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油藏是一个环境相对极端的半封闭系统,经过多年注水开发,逐渐形成了特定的微生物群落。那么这些特殊的微生物群落是什么?有什么用?如何用?针对以上问题,本文对中低温油藏注采井中微生物群落分布、微生物营养需求和群落调控驱油技术进行了系统深入研究,重点解决了以下三个方面科学问题: (1)微生物群落在油田注采井组中的分布与演化规律 采用焦磷酸测序技术对处于同一油藏储层且具有较长井距(300m-425m)的一口注水井及其相应四口采油井中的微生物群落分布进行了深入分析。结果表明,井与井之间的微生物群落存在较大差异;注采井中共有微生物种群少,且在注水井中少量存在,在采油井中为优势类群。因此,在该油藏区块,大井距和储层的滤过效应可能是导致注入水中大部分微生物不能进入采油井的主要原因;种群类型和种群丰度上的差异决定了注采井微生物群落差异。 基于上述研究,继续选取处于多个储层且具有较短井距(100-150m)的注采井为研究对象,对注水井井口和井底返排液及其周边采油井中的微生物群落进行Miseq测序。结果表明,微生物群落组成在注水井井口位置基本保持不变;注入水进入注水井井底和周边采油井时,微生物群落组成发生明显变化;然而,注入水中的大部分微生物类群均出现在了周边采油井中。因此,相对于种群类型,种群丰度差异是造成该油藏注采井微生物群落差异的主要原因。 以上数据表明,井距和水中溶解氧是决定微生物群落在油藏注采井中分布差异的主要因素。 (2)油藏典型表面活性剂产生菌碳源需求与对原油的乳化降解 对油藏常见表面活性剂产生菌在不同碳源下的生长和表面活性剂的产生能力进行了测定。结果表明,铜绿假单胞菌产表面活性剂的最适碳源为葡萄糖、豆油和甘油;红球菌产表面活性剂的最适碳源为豆油和烷烃类;枯草芽孢杆菌产表面活性剂的最适碳源为葡萄糖、糖蜜、玉米浆、甘油和豆油;迪茨氏菌产表面活性剂最适碳源为玉米浆、甘油、豆油和烷烃类。 对迪茨氏菌ZQ-4在不同氧气供给条件下对原油的乳化和降解进行了深入分析。在氧气供给充足的情况下,ZQ-4将原油乳化成细小的油滴,但饱和烃组分发生严重降解;在限氧条件下,原油被乳化成相对细小的油滴颗粒,此时原油降解大幅度降低;在无氧条件下,原油乳化和降解不显著。 (3)室内实验与矿场试验相结合,探索油藏微生物群落调控驱油规律 从碳源、氮源、磷源、氧气含量、微生物激活、原油乳化和降解等角度,对有机营养、无机营养盐和氧气在油藏微生物激活过着中的作用和相互关系进行了比较分析。糖蜜组分的添加能够加速微生物生长代谢,改善有氧阶段原油乳化效果,同时促进发酵性细菌大量产生气体。由于糖蜜是酸性物质,在添加糖蜜的激活体系中,需要添加缓冲盐去改善激活体系的酸碱环境。硝酸盐能够有效抑制硫酸盐还原菌的生长繁殖。充足的氧气供给有利于微生物迅速生长和原油乳化,同时也会造成饱和烃的严重生物降解。因此,对氧气供给、微生物生长、原油乳化和降解间关系研究是微生物采油技术开发有待解决的问题。 对克拉玛依油田六中区克下组低温油藏微生物激活前后菌群变化、原油乳化和生物气的生成进行了深入分析。结果表明,烃降解菌、硝酸盐还原菌、硫酸盐还原菌和产甲烷菌广泛存在于该低温油藏中。原油乳化和大量生物气生成是该低温油藏微生物激活过程中的主要现象。 对克拉玛依油田六中区克下组低温油藏微生物驱油过程中的菌群丰度、组成与增油之间的关系进行了深入分析。结果表明,微生物群落受营养剂和油藏储层特性等多方面因素影响,然而营养剂注入导致的微生物种群尤其是烃氧化菌的数量提升和种群变化是启动微生物驱油的基础环节;而微生物及其代谢产物导致的原油乳化和产液剖面的变化是微生物采油的主要途径。