S—含油饱和度；H—油层厚度（m）；
φ—油层孔隙度%；
D—关井天数；Q—营养液用量；
6.2 焖井时间设计
根据选取微生物菌种的生长代谢特点设计焖井时间为10天
6.3 注入方式
通过环套空间注入浓度为2-5%的营养液，同时均匀加入微生物发酵液，顶替清水。
7 几点认识
（1）采用微生物多样性分析技术和气相色谱法，跟踪检测稠油降粘前后微生物及油样的变化情况。
（2）系统分析微生物稠油降粘施工后的产量变化情况，根据检测结果制定后续方案，保证周期吞吐，达到最佳的增产效果。
（3）实施微生物降粘后可实现稠油冷采，易于稠油输出。
参考文献
[1] 韩雅珊，等.高效液相色谱法测定葡萄酒中的白藜芦醇.色谱，1999，（4）：365- 368
[2] 罗剑波，吴卫霞，张凡，等. 一株产脂肽类生物表面活性剂菌株的分离及代谢产物分析[J].化学与生物工程，2010，27（ 2） ： 46- 49.
[3] 曹小红，焦润芝，王春玲，等. Bacillus natto TK- 1 产脂肽的结构鉴定及其诱导 MCF-7细胞凋亡的研究[J]. 中国生物工程杂志，2009，29（ 2） ： 54- 58
[4] 陈涛，杨世忠，牟伯中. 微生物发酵液中脂肽类生物表面活性剂的测定[J]. 油田化学，2004，21（ 4） ： 385- 389
作者简介
张淑颖，1984年生，女，助理工程师，2009年毕业于西南石油大学应用化学专业，现在辽河油田有限公司锦州采油厂采油工艺研究所工作，主要从事微生物采油工作。
【关键词】 特稠油 实验研究 微生物
锦25块原油物性较差，胶质沥青质含量高，属特稠油油藏，且随着吞吐轮次的增加，原油粘度增大、开采难度增加；周期产量下降、油汽比低、开采成本逐年上升。为解决上述问题，对菌种进行了优选和施工工艺的改进。主要利用生物代谢过程中产生的各类物质的综合作用，使稠油粘度和凝固点降低，原油组份发生变化，改善稠油的流动性能，调整油层的产液状况，从而提高原油产量和采收率。
1 区块油水样品中功能菌种筛选
从锦25块油水样品中获得稠油降粘优势菌种17株，其中产表活微生物12株JC-BS1～ JC-BS12，可用于微生物驱、稠油降粘、解堵、清防蜡；原油降解微生物5株JC-OD1～ JC-OD5，可用于原油降解、解堵、将残渣、环境修复。
1.1 产表面活性剂菌JC-BS6
产表面活性剂菌株JC-BS6，该菌株在60℃条件下培养2 d，发酵液成黄绿色，剧烈摇动后产生大量泡沫。离心去除菌体后上清液的表面张力为29.47 mN/m，排油圈直径约为5 cm，液体石蜡乳化率为80%左右，煤油乳化率为50%左右。将通过乙酸乙酯萃取法提取发酵液中的表面活性剂进行薄层层析和红外光谱分析，初步判断其为糖脂类的表面活性剂。该类型的表面活性剂具有显著降低油水界面张力，促进石油烃降解的能力。
1.2 原油降解菌株JC-OD3
原油降解菌株JC-OD3在60℃条件下培养2 d，微生物大量生长，原油均匀分散在培养基中，静止不分层，过滤去除原油后，测定发酵液的表面张力为35.14 mN/m，说明菌株能够利用原油为碳源进行生长，同时代谢产生一定量的生物表面活性剂。通过紫外分光光度法检测原油降解率为40.1%。
2 外源高效解烃菌分析评价
挑选高效解烃菌BIT-BS008进行性能评估，提取其表面活性剂进行分析评价。
2.1 产表活菌株BIT-BS008
菌株BIT-BS008在40℃-65℃，pH6-10，矿化度为1000-5000 mg/L的条件下生长良好，表面张力维持在30 mN/m左右。
2.2 生物表面活性剂BS008
