本發(fā)明屬于采油技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硫酸鹽還原菌激活劑及其在微生物采油中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

硫酸鹽還原菌(SRB)廣泛的存在于油藏中，根據(jù)不同的代謝生理特征，硫酸鹽還原菌可大致分為兩大類：異化硫還原菌會(huì)和異化硫酸鹽還原菌。硫酸鹽還原菌普遍存在于油田作業(yè)中，并且大量繁殖，給油田的回注水系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的危害，是導(dǎo)致油田管線腐蝕的主要原因之一。但另一方面，硫酸鹽還原菌能夠降解重組分烷烴，改善原油品質(zhì)，從而降低原油黏度。硫酸鹽還原菌的代謝產(chǎn)物，如有機(jī)酸、醇及生物氣(H₂S)可以溶于原油，改善原油的流動(dòng)性。因此，如能善加利用、變廢為寶，可以為提高原油采收率做出重大貢獻(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種硫酸鹽還原菌激活劑。

本發(fā)明的另一目的是提供一種由上述硫酸鹽還原菌激活劑制成的硫酸鹽還原菌凍干粉。

本發(fā)明的又一目的是提供利用上述硫酸鹽還原菌凍干粉進(jìn)行微生物采油的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種硫酸鹽還原菌激活劑，其中，以質(zhì)量/體積比計(jì)(W/V)，每升硫酸鹽還原菌激活劑包括以下組分：

0.3-0.8％糖蜜、0.3-0.5％酵母粉、0.2-0.4％蛋白胨、0.1-0.2％吐溫80、0.3-0.5％K₂HPO₄、0.1-0.2％NaCl、0.2-0.3％MgSO₄、0.008-0.15％FeCl₃以及余量的水。

在上述硫酸鹽還原菌激活劑中，優(yōu)選地，以質(zhì)量/體積比計(jì)，每升硫酸鹽還原菌激活劑包括以下組分：0.5-0.7％糖蜜、0.3-0.4％酵母粉、0.2-0.4％蛋白胨、0.1-0.2％吐溫80、0.3-0.5％K₂HPO₄、0.1-0.2％NaCl、0.25-0.3％MgSO₄、0.05-0.15％FeCl₃以及余量的水。

在上述硫酸鹽還原菌激活劑中，優(yōu)選地，以質(zhì)量/體積比計(jì)，每升硫酸鹽還原菌激活劑包括以下組分：0.6％糖蜜、0.4％酵母粉、0.2％蛋白胨、0.2％吐溫80、0.5％K₂HPO₄、0.2％NaCl、0.2％MgSO₄、0.10％FeCl₃以及余量的水。

本發(fā)明提供的硫酸鹽還原菌激活劑中，由于合適配比的SO₄^2-與Fe³⁺的配合使用，從而使得硫酸鹽還原菌的生化活性可被快速地、大幅度地激發(fā)。目前，硫酸鹽還原菌是被當(dāng)作腐蝕管道、造成污染的有害菌進(jìn)行研究，且Fe³⁺常被用作硫酸鹽還原菌出現(xiàn)的指示劑使用。而本申請將硫酸鹽還原菌作為一種有益菌加以利用，并在驅(qū)油應(yīng)用研究中發(fā)現(xiàn)了Fe³⁺與SO₄^2-在合適的配比條件下，具有快速提升硫酸鹽還原菌生化活性的作用，從而實(shí)現(xiàn)了對硫酸鹽還原菌的快速激活和定向激活。在此基礎(chǔ)上，激活劑配方以糖蜜和蛋白胨為微生物提供生長所必須的碳源和有機(jī)營養(yǎng)物；發(fā)酵粉作為硫酸鹽還原菌的促發(fā)劑；K⁺、Na⁺、Mg²⁺離子用于平衡微生物細(xì)胞內(nèi)外胞液的滲透壓；PO₄^-、Cl^-用于維持生化活性；吐溫80與上述各離子的配合使用，可以最大限度的保存硫酸鹽還原菌經(jīng)極度低溫環(huán)境處理后的活性。

