微生物采油技術(shù)的一個突出問題是稠油較難被微生物降解，這與其組分中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量相對較高有關(guān)。因此，篩選出能高效降解原油中重?zé)N部分的菌株對提高稠油采收率具有重要的意義[1～4]。

作者以菲為碳源篩選重質(zhì)烴降解菌，通過生長代謝實驗優(yōu)化其生長條件，并進行巖心模擬驅(qū)油實驗以評價其驅(qū)油效果。

1 實驗

1.1 菌株及培養(yǎng)基

菌株分離自新疆六中區(qū)稠油油井T6191的油水樣品，富集培養(yǎng)液的碳源為濃度5 mg·mL-1的菲的乙醇溶液。

無機鹽培養(yǎng)基(g·L-1):K2HPO41.0，NaH2PO41.0，MgSO4·7H2O 0.2，CaSO40.1，F(xiàn)eCl30.05，MnSO40.02，(NH4)2SO40.5，pH值7.0，121℃滅菌25 min。

1.2 菌種的富集分離及鑒定

用裝有150 mL無機鹽培養(yǎng)基的搖瓶接種2.5 g原油樣品，在30℃、160 r·min-1下?lián)u床培養(yǎng)48 h，然后接種于含有菲作碳源的無機鹽培養(yǎng)基中進行富集培養(yǎng)，每輪富集培養(yǎng)7 d，共進行9輪次。之后將富集液進行平板涂布(所用培養(yǎng)基為添加2%瓊脂的無機鹽培養(yǎng)基，并噴涂有一層菲的乙醇溶液，待乙醇揮發(fā)完全即可進行涂布)。置于30℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)12 h，觀察菌的生長狀況，挑取形態(tài)顏色有差異的菌轉(zhuǎn)接入牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基中，進一步分離并做斜面和甘油管保存。

將分離得到的菌株進行革蘭氏染色，并用顯微鏡觀察，然后進行透射電鏡分析。

1.3 菌株Z-3生長條件優(yōu)化

用尤尼柯UV-2102C型紫外可見分光光度計測定菌株Z-3的OD值，繪制其生長曲線。測定菌株在不同礦化度、不同pH值的培養(yǎng)基以及不同溫度下培養(yǎng)36 h的生長狀況，以確定菌株Z-3的較佳生長條件。

1.4 降解菲及原油

通過對菲溶液及原油的降解以評價菌株Z-3降解性能。

對降解前后的菲和原油進行形態(tài)觀察，用石油醚萃取微生物作用后原油，將萃取液置于35℃烘箱中使石油醚揮發(fā)完全，稱量剩余油質(zhì)量,計算降解率。

1.5 模擬驅(qū)油

使用模擬驅(qū)油裝置檢驗菌株對原油的驅(qū)替效果，預(yù)測其在油藏環(huán)境中的表現(xiàn)[5,6]。巖心驅(qū)替裝置如圖1所示，所用巖心為人造巖心。

圖1中手動增壓泵可以提供高達40 MPa的壓力，以模擬儲層內(nèi)高壓環(huán)境。巖心在巖心夾持器內(nèi)飽和原油，水驅(qū)后注入菌液，然后關(guān)閉夾持器兩端，待微生物充分作用后開啟，用水驅(qū)替，測量驅(qū)替出原油量，計算微生物所提高的采收率。

1.手動增壓泵 2.巖心夾持器 3.壓力表 4.六通閥 5.三通閥 6.中間容器 7.精密平流泵 8.注入液 9.量筒

2 結(jié)果與討論

2.1 菌株的篩選結(jié)果

經(jīng)富集分離共獲得三株菌對菲具有較好的降解效果，經(jīng)原油降解實驗發(fā)現(xiàn)，菌株Z-3具有突出的效果，考慮到在油田應(yīng)用的可能，選取Z-3作為進一步實驗的菌種。

