貝萊斯芽孢桿菌B.velezensis B6生長曲線、驅(qū)油功能特性評(píng)價(jià)（二）
2.2菌株驅(qū)油功能特性評(píng)價(jià)
菌液具有較低的表面張力和較高的乳化能力能在提高原油采收率方面起著重要作用。如表1所示，菌株B6發(fā)酵上清液的表面張力(27.33 mN/m)顯著低于純水的表面張力(72.80 mN/m)，良好的表面活性劑能夠顯著降低表面張力，可以有效改變油、巖、水的界面狀態(tài)，有助于提高地層中油相的流動(dòng)性，從而提高驅(qū)油效率。將發(fā)酵上清液與液體石蠟混合后，EI24值為100.00%，具有優(yōu)良的乳化性能，并高于先前單菌或混合菌系的研究結(jié)果。如，Liu等測(cè)定的地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)L20發(fā)酵上清液的EI24值為62.00%，魏曉霞等測(cè)定了來源于青海油田的混合菌系QZ-10的EI24值為91.11%。因此，以上結(jié)果表明菌株B6產(chǎn)生的生物表面活性劑其性能更為突出，具有較高的應(yīng)用于微生物強(qiáng)化驅(qū)油的潛力。
圖2菌株B6在不同環(huán)境下的生長曲線分析A：pH.B：溫度.C：礦化度.D：培養(yǎng)基對(duì)菌株B6生長的影響
表1不同培養(yǎng)基中菌株B6的驅(qū)油性能評(píng)價(jià)
此外，經(jīng)菌株B6處理后，倒扣瓶法測(cè)得的其防蠟率均高于70.00%，在37℃條件下降黏率最高可達(dá)到97.20%(表1)。王衛(wèi)強(qiáng)等從石油污染土壤中分離篩選獲得的一株假單胞菌(Pseudomonas sp.)W12#，其防蠟率為34.66%，降黏率為63.75%，表明菌株B6在防蠟和降黏等方面一定程度上優(yōu)于先前的研究。此外，菌株B6使用發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)時(shí)，其乳化和降黏性能優(yōu)于改良LB培養(yǎng)基(表1)，表明大規(guī)模培養(yǎng)菌株B6時(shí)使用發(fā)酵培養(yǎng)基可能具有較好的驅(qū)油效果。綜上所述，B.velezensis B6的驅(qū)油性能不僅強(qiáng)于單菌而且優(yōu)于混合菌系，具有強(qiáng)化驅(qū)油的潛力，環(huán)境適應(yīng)性良好，可用于微生物單井吞吐和油井清防蠟作業(yè)。
2.3原油組分變化特征
原油通常是一種化學(xué)成分復(fù)雜的黑色易燃液體，根據(jù)其在有機(jī)溶劑中的溶解度不同，可分為飽和烴、芳香烴、樹脂和瀝青質(zhì)。使用發(fā)酵培養(yǎng)基對(duì)菌株B6處理前后的原油進(jìn)行四組分測(cè)試，各組分含量如圖3所示。經(jīng)菌株B6處理后，原油中的飽和烴含量顯著增加了4.38%(P<0.000 1)，芳香烴、樹脂和瀝青質(zhì)含量減少，其中瀝青質(zhì)在處理前后含量差異不大(圖3)。這可能是該菌較強(qiáng)的乳化性能提高了細(xì)菌對(duì)疏水性烴類的可利用性，從而提高了長鏈或大分子多環(huán)烴的降解。此外，瀝青質(zhì)等大分子是原油高黏性和油井堵塞的主要原因，該菌在一定程度上能夠降解該類大分子物質(zhì)。因此，表明菌株B6能夠?qū)⒃椭械拇蠓肿又刭|(zhì)物質(zhì)，如樹脂和瀝青質(zhì)，降解成小分子輕質(zhì)石油基組分，增加了原油流動(dòng)性，提高了原油的品質(zhì)。