另外，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了針對上述硫酸鹽還原菌激活劑進(jìn)行性能評價(jià)方法，該方法從終端菌濃、生長速率、富集前后pH的變化、硫酸根還原速率以及凍干損傷度方面整體評價(jià)其性能。其中，終端菌濃、生長速率、富集前后pH的變化表征了硫酸鹽還原菌的生理活性，硫酸根還原速率表征了硫酸鹽還原菌的生化活性，凍干損傷度(制成凍干粉后，測試復(fù)活程度)為硫酸鹽還原菌的應(yīng)用提供了保障。

本發(fā)明提供的硫酸鹽還原菌激活劑由于激活性能優(yōu)異，與常規(guī)的激活劑相比，將激活周期從25-30天縮短至10-15天，而且大大提高了生化活性(在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式中，與常規(guī)配方培養(yǎng)后的硫酸鹽還原菌相比，其生化活性高出了31％)。

本發(fā)明還提供了一種硫酸鹽還原菌凍干粉，其中，該硫酸鹽還原菌凍干粉是通過以下步驟制備的：

(1)使用上述硫酸鹽還原菌激活劑對硫酸鹽還原菌進(jìn)行富集培養(yǎng)，得到硫酸鹽還原菌菌液；

(2)提取所述硫酸鹽還原菌菌液中的硫酸鹽還原菌細(xì)胞，然后將所述硫酸鹽還原菌細(xì)胞加入去離子水中，得到硫酸鹽還原菌懸濁液；

(3)硫酸鹽還原菌懸濁液經(jīng)冷凍、低溫干燥后，得到所述硫酸鹽還原菌凍干粉。

在上述一種硫酸鹽還原菌凍干粉中，優(yōu)選地，在上述步驟(1)中，進(jìn)行富集培養(yǎng)的時(shí)間為10-15天。一般情況下，經(jīng)過10-15天的富集培養(yǎng)，OD_600nm基本在1.2-1.8，可處于最佳狀態(tài)。

在上述一種硫酸鹽還原菌凍干粉中，優(yōu)選地，在上述步驟(3)中，所述冷凍的條件為：-80℃至-95℃下，冷凍24-70小時(shí)；優(yōu)選為-86℃下，冷凍48小時(shí)。

在上述一種硫酸鹽還原菌凍干粉中，優(yōu)選地，在上述步驟(3)中，所述低溫干燥的條件為：-18℃至-20℃低溫干燥18-30小時(shí)。

將硫酸鹽還原菌制成凍干粉后，大大提高了實(shí)用性，在儲(chǔ)存時(shí)間和運(yùn)輸條件上都具備了實(shí)際應(yīng)用的條件。

本發(fā)明還提供了一種使用上述的硫酸鹽還原菌凍干粉進(jìn)行微生物采油的方法，該方法包括以下步驟：

(1)將硫酸鹽還原菌凍干粉與水混合后注入目標(biāo)油藏；

(2)向油藏注入復(fù)活液使硫酸鹽還原菌凍干粉在油藏內(nèi)恢復(fù)生化活性，從而實(shí)現(xiàn)微生物采油。

在上述使用硫酸鹽還原菌凍干粉進(jìn)行微生物采油的方法中，優(yōu)選地，所述復(fù)活液包括以下組分：

每升復(fù)活液包括：0.5-0.75g K₂HPO₄、0.5-0.75g KH₂PO₄、0.6-0.8g MgSO₄·7H₂O、0.65-0.85g NH₄NO₃、1.0-1.5g NaCl、0.002-0.003g Fe₂(SO₄)₃·3H₂O、0.005-0.007g ZnCl₂、0.0005-0.0006g MnSO₄·H₂O、0.002-0.003g CuCl₂、8-12g蛋白胨以及余量的水。

在上述使用硫酸鹽還原菌凍干粉進(jìn)行微生物采油的方法中，優(yōu)選地，所述復(fù)活液包括以下組分：

0.65-0.75g K₂HPO₄、0.65-0.75g KH₂PO₄、0.65-0.75g MgSO₄·7H₂O、0.65-0.75g NH₄NO₃、1.0-1.2g NaCl、0.0025-0.003g Fe₂(SO₄)₃·3H₂O、0.005-0.007g ZnCl₂、0.0005-0.0006g MnSO₄·H₂O、0.002-0.003g CuCl₂、9-11g蛋白胨以及余量的水。