經(jīng)平板分離觀察，菌株Z-3顯淺黃色，表面較為干燥。進行革蘭氏染色和顯微鏡觀察，Z-3為革蘭氏陰性菌，短桿狀。經(jīng)FEI QUANTA 200型掃描電鏡和JEM-1400型透射電鏡[7]觀察，Z-3為短桿狀，長約1.2 μm，寬約0.55 μm，一端有極生單根鞭毛，表面較為粗糙(圖2)。

考慮到儲層處儲集巖較低的滲透率，短桿菌在此環(huán)境下更易適應(yīng)此地層巖石細(xì)微的孔隙結(jié)構(gòu)，短桿狀也增加了它的比表面積，使其更容易與原油作用而利用原油作為碳源和能量來源。

圖2 菌株Z-3的掃描電鏡(a)和透射電鏡(b)照片(×50000)

2.2 菌株Z-3的生長曲線

菌株Z-3在溫度30℃、170 r·min-1的搖床內(nèi)培養(yǎng)，在600 nm處測定OD值，每12 h測一次，其生長曲線見圖3。

圖3 菌株Z-3的生長曲線

從圖3可以看出，菌株Z-3在接種后不久即進入對數(shù)生長期，36 h左右進入平穩(wěn)期。

2.3 菌株Z-3生長條件的優(yōu)化

菌株Z-3在不同的培養(yǎng)條件(溫度、pH值、 礦化度)下培養(yǎng)36 h，測定OD值，結(jié)果見表1。

表1 不同培養(yǎng)條件下菌株Z-3的OD值

由表1可以看出,菌株Z-3的較佳生長溫度為25℃，隨著溫度的升高其菌濃明顯降低，說明溫度是影響菌株Z-3的一個重要因素。其較適生長溫度與該油藏儲層溫度相符，說明此菌經(jīng)過年代久遠(yuǎn)隨地質(zhì)條件的演化已成功適應(yīng)該油藏環(huán)境，這也為其應(yīng)用于油田提供了一定的保證。

由表1還可看出，菌株Z-3在微酸性環(huán)境中生長良好，這可能與原油中含有一定量酸性化合物有關(guān)，總體來說菌株Z-3的pH值適應(yīng)范圍很廣，在pH值4.5～9.0范圍內(nèi)均可較好地生長。在pH值為6.0時，菌株Z-3生長最好。

由表1還可看出，菌株Z-3在較低礦化度下生長較好，因此菌株Z-3更適宜于低礦化度的油藏環(huán)境。

2.4 菲及原油的降解效果

菲經(jīng)菌株Z-3降解后由原來乳白色的乳狀液變得較澄清，并在實驗結(jié)束后觀察到死亡的菌體層狀聚集，表明作為碳源的菲已基本耗盡。

接種菌株Z-3的原油樣品培養(yǎng)3 d后乳化效果明顯，在搖瓶內(nèi)液面上形成均勻分散狀態(tài)，原油的降解率達到40%。

2.5 模擬驅(qū)油效果

巖心模擬驅(qū)油實驗平行進行兩塊巖心，結(jié)果見表2。巖心夾持器環(huán)壓設(shè)定為8 MPa，基本上達到了中淺井地層壓力。

表2 巖心模擬驅(qū)油實驗結(jié)果

由表2可知，菌株Z-3能提高采收率12%～18%。

3 結(jié)論

從原油樣品中分離得到的本源菌Z-3對重?zé)N具有明顯的降解效果，該菌生長速度很快，在36 h內(nèi)即可進入生長平穩(wěn)期。其生長對環(huán)境的要求并不苛刻，在較寬的pH值范圍內(nèi)均可生長，溫度范圍也較寬泛，尤其適用于低溫油藏。菌株Z-3優(yōu)化的生長條件為：生長溫度25℃、礦化度5000×10-6、pH值6.0。驅(qū)油實驗表明，該菌能提高采收率12%～18%，能快速降解原油，原油降解率達到40%，表明菌株Z-3在提高原油采收率、原油污染環(huán)境的生物修復(fù)方面具有良好的應(yīng)用前景。

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