利用微生物技術提高石油采收率(MEOR)在近十年來取得了很大進展,是極具開發潛力的三次采油技術之一。該技術是利用微生物對原油的乳化降解作用,使其在生長過程中分解少量原油,產生表面活性劑、有機酸及氣體等代謝產物。這些代謝產物均可影響原油的物理化學性質,降低原油粘度,減小油/巖及油/水接觸面的表面張力,并可通過清除油藏孔隙喉道的瀝青質和結垢堵塞物增大油藏有效滲透率,改善原油的流動性,使原油從油藏中采出^[1,2]。本文主要報道PseudomonasGD-23在缺氧條件下對原油的乳化降解作用。

本實驗所用菌種GD-23分離自大港油田,它能以液體石蠟、固體石蠟、膠質瀝青及原油烴為碳源,屬兼性厭氧菌,經初步鑒定為假單胞菌屬(Pseudomonassp。),原油由大港油田提供。

培養基及培養條件液蠟種子培養基(g/L):NH₄NO₃2.5, K₂HPO₄0.6, MgSO₄·7H₂O0.25, NaCl0.35, 酵母粉0.5,液體石蠟(或原油)20, pH7.2。250mL錐形瓶裝液蠟培養基100mL,121℃滅菌20min,接種量3%,150r/min旋轉搖床,37℃培養72h。

原油發酵培養基(g/L): NH₄Cl4.0,K₂HPO₄0.6, KH₂PO₄2.5, MgSO₄·7H₂O0.25, NaCl0.35,酵母膏0.05, 原油30,自來水配制,pH7.2~7.5。250mL錐形瓶裝培養基100mL,接入種子液5mL,密封瓶口,50℃油浴100r/min振蕩培養4d,觀察微生物對原油的乳化分散作用。

表面活性劑、總酸、表面張力測定

微生物作用原油后的乳化分散液,經過濾、離心,取上清液用硫酸-酚法測定表面活性劑含量^[3],用氫氧化物滴定法測總酸含量^[4];用JZHY-180界面張力儀測定表面張力。

粘度、凝固點、蠟和膠質瀝青含量的測定

250mL錐形瓶加原油40g,無機鹽培養基30mL,瓶口密封,置50℃油浴150r/min振動培養7d。瀝出液體,原油脫水48h,取脫水原油,用NDJ-79旋轉粘度計在750r/min,1#轉子,50℃測粘度;用玻璃套管法測凝固點,用氧化鋁吸附法測定蠟及膠質瀝青的含量^[5]。

產氣量測定

微生物作用原油的產氣量,是以原油為碳源,采用改進的杜氏管法,在密封缺氧條件下,置50℃恒溫油浴培養14d測定產氣量。

取微生物作用前后的脫水原油,用氣相色譜法進行原油組分分析。以姥鮫烷(Pr)/C₁₇、植烷(Ph)/C₁₈和(C₂₁+C₂₂)/(C₂₈+C₂₉)的峰面積比值來衡量原油組分的變化。

GD-23對原油和固體石蠟的乳化降解

GD-23菌株在以原油為碳源的搖瓶中,50℃密閉培養7d,原油完全被乳化分散于基質中,培養液呈黑褐色。該菌株作用原油后,可使原油產生乳化降解作用,粘度降低48%,凝固點下降3.5℃;原油的蠟和膠質瀝青含量均比菌作用前有所降低(表1)。這些變化均有助于改善原油的流動性。

GD-23菌株在以原油為碳源的礦質鹽培養基中培養3d,可產生一定量的表面活性劑、有機酸及氣體(表1)。這些代謝產物均可影響原油的物理化學性質,降低原油粘度,減小油/水接觸面的表面張力。

250mL錐形瓶加無機鹽培養基100mL,固體石蠟2g,滅菌后接入種子液10mL,瓶口密封,置50℃油浴搖床培養15d,每隔3d取樣一瓶。將蠟殼濾出,用清水漂洗后置45℃下烘干,用分析天平稱取重量,與零時樣品比較,計算固體石蠟的乳化降解率,并測定培養液的菌濃度。結果表明,GD-23菌株對固體石蠟具較強的乳化降解作用,石蠟的乳化降解率隨培養周期的延長和培養液濃度的增加而增強。培養液的菌濃度可達到1.84×10⁸個/mL,對石蠟的乳化降解率可達20%(表2)。微生物對石蠟的裂解作用,可減少石蠟在采油井眼附近的沉積,降低地層原油的流動阻力,有助于原油的采出。 

GD-23作用前后原油的全烴氣相色譜分析表明,正十七烷與姥鮫烷的峰面積比值(Pr/C₁₇)及正十八烷與植烷峰面積之比(Pr/C₁₇)均明顯增大(表1)。該比值的增高,說明該菌作用后,原油的正烷烴產生異構化,比值越大,轉為異構烷烴的量愈大,越易改善原油的流動性。經菌作用后的原油,輕質組分增多,重質組分減少,(C₂₁+C₂₂)/(C₂₈+C₂₉)的比值增高,原油組分主峰由C₂₄前移至C₂₀。說明原油經該菌處理,高碳數正烷烴組分產生了降解作用(圖1)。

在大港油田港西西區進行了微生物驅油礦場試驗,將該菌株的培養液注入油藏后具有明顯的增油降水效果,使產油井產量上升,含水量下降;原油粘度、含蠟量及含膠量均有降低;油井產出液中的菌濃度明顯增加^[7]。

參考文獻

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