為了實(shí)現(xiàn)硫酸鹽還原菌在微生物采油中的應(yīng)用，本發(fā)明提出了以下解決方案：先將硫酸鹽還原菌制成凍干粉，使硫酸鹽還原菌在瞬間喪失一切生理及生化活性，并進(jìn)入休眠狀態(tài)；然后將暫時(shí)失活的硫酸鹽還原菌補(bǔ)水后先注入目標(biāo)油藏，從而避免對管道的腐蝕；最后將復(fù)活液注入油藏，使硫酸鹽還原菌在油藏內(nèi)恢復(fù)活性進(jìn)行驅(qū)油。雖然將微生物制成凍干粉使其暫時(shí)失活是本領(lǐng)域的常用手段，但是，凍干過程中往往會(huì)對細(xì)胞造成損傷，因此，用于富集培養(yǎng)硫酸鹽還原菌的配方就特別重要，不僅要求具有良好的激活性能，而且要求能夠起到減少凍干損傷的作用。而本發(fā)明提供的硫酸鹽還原菌激活劑克服了上述難題，使得硫酸鹽還原菌在實(shí)際驅(qū)油中的應(yīng)用變成了可能。進(jìn)一步的，本發(fā)明提供的復(fù)活液具有良好的復(fù)活效果，主要也是利用了Fe³⁺和SO₄^2-的配合作用，在此基礎(chǔ)上，復(fù)活液的配方中通過K₂HPO₄和KH₂PO₄穩(wěn)定整個(gè)復(fù)活液體系的pH值；通過適宜配比的Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、NH₄⁺為硫酸鹽還原菌提供稀有養(yǎng)料，促進(jìn)氨基酸和生物酶的合成；并通過蛋白胨用于加速復(fù)活提供必須的蛋白質(zhì)。

綜上所述，本發(fā)明提供的方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明提供的硫酸鹽還原菌激活劑將硫酸鹽還原菌的激活周期由常規(guī)的25-30天縮短至10-15天，而且還大大提高了生化活性；

(2)本發(fā)明提供的硫酸鹽還原菌激活劑可以有效的減少硫酸鹽還原菌在冷凍干燥實(shí)驗(yàn)操作過程中的損傷，可極大地增強(qiáng)復(fù)活后的幸存率；

(3)硫酸鹽還原菌凍干粉不經(jīng)復(fù)活操作無生化活性，因此，具有很強(qiáng)的指向性；

(4)使用本發(fā)明提供的復(fù)活液，可以使硫酸鹽還原菌凍干粉在較短的時(shí)間內(nèi)(一般為24-48小時(shí))即可完成復(fù)活，并且使功能菌激活具備了第一無二的定向性；

(5)本發(fā)明提供的方法成功的實(shí)現(xiàn)了硫酸鹽還原菌無腐蝕性的高效驅(qū)油應(yīng)用。

附圖說明

圖1為測試?yán)?中不同激活劑下硫酸鹽還原菌的生長速率對比圖；

圖2為測試?yán)?中不同激活劑下硫酸鹽還原菌的終端菌濃及復(fù)活前后pH的變化對比圖；

圖3為測試?yán)?中不同激活劑下硫酸鹽還原菌的生化活性對比圖；

圖4為測試?yán)?中新鮮硫酸鹽還原菌菌液的驅(qū)油實(shí)驗(yàn)的測試結(jié)果圖；

圖5為測試?yán)?中保存一個(gè)月的硫酸鹽還原菌凍干粉的驅(qū)油實(shí)驗(yàn)的測試結(jié)果圖；

圖6為測試?yán)?中未復(fù)活的硫酸鹽還原菌凍干粉的驅(qū)油實(shí)驗(yàn)的測試結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。

實(shí)施例1

本實(shí)施了提供了一種硫酸鹽還原菌激活劑(配方1)，其中，以質(zhì)量/體積比計(jì)，每升硫酸鹽還原菌激活劑包括以下組分：

0.6％糖蜜、0.4％酵母粉、0.2％蛋白胨、0.2％吐溫80、0.5％K₂HPO₄、0.2％NaCl、0.2％MgSO₄、0.10％FeCl₃以及余量的水。

測試?yán)?