對(duì)菌株B6處理前后原油中的飽和烴(C10?C40)進(jìn)行檢測(cè)，分析處理前后不同飽和烴組分的含量變化，以探討對(duì)原油物性的影響。與空白組相比，使用改良LB培養(yǎng)基培養(yǎng)時(shí)，C10?C20的含量增加了5.60%，C21?C30和C31?C40的含量分別減少了4.18%和1.42%；使用發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)時(shí)，C10?C20的含量增加了6.28%，C21?C30和C31?C40的含量分別減少了4.60%和1.68%。隨著碳數(shù)的增加，菌株B6處理后原油中的飽和烴降解率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，特別是C30?C40范圍內(nèi)的烴類物質(zhì)(圖4)。結(jié)果表明，菌株B6能夠?qū)﹂L鏈飽和烴進(jìn)行分解，因此原油中大分子組分的減少和短鏈烴的增加有效地降低了原油的黏度，改變了原油物性。此外，當(dāng)碳數(shù)高于20時(shí)，易出現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象，經(jīng)處理后碳數(shù)高于20的長鏈飽和烴明顯減少，這有助于減緩油井結(jié)蠟現(xiàn)象，延長洗井周期。綜上所述，B.velezensis B6能夠降解原油中的大分子重質(zhì)組分和長鏈烴等物質(zhì)，表明該菌在油田微生物驅(qū)油和油井清防蠟中具有良好的應(yīng)用前景。
圖3原油四組分組成分析
圖4原油中飽和烴C10?C40組成分析
2.4單井吞吐與清防蠟效果評(píng)價(jià)
微生物單井吞吐具有見效快、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是常用的一種微生物驅(qū)油工藝，且一般會(huì)使用多輪吞吐操作以提高其有效期和原油采出率。微生物單井吞吐和清防蠟作業(yè)選用的是以產(chǎn)生生物表面活性劑為主的B.velezensis B6及其發(fā)酵產(chǎn)物的混合物，其混合液pH值為6.6–7.5，每毫升菌數(shù)≥108個(gè)。在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)前，對(duì)菌液進(jìn)行乳化性能測(cè)試，EI24值均為100.00%。結(jié)合室內(nèi)研究結(jié)果和油藏環(huán)境以及先前操作經(jīng)驗(yàn)，在英東油田、躍進(jìn)油田和花土溝油田進(jìn)行微生物單井吞吐和清防蠟試驗(yàn)。其中，微生物單井吞吐主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為油井的日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量和含水率，而微生物油井清防蠟則以洗井周期和油井載荷為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)(圖5)。
如圖5A?5C所示，微生物單井吞吐作業(yè)前油井的平均日產(chǎn)液量為4.12 t，日產(chǎn)油量為1.05 t，含水率65.61%；作業(yè)后油井的平均日產(chǎn)液量為5.02 t，日產(chǎn)油量為1.56 t，含水率60.05%，微生物單井吞吐有效率100%。與作業(yè)前相比，平均日產(chǎn)液增加0.9 t，平均日增油0.51 t，平均含水率降低了5.56%，作業(yè)后驅(qū)油效果顯著，且采油率高于枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)XT-1和螯臺(tái)球菌(Chelatococcus daeguensis)HB-4巖芯驅(qū)油的結(jié)果，表明使用油藏內(nèi)源微生物B.velezensis B6的強(qiáng)化驅(qū)油效果更為顯著。先前的研究表明，注入菌液制劑可以激活油藏中的其他功能微生物，如產(chǎn)表面活性劑、石油烴降解和產(chǎn)氣體的微生物，不同功能微生物的綜合作用有助于提高石油采收率。此外，吞吐油井能夠有效延長洗井周期，這可能歸功于微生物對(duì)大分子重質(zhì)原油組分的降解轉(zhuǎn)化，原油物性得到了改善。在油井清防蠟現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，處理前平均洗井周期為45 d，處理后平均洗井周期為92 d，平均延長洗井周期47 d(圖5D)，清防蠟有效率96.55%，優(yōu)于QZ-10混合菌液的作業(yè)效果。作業(yè)前油井最大載荷與最小載荷差值的平均值為19.68 kN，作業(yè)后油井最大載荷與最小載荷差值的平均值為17.38 kN，作業(yè)后油井載荷顯著降低(圖5E)。上述相關(guān)數(shù)據(jù)表明該菌能夠有效地改善油井載荷，降低采油負(fù)荷。綜上所述，B.velezensis B6具有良好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果，在提高原油采收率方面具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
