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利用内源微生物将封存在油藏的CO2原位转化为能源物质（如CH4等），可以增加油藏的经济价值，减少CO2的排放，是当前国际上的前沿课题。本文以油藏产出液中微生物为研究对象，利用分子生物学方法分析了油藏环境CO2转化为CH4的菌群结构与功能。采用富集培养方法，构建了不同底物（甲酸和乙醇）在不同浓度的13C标记的碳酸氢盐条件下CO2转化为CH4的体系，研究了体系中菌群结构变化和转化途径。分析了油藏环境营养注入过程中CO2转化菌群的响应变化。 通过16S rRNA基因克隆文库和454高通量测序两种分子生物学分析方法研究油藏产出液中的菌群结构。在C6-15样品中，水相中的古菌种类主要是Methanobacteriaceae(78.1％)和Methanococcaceae(20.2％)，而油相中主要的古菌种类是Methanobacteriaceae(53.2％)和Archaeoglobaceae(46.8％)。在CN13-13样品中，油相和水相中的优势菌均为Archaeoglobaceae。C6-15样品中油相和水相的细菌组成表现出显著差异，水相中99.8％的细菌归属于Campylobacterales，油相中96.1％的细菌序列属于Pseudomonadales。而CN13-13样品水相中所有的细菌序列都归属于Pseudomonadales，油相中的细菌主要归属为Actinomycetales(22.4％)和Syntrophobacterales(14.9％)。结果表明油藏环境中的古菌以CO2还原型的Methanococcaceae和Methanobacteriaceae为主，具备将CO2转化为CH4的能力，且水相和油相中的微生物组成显示出明显差异。通过对油相和水相中微生物组成的分析可以更全面的了解油藏环境中的菌群结构以及CO2生物转化为CH4的能力。 利用油藏产出液作为接种液，以甲酸作为底物，分别构建0、30、60、90mM13C标记的碳酸氢盐浓度条件下的培养体系。经过180d的培养，体系中的甲酸全部消耗，CH4产量约为136μmol，CH4的生物转化速率为19.6μmol·d-1·L-1，产生的CH4中大部分的组分为13C标记的13CH4(51.6％-67.6％)。同时体系中检测到了H2的产生，没有检测到乙酸。利用16S rRNA基因克隆文库的方法检测到古菌中的优势菌由接种样品中的Methanosarcinales(68.7％)变为培养样品中的Methanobacteriales(72.4％-83.8％)，细菌中的优势菌为Thermodesulfovibrio。结果表明Thermodesulfovibrio和Methanobacteriales共同作用，通过共生甲酸氧化结合CO2还原产CH4过程和甲酸直接产CH4过程完成了体系中CO2生物转化为CH4的过程。 以油藏产出液为接种物，乙醇作为底物，分别构建0、30、60、90mM13C标记的碳酸氢盐浓度条件下的培养体系。结果表明碳酸氢盐的加入是反应体系中产生CH4的关键因素。经过230d的培养，共有1.2、327.1、308.1和204.1μmol的CH4分别在S0、S30、S60和S90样品中积累，分别占CH4理论产量的0.4％、57.9％、56.7％、46.8％，CH4的产生速率分别为0.2、43.1、41.1和26.8μmol·d-1·L-1。体系中大部分的CH4(61.5％-80.2％)和CO2(62.7％-90.2％)都带有标记。利用16S rRNA基因克隆文库的方法检测到古菌中的优势菌由接种样品中的Methanosarcinales(68.7％)变为培养样品中的Methanobacteriales(70.8％-88.6％)，细菌优势菌由接种液和未加入碳酸氢盐的样品中的Thermodesulfovibrio（52.1％和87.5％）变化为加入碳酸氢盐的样品中的Synergistetes(72.2％-92.2％)。结果表明Synergistetes和Methanobacteriales可以通过乙醇转化为CH4和乙酸，连接乙酸共生氧化和CO2还原产CH4过程产生CH4，或通过乙醇产生H2和乙酸，连接乙酸共生氧化和CO2还原产CH4过程产生CH4。 以油藏作为天然的生物地质反应器，分析营养物质注入过程油藏微生物的响应。PCR-DGGE和定量PCR的结果表明，细菌菌群由营养注入前的Comamonas为主导，变为Pseudomonas和随后的Acinetobacter。古菌菌群中Methanosaetaceae在营养注入前的样品中丰度最高，在营养注入之后的样品中丰度略有降低。Methanobacteriales和Methanomicrob iales在营养注入之后的样品中丰度明显增高。营养注入过程的优势古菌由乙酸营养型的产CH4菌Methanosaeta向CO2还原型的产CH4菌Methanobacteriales和Methanomicrobiales转变。mcrA克隆文库表明营养注入过程中的优势菌由Methanosaetaceae转变为Methanobacteriales和Methanomicrobiales，与菌群分析结果相符。fihfs的序列分析表明，Firmicutes（厚壁菌门）在S1(64.0％)和S4(71.1％)样品中占优势地位，而S2(56.6％)和S3(90.0％)中的优势菌为Proteobacteria（变形菌门）利用气相色谱对油藏环境中气体组成进行检测，发现气体中CH4所占比例增高。上述结果表明营养注入激活了油藏内源的CO2还原型产CH4菌。 本研究发现油藏水相和油相中的微生物组成显示出明显差异，且具有将CO2还原为CH4的能力。解析了甲酸和乙醇分别做底物条件下的产CH4途径和CO2生物转化潜力。发现营养注入激活了油藏内源的CO2还原型产CH4菌，为更好的利用油藏环境中的微生物资源探究油藏CO2生物转化为CH4提供了理论依据。