本測試?yán)峁┝藢?shí)施例1制備的硫酸鹽還原菌激活劑的性能測試實(shí)驗(yàn)，并且用四個(gè)對比配方進(jìn)行了性能對比，具體如下：

四個(gè)對比配方：

①傳統(tǒng)配方，國際通用ATCC 1249培養(yǎng)基(1L配方：乳酸鈉8.75g，酵母粉2.5g，余量水)；

②配方2，與實(shí)施例1中的配方1相比無Fe³⁺(即不添加FeCl₃)；

③配方3，與實(shí)施例1中的配方1相比無SO₄^2-(即不添加MgSO₄)；

④配方4，與實(shí)施例1中的配方1相比無Fe³⁺和SO₄^2-。

(1)從生物活性角度進(jìn)行評價(jià)

從終端菌濃、生長速率及pH變化考察硫酸鹽還原菌的生物活性，測試結(jié)果見圖1和圖2。

(2)從生化活性角度進(jìn)行評價(jià)

從SO₄^2-還原速率考察硫酸鹽還原菌的生化活性，測試結(jié)果見圖3。

具體分析如下：

(1)根據(jù)圖1的生長速率效果可知，配方1、配方2和配方3均展現(xiàn)出了較快的生長速率；其中配方1在發(fā)酵配方4天后，硫酸鹽還原菌菌株展現(xiàn)出了最快的生長速率，在10天內(nèi)即進(jìn)入了完全激活狀態(tài)。相比較，在配方中缺少Fe³⁺(配方2)或SO₄^2-(配方3)時(shí)，硫酸鹽還原菌的生長速率都有一定程度的減弱。當(dāng)二者均缺乏(配方4)時(shí)，硫酸鹽還原菌的生長速率被極大的削弱。目前國際通用的硫酸鹽還原菌傳統(tǒng)培養(yǎng)配方ATCC 1249培養(yǎng)基在第十天的激活狀態(tài)僅僅相當(dāng)于本配方在第二天激活程度。通過圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，配方1在十天內(nèi)展現(xiàn)了最佳的終端菌濃和最小程度的pH變化。因此，使用實(shí)施例1制得的配方1，不但將硫酸鹽還原菌的激活周期從常規(guī)的25-30天(使用ATCC 1249培養(yǎng)基)大大縮短至10-12天，同時(shí)保證了最佳的激活狀態(tài)(終端菌濃)和持續(xù)的激活能力(pH變化范圍)。

(2)根據(jù)圖3結(jié)果可知，使用配方1時(shí)，硫酸鹽還原菌在單位時(shí)間內(nèi)還原SO₄^2-(生化活性)的能力最強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他配方(圖3)。當(dāng)Fe³⁺或SO₄^2-不存在時(shí)，硫酸鹽還原菌的生化活性均受到一定程度的抑制。相比較而言，F(xiàn)e³⁺對硫酸鹽還原菌生化活性的影響較大。當(dāng)二者均缺乏時(shí)，硫酸鹽還原菌的生化活性被抑制明顯，僅僅略高于(其他無機(jī)離子的存在有限度地提高了生化活性)傳統(tǒng)配方。

實(shí)施例2

本實(shí)施提供了一種硫酸鹽還原菌凍干粉，具體制備步驟如下：

a.將硫酸鹽還原菌菌株采用實(shí)施例1制得的配方1進(jìn)行富集培養(yǎng)，在13天培養(yǎng)到最佳狀態(tài)(通過OD_600nm檢測處于1.2-1.8之間)；然后提取細(xì)胞，并與水制成懸濁液；

b.將上述懸濁液放入-86℃冰箱，超低溫冷凍超過48小時(shí)；

c.將冷凍的細(xì)胞放入Labconco冷凍干燥儀，低溫干燥18-24小時(shí)，得到硫酸鹽還原菌凍干粉。

測試?yán)?

本測試?yán)峁┝松鲜隽蛩猁}還原菌凍干粉的凍干損傷度測試實(shí)驗(yàn)，具體為：

將實(shí)施例2制得的硫酸鹽還原菌凍干粉第一時(shí)間進(jìn)行復(fù)活操作(不經(jīng)保存，冷干操作后立即加入傳統(tǒng)復(fù)活液(配方：0.05M PO₄^-/0.1M Cl^-)，進(jìn)行常規(guī)復(fù)活操作，并評價(jià)復(fù)活后硫酸鹽還原菌細(xì)胞的幸存率。經(jīng)測試，硫酸鹽還原菌細(xì)胞的幸存率達(dá)到了87％以上。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了硫酸鹽還原菌的室內(nèi)驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，具體如下：