2.5經(jīng)濟(jì)效益
在英東油田、躍進(jìn)油田和花土溝油田進(jìn)行微生物單井吞吐和清防蠟作業(yè)，共進(jìn)行62井次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。微生物單井吞吐作業(yè)后平均日增液量最大值4.32 t，平均日增油最大值1.97 t，最大有效期138 d；作業(yè)后平均日增液量最小值1.29 t，平均日增油最小值0.32 t，最小有效期35 d。吞吐前后對(duì)比，產(chǎn)液量累計(jì)增加了1 613.22 t，產(chǎn)油量累計(jì)增加了1 124.85 t，平均有效期128 d。原油結(jié)算價(jià)格按3 000元/t計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益為249.00萬元，投入產(chǎn)出比為1:3.8。清防蠟作業(yè)后累計(jì)增油335.51 t，平均延長洗井周期47 d，經(jīng)濟(jì)效益為93.50萬元，投入產(chǎn)出比為1:4.8。
圖5微生物單井吞吐和油井清防蠟效果評(píng)價(jià)產(chǎn)液量(A)、產(chǎn)油量(B)和含水率(C)用于評(píng)估微生物單井吞吐效果，洗井周期(D)和油井載荷(E)用于評(píng)估清防蠟效果
3、結(jié)論
在地下油藏環(huán)境中，微生物生長代謝過程中所產(chǎn)生的生物活性物質(zhì)具有改善油藏環(huán)境、乳化原油、降低原油黏度和改變?cè)臀镄缘裙δ埽瑥亩岣邭堄嘣偷牟墒章省１狙芯繌挠|油田油水樣中篩選到一株能夠產(chǎn)生生物表面活性劑的B.velezensis B6，該菌具有適應(yīng)較高礦化度油藏環(huán)境的能力，表現(xiàn)出優(yōu)良的乳化降黏性能。此外，通過對(duì)處理前后原油組分的分析，表明菌株B6能夠降低大分子重質(zhì)石油基組分，如樹脂和瀝青質(zhì)，增加了小分子短鏈飽和烴等輕質(zhì)烴組分，改善原油物性，提高了原油的流動(dòng)性和原油的品質(zhì)。規(guī)模化發(fā)酵的菌液在英東油田、躍進(jìn)油田和花土溝油田進(jìn)行微生物單井吞吐和清防蠟試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果良好，累計(jì)增油1 456.36 t，平均延長洗井周期47 d，經(jīng)濟(jì)效益為342.50萬元，投入產(chǎn)出比為1:4。綜上所述，B.velezensis B6能夠較好地應(yīng)用于微生物單井吞吐和清防蠟等微生物強(qiáng)化采油。但是，針對(duì)清防蠟作業(yè)仍需要優(yōu)化工藝參數(shù)，包括培養(yǎng)基的選擇、菌液的注入量和注入方式，以提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)效率。此外，鑒于油井層間較強(qiáng)的非均質(zhì)性，下一步可通過組學(xué)技術(shù)、原油指紋圖譜和驅(qū)油模型等多角度的交叉分析，了解并確定改善原油物性的關(guān)鍵機(jī)制和因素，并完善長期原油采收監(jiān)測(cè)技術(shù)，建立適合多層間的油井組微生物強(qiáng)化驅(qū)油工藝體系。
貝萊斯芽孢桿菌B.velezensis B6生長曲線、驅(qū)油功能特性評(píng)價(jià)（一）
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