低渗透油藏激活前后微生物群落结构及演替规律——以大庆油田葡南X区块为例

为了研究大庆油田低渗透油藏激活前后微生物群落结构及其演替规律，采用16S rRNA高通量测序技术对大庆油田葡南X区块油藏激活前后采出液中的细菌和古菌群落结构进行分析。结果表明：激活前和激活2个月后细菌分别检测到894和389个OTUs （操作分类单元），古菌分别检测到77和49个OTUs；激活前优势细菌为未分类菌属Parcubacteria、未分类菌属JS1、未分类的厚壁菌门和假单胞菌属，优势古菌为甲烷鬃毛菌属、甲烷绳菌属、甲烷热杆菌属、甲烷球菌属和热自养甲烷嗜热球菌属；激活2个月后优势细菌为假单胞菌属和沃林氏菌属，优势古菌为甲烷鬃毛菌属、甲烷绳菌属、甲烷囊菌属和热自养甲烷嗜热球菌属；激活剂激活了采油优势细菌假单胞菌属和沃林氏菌属，对微生物古菌的激活效果不明显。研究成果为现场试验激活剂配方的优化和激活效果的监测提供了依据。     

华北宝力格油田水处理系统微生物群落结构及多样性分析

在华北宝力格油田水处理系统的三相分离器与反应池之间加入激活剂,采用16S r DNA高通量测序技术,研究三相分离器、反应池、过滤器和喂水泵4个水处理节点水样中微生物(细菌和古菌)群落结构及多样性,并分析不同水处理节点水样中驱油功能菌含量。研究结果表明,各水处理节点水样的细菌和古菌群落结构存在差异。三相分离器、反应池、过滤器和喂水泵处水样中细菌群落中的优势菌分别为弯曲菌科、红长命菌属、红长命菌属和固氮弧菌属、地衣芽孢杆菌属;三相分离器和喂水泵处水样中古菌群落中的优势菌均为甲烷食甲基菌属。喂水泵处细菌和古菌多样性较前一个水处理节点减小,说明微生物群落结构由复杂向简单发展。喂水泵处驱油功能菌含量最大,这些驱油功能菌注入地下后可发挥驱油作用。     

石油污染土壤中细菌群落结构特征

 采用聚合酶链式反应(PCR)技术与变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,解析了石油污染土壤中细菌群落结构特征。结果表明,在总石油烃的含量高于30mg/g(以干土计)的重度污染区域,井距相同的土样中的细菌群落表现出对石油污染胁迫较为一致的响应,某些乳球菌(Lactococcus sp.)和无色细菌(Achromobacter sp.)等细菌相对数量显著增加,可以判断其对石油烃的降解起着重要作用。通过对细菌群落结构的解析,可以为石油污染土壤的微生物修复提供理论依据。     

不同产甲烷培养基对微生物群落结构的影响

为了检测不同培养基富集油藏采出液产甲烷体系中微生物群落结构的差异,应用MiSeq高通量测序技术对不同培养基产甲烷体系中细菌和古菌群落结构进行分析。结果表明:原油、GD+S、GD+N和K培养基富集细菌分别检测到181、259、280和305个OTU数,古菌分别检测到72、157、153和132个OTU数。原油和K培养基富集得到的优势菌属较为相似,优势细菌为厌氧杆菌属(Anaerobaculum sp.)和未命名细菌(norank_c_W5);优势古菌为未命名古菌(unclassified_k_norank)、产甲烷囊菌属(Methanoculleus sp.)和未命名TMEG(norank_f_Terrestrial_Miscellaneous_Gp_TMEG_),属于未知功能古菌和氢营养型产甲烷古菌;GD+S和GD+N培养基富集得到的优势菌属较为相似,优势细菌为硫杆状菌属(Tepidiphilus sp.)和厌氧杆菌属(Anaerobaculum sp.);优势古菌为未命名古菌(unclassified_k_norank)和产甲烷囊菌属(Methanoculleus sp.),属于未知功能古菌和氢营养型产甲烷古菌。综合产气量和甲烷含量以及优势细菌与古菌的适配性考虑,最优产甲烷培养基为GD+N培养基。     

不同温度下石油污染土壤中石油降解菌群的实验研究

为强化石油污染土壤的微生物修复技术,结合微生物纯培养技术和分子生物学方法,分析了石油污染土壤样品中微生物经不同温度（10℃和25℃）以石油为碳源驯化后的群落结构变化。从数量看,10℃条件下驯化土壤的细菌浓度 (6.2×105CFU／mL)低于25℃条件下下驯化土壤细菌浓度(4×108 CFU／mL)3个数量级;从组成看,25℃驯化的土壤群落中分离得到8种细菌,优势菌为Rhizobium（根瘤菌）和Bacillus（芽孢杆菌）;10℃驯化的土壤中分离得到11种细菌,优势菌为Arthrobacter（节细菌属）和Halomonas（嗜盐菌属）,10℃条件下的群落组成更具有多样性。可见,不同驯化温度对油污土壤微生物群落的组成具有较强的影响,低温条件下,微生物数量减少,但多样性反而可能增加;2种温度条件群落组成的相似性低。本研究为石油污染土壤的生物修复提供了菌种资源,并对菌剂投加中微生物群落组成的调控提供理论依据。     

典型油气藏上方甲烷氧化菌群的分子生物学解析

以胜利油田典型油气藏为研究对象,原位提取土壤中的甲烷氧化微生物群落组成信息,明确了油气指示微生物类群。通过对油田、气田和背景区土壤的pmoA基因克隆文库分析发现,来自油气藏上方土壤与背景区土壤的甲烷氧化菌群结构的差异较大。背景区土壤的甲烷氧化Ⅱ型菌——甲基孢囊菌和甲基弯曲菌的相对丰度明显高于油气藏上方土壤,而甲烷氧化Ⅰ型菌——甲基球菌和甲基暖菌则显著减少,表明长期的油气微渗漏能使甲烷氧化微生物群落向Ⅰ型菌演替。T-RFLP多变量统计分析结果显示,经过地质历史时期的微量轻烃连续驯化,油气藏上方的甲烷氧化微生物群落发生了演替,甲基球菌和甲基杆菌可能是推动这种演替变化的关键种群。甲烷氧化pmoA基因的丰度在油气藏上方的异常可以用于预测下伏油气藏的存在。     

应用SPSS软件分析石油污染土壤微生态环境

为了对石油污染土壤进行更加有效的生物修复,应用统计分析软件SPSS分析石油污染土壤微生态环境构成要素间的典型相关性,优化提高微生物生长代谢的环境条件,并运用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术考察石油污染对土壤微生物群落结构及多样性的影响。结果表明,土壤中有效的氮、磷质量分数,含水率和石油污染程度是石油降解菌生长繁殖的限制因素,因此在生物修复过程中,投加适量的氮、磷营养,适当地提高土壤含水率会增加降解菌数量,可以提高石油污染土壤的修复效率;石油污染土壤中存在常见的石油烃降解菌;石油污染一定程度上使微生物种群趋于单一化和功能化,微生物种群多样性降低。通过上述研究可为调控和优化石油污染土壤的微生态环境以及识别优势群落提供客观可靠的技术依据。     

土壤修复过程中微生物数量、酶活性与石油降解率的关系

在优化降解条件下投加高效石油降解菌,在恒温恒湿的培养箱中,用花盆对石油污染土壤进行28d模拟原位修复。考察修复过程中微生物(细菌、真菌和放线菌)数量、土壤酶活性以及石油降解率的变化,用SPSS18.0对数据进行统计分析,研究微生物数量、土壤酶活性与石油降解率的相关性。结果表明,细菌数量和微生物总数、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性与石油降解率相关性非常显著,相关性系数分别为0.989、0.977、0.994、0.964和0.988;蛋白酶和脱氢酶活性与石油降解率相关性显著,相关性系数分别为0.944和0.934;真菌数量和放线菌数量与石油降解率相关性不显著。     

利用分子生物学技术分析生物气藏中甲烷形成途径

针对松辽盆地阿拉新气田杜6-3井、敖南气田敖-7井地层水样品,以基因组总DNA为模板,用细菌和古茵的引物对16S rDNA基因进行聚合酶切反应扩增、基因转化和测序;基于基因序列信息,构建气藏中微生物细菌、古菌克隆文库,绘制本源微生物细菌、古菌系统发育树,分析微生物群落结构,推测甲烷合成的可能途径。结果表明,杜6-3井和敖-7井样品中微生物种类较少,细菌文库中绝对优势微生物为假单胞菌属微生物,古菌文库中绝对优势微生物为甲烷杆菌属微生物。适宜的条件下,杜6-3井和敖-7井中的微生物菌群均具备利用CO2转化为甲烷的潜力。杜6-3井菌群产甲烷途径推测主要为CO2还原途径,不能完全排除有少量乙酸发酵产甲烷的可能性;敖-7井样品中,甲烷微生物合成途径明确为CO2还原途径。     

固定化微生物对石油污染土壤生物学特性的影响

在固定化微生物对石油污染土壤修复35d的过程中,考察了土壤脱氢酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、脲酶活性及细菌数量几种生物学特性的变化规律,进一步分析其石油烃降解率变化与酶活性、细菌数量之间的相关性,并以添加游离菌、秸秆及土著菌的土壤对照。结果表明,固定化微生物修复石油污染土壤的各个阶段,细菌数量、酶活性均高于对照组,石油烃降解效果最好,降解率高达40.8%;土壤的脲酶活性与其石油烃降解率的相关性最显著,相关性系数为0.994,可以作为固定化微生物降解石油污染土壤效果的指标。     

Microbial community structure of a low sulfate oil producing facility indicate dominance of oil degrading/nitrate reducing bacteria and Methanogens

Analysis of microbial community structure of a low sulfate oil producing facility in Nigeria using 16S rRNA gene sequencing technique revealed dominance of oil degrading and nitrate reducing bacteria and methanogenic archaea in produced waters and oil samples namely, Marinobacter (37%), Azovibrio (21%), Thauera (10–28%), and Methanolobus (22%). On the contrary, the associated oil pipeline samples revealed massive dominance of potentially corrosive Methanolobus (60%) and Methanobacterium (25-27%). Further experimentation shows that the methanogens implicated in oil pipelines are corrosive moderate halophile that utilizes H₂/CO₂ and methanol as substrates. More emphasis should therefore be on methanogenic archaea as opposed to sulfate reducing bacteria (SRBs) during mitigation plans for microbially induced corrosion (MIC) in a low sulfate oil producing facility.     

盐碱土壤多环芳烃降解菌群筛选及其降解特性

为了强化多环芳烃（PAHs）污染盐碱土壤原位微生物修复的应用,并提供高效的菌种资源,从天津大港油田盐碱化的油污土壤中富集分离出1组高效降解菲、芘的耐盐碱菌群,分离获得可培养优势细菌5株、真菌3株,考察了该菌群对菲、芘的降解效果,