(1)硫酸鹽還原菌的驅(qū)油能力

為了證實(shí)硫酸鹽還原菌的驅(qū)油能力，先進(jìn)行注入鮮菌的驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，具體步驟為：

a.將硫酸鹽還原菌菌種用ATCC 1249培養(yǎng)基培養(yǎng)28天左右，然后加入消毒后的去離子水充分的混合成細(xì)菌懸濁液；

b將細(xì)菌懸濁液注入水驅(qū)后的巖心中，靜態(tài)復(fù)活48小時(shí)；

c.進(jìn)行后水驅(qū)實(shí)驗(yàn)。

經(jīng)測試，將經(jīng)過富集培養(yǎng)的硫酸鹽還原菌的鮮活菌液注入0.5PV(0.5個(gè)巖心的空隙體積)后，在水驅(qū)的基礎(chǔ)上可提高采收率11.78％，采收率提高幅度非常明顯(測試結(jié)果如圖4所示)。根據(jù)國外已經(jīng)公開發(fā)表的研究顯示，Pseudomonas spp(假單胞菌種)曾被用于室內(nèi)驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。其最好的效果是在注入量達(dá)到3.5個(gè)PV時(shí)(注入體積達(dá)到本技術(shù)的三倍)，提高采收率僅僅5-10％。這個(gè)結(jié)果說明了硫酸鹽還原菌具備強(qiáng)大的驅(qū)油潛力。

(2)硫酸鹽還原菌凍干粉的驅(qū)油效果

采用實(shí)施例2中的硫酸鹽還原菌凍干粉(保存一個(gè)月后的凍干粉)進(jìn)行驅(qū)油。具體步驟為：

a.將實(shí)施例1中保存了一個(gè)月的硫酸鹽還原菌凍干粉加入消毒后的去離子水充分的混合成細(xì)菌懸濁液；

b將細(xì)菌懸濁液注入水驅(qū)后的巖心中，隨后注入復(fù)活液靜態(tài)復(fù)活30小時(shí)(每升復(fù)活液加入8-10％(以質(zhì)量/體積比計(jì))的硫酸鹽還原菌凍干粉)；復(fù)活液的組成為：每升復(fù)活液含有0.7g K₂HPO₄、0.7g KH₂PO₄、0.7g MgSO₄·7H₂O、0.7g NH₄NO₃、1.0g NaCl、0.003g Fe₂(SO₄)₃·3H₂O、0.006g ZnCl₂、0.0006g MnSO₄·H₂O、0.002g CuCl₂、10g蛋白胨以及余量的水；

c.進(jìn)行后水驅(qū)實(shí)驗(yàn)。

測試結(jié)果顯示：保存超過1個(gè)月的硫酸鹽還原菌凍干粉經(jīng)30個(gè)小時(shí)的復(fù)活后，在同等條件下(0.5PV注入量)，依然可以在水驅(qū)基礎(chǔ)上提高采收率7.5％左右(如圖5所示)。這個(gè)結(jié)果雖然低于鮮活菌液，但明顯由于大多數(shù)采油微生物。并且硫酸鹽還原菌凍干粉在使用時(shí)只需要24-48小時(shí)的復(fù)活時(shí)間，而不需要像鮮活菌液一樣進(jìn)行25-30天的培養(yǎng)富集。極大的縮短了功能菌的激活周期，便利了功能菌的應(yīng)用。

(3)不經(jīng)復(fù)活的對比實(shí)驗(yàn)

作為對比，使用不經(jīng)復(fù)活的硫酸鹽還原菌凍干粉進(jìn)行驅(qū)油(不使用復(fù)活液復(fù)活)，實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果如圖6結(jié)果所示：在水驅(qū)的基礎(chǔ)上，采油效率沒有明顯的提高(僅提高0.6％)。該結(jié)果說明，硫酸鹽還原菌凍干粉不經(jīng)復(fù)活操作，無法發(fā)揮特有的生理及生化活性。從而證明了本發(fā)明提供的利用硫酸鹽還原菌進(jìn)行驅(qū)油的整套工藝，具有優(yōu)良的指向性(最大程度發(fā)揮生化驅(qū)油活性)與定向性(定向快速復(fù)活功能菌)。