一株重烴降解菌的分離和生長特性及驅油性能評價

微生物采油技術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、瀝青質含量相對較高有關。因此，篩選出能高效降解原油中重烴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烴降解菌，通過生長代謝實驗優化其生長條件，并進行巖心模擬驅油實驗以評價其驅油效果。

1 實驗

1.1 菌株及培養基

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

無機鹽培養基(g·L-1):K2HPO41.0，NaH2PO41.0，MgSO4·7H2O 0.2，CaSO40.1，FeCl30.05，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無機鹽培養基的搖瓶接種2.5 g原油樣品，在30℃、160 r·min-1下搖床培養48 h，然后接種于含有菲作碳源的無機鹽培養基中進行富集培養，每輪富集培養7 d，共進行9輪次。之后將富集液進行平板涂布(所用培養基為添加2%瓊脂的無機鹽培養基，并噴涂有一層菲的乙醇溶液，待乙醇揮發完全即可進行涂布)。置于30℃恒溫培養箱中培養12 h，觀察菌的生長狀況，挑取形態顏色有差異的菌轉接入牛肉膏蛋白胨固體培養基中，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值的培養基以及不同溫度下培養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完全，稱量剩余油質量,計算降解率。

1.5 模擬驅油

使用模擬驅油裝置檢驗菌株對原油的驅替效果，預測其在油藏環境中的表現[5,6]。巖心驅替裝置如圖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，以模擬儲層內高壓環境。巖心在巖心夾持器內飽和原油，水驅后注入菌液，然后關閉夾持器兩端，待微生物充分作用后開啟，用水驅替，測量驅替出原油量，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 結果與討論

2.1 菌株的篩選結果

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

經平板分離觀察，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，短桿菌在此環境下更易適應此地層巖石細微的孔隙結構，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的搖床內培養，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生長期，36 h左右進入平穩期。

2.3 菌株Z-3生長條件的優化

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

表1 不同培養條件下菌株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，說明此菌經過年代久遠隨地質條件的演化已成功適應該油藏環境，這也為其應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，總體來說菌株Z-3的pH值適應范圍很廣，在pH值4.5～9.0范圍內均可較好地生長。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境。

2.4 菲及原油的降解效果

菲經菌株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3 d后乳化效果明顯，在搖瓶內液面上形成均勻分散狀態，原油的降解率達到40%。

2.5 模擬驅油效果

巖心模擬驅油實驗平行進行兩塊巖心，結果見表2。巖心夾持器環壓設定為8 MPa，基本上達到了中淺井地層壓力。

表2 巖心模擬驅油實驗結果

由表2可知，菌株Z-3能提高采收率12%～18%。

3 結論

從原油樣品中分離得到的本源菌Z-3對重烴具有明顯的降解效果，該菌生長速度很快，在36 h內即可進入生長平穩期。其生長對環境的要求并不苛刻，在較寬的pH值范圍內均可生長，溫度范圍也較寬泛，尤其適用于低溫油藏。菌株Z-3優化的生長條件為：生長溫度25℃、礦化度5000×10-6、pH值6.0。驅油實驗表明，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、原油污染環境的生物修復方面具有良好的應用前景。

參考文獻：

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