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油藏是典型的极端环境,蕴含着独特的微生物资源。由于技术本身的局限性,采用传统的纯培养法只能对极少数可培养的微生物进行研究,因而导致对油藏内部微生物的群落结构不能全面的认识,最终限制了微生物采油技术的发展。分子生态学方法克服了纯培养的瓶颈,能够更全面的了解微生物群落和多态性,成为研究油藏微生物群落的重要手段。
本文采用扩增核糖体限制性酶切片段分析(Amplified rDNA restrictionanalysis,ARDRA)、肠杆菌基因间的重复共有序列分析(Enterobacterial repetitiveintergenic consensus analysis,ERIC)及核糖体基因间序列分析(Ribosomalintergenic spacer analysis,RISA)三种分子生态学方法对油藏微生物进行了多态性分析。对不同来源的九株产粘细菌的特征基因进行了分析,各菌株分别呈现出各自的特征性指纹图谱,由此建立了RISA结合ERIC-PCR方法快速鉴定微生物种属的分子生态学方法。该方法的建立为全面了解油藏微生物的系统信息及生态结构提供了必要地检测技术。
聚合物驱油技术是大庆油田目前采用的主要提高采收率的手段,但是聚驱后地层中仍剩余50%以上的原油无法开采,而内源微生物采油技术可以通过注入营养激活油藏内部的有益微生物,达到提高原油采收率的目的。实施内源微生物采油时,为加强其作用效果,首先应对油藏微生物群落结构有全面且深入的了解。本文通过构建16S rRNA基因克隆文库和PCR-DGGE两种方法对大庆油田采油一厂中新201区块的各注水井及采油井的微生物群落结构进行了研究。结果显示,该区块各采油井中的细菌的种类和数量均有较大差异,检测出的细菌主要为Pseudomonas、Acinetobacter以及Clostridium的烃降解细菌;而古菌的差异较小,各注水井和采油井的优势菌群均为广古菌门的Methanobacteria和Methanomicrobia以及少量的Crenarchaeota。该研究结果为微生物采油技术在大庆油田的矿场应用提供了清晰的生态学背景。
在了解油藏微生物群落结构的信息后,利用PCR-DGGE方法对油藏内源微生物在实验室条件下的选择性激活情况进行了检测。结果表明,不同营养条件会相应激活特定的内源微生物种类。低糖蜜浓度培养激活内源菌的数量较多,但功能微生物较少,而高浓度糖蜜浓度则相反。
采用PCR-DGGE方法还可对外源注入菌在油藏中的消长情况进行实时监测,指导油田生产。对辽河油田27-221井的原油产量和微生物变化的监控表明,原油采收率的提高与油藏内源和外源微生物群落的存在密切相关。注入外源菌初期,大量内源菌被激活,同时伴随着产油量的显著增加,日均达2吨左右,而该井在注入外源菌前的产油量几乎为零。外源菌在注入中后期才出现,之前可能由于不适应地层环境因而生长受到抑制,所以未检测到,这期间原油产量较初期有所下降,平均为0.8吨/天,推测是由于前期内源菌消耗了大量注入的营养,导致外源菌因营养不足而不能发挥其作用,因此应补注外源注入菌培养液或者营养,加强内外源微生物采油的效果。