酸沉和有机溶剂萃取法提取获得的表面活性剂命名为BS008，将其分别进行薄层层析、高效液相和红外光谱分析，推测BS008是一类环脂肽类物质，与surfactin的结构特性相一致。
2.3 菌株BIT-BS008遗传稳定性
菌株BIT-BS008到达稳定期的时间为24 h，在60℃，pH7，矿化度2000 mg/L的条件下连续传10代的过程中，具有较为稳定的产表面活性剂能力，表面张力维持在30 mN/m左右，该菌株具有良好的遗传稳定性。
3 微生物的环境配伍性
利用地层水作为原水，将筛选到的内源微生物及保藏的外源微生物进行配伍性实验。利用采集地层水配制培养基，灭菌后分别接入不同功能菌株，45℃下培养2 d，考察菌株的生长及代谢能力。结果表明，内源及外源微生物在用地层水配制的培养基中生长状态良好。
4 微生物跟踪监测技术4.1 微生物宏基因组提取
加热振荡方法洗出油样中含有的微生物。经过电泳所获得的宏基因组组份完整，质量好。
4.2 多样性分析
为保证所扩增的16S rDNA无偏好性，试验中采用温度梯度扩增方式，以宏基因组DNA作为模板扩增，合并扩增产物，进行PAGE电泳，并对凝胶指纹图谱进行对比分析；对比结果表明组份中微生物丰度均较为理想，样品间的微生物分布呈现显著的差异性，同时异中有同；在该区块中，存在部分覆盖面较广的优势菌群，同时因各种环境因素，在井下产生了部分环境适应性的特征油藏微生物。
5 效果跟踪
5.3 示踪技术
采用绿色荧光蛋白（GFP）基因对工程菌进行标记，跟踪监测目的菌的动态信息。这项技术的应用可以直观的反映出微生物在实际油藏环境中的适应性和活动规律，为评价驱油微生物的性能提供了准确的第一手资料。
5.4 气相色谱分析
通过气相色谱法检测菌株BIT-BS008降粘前后原油直链烷烃组分的变化情况。菌株作用后短链烷烃的相对含量增加，且增幅较大；中长链烷烃的相对含量降低，说明微生物降解了一部分的中长链烷烃以及原油中其他组分，使其转变成部分短链烷烃，从而增加了短链烷烃含量，降低原油粘度。
6 注入参数确定
6.1 注入液量确定
在现场试验中，注入液量符合经验公式
q =πR2HφS/D （式1）
Q =πR2Hφ （式2）
q—微生物用量（t）；
R—处理半径（m）；
S—含油饱和度；H—油层厚度（m）；
φ—油层孔隙度%；
D—关井天数；Q—营养液用量；
6.2 焖井时间设计
根据选取微生物菌种的生长代谢特点设计焖井时间为10天
6.3 注入方式
通过环套空间注入浓度为2-5%的营养液，同时均匀加入微生物发酵液，顶替清水。
7 几点认识
（1）采用微生物多样性分析技术和气相色谱法，跟踪检测稠油降粘前后微生物及油样的变化情况。
（2）系统分析微生物稠油降粘施工后的产量变化情况，根据检测结果制定后续方案，保证周期吞吐，达到最佳的增产效果。
（3）实施微生物降粘后可实现稠油冷采，易于稠油输出。
参考文献
[1] 韩雅珊，等.高效液相色谱法测定葡萄酒中的白藜芦醇.色谱，1999，（4）：365- 368
[2] 罗剑波，吴卫霞，张凡，等. 一株产脂肽类生物表面活性剂菌株的分离及代谢产物分析[J].化学与生物工程，2010，27（ 2） ： 46- 49.
[3] 曹小红，焦润芝，王春玲，等. Bacillus natto TK- 1 产脂肽的结构鉴定及其诱导 MCF-7细胞凋亡的研究[J]. 中国生物工程杂志，2009，29（ 2） ： 54- 58
[4] 陈涛，杨世忠，牟伯中. 微生物发酵液中脂肽类生物表面活性剂的测定[J]. 油田化学，2004，21（ 4） ： 385- 389
作者简介
张淑颖，1984年生，女，助理工程师，2009年毕业于西南石油大学应用化学专业，现在辽河油田有限公司锦州采油厂采油工艺研究所工作，主要从事微生物采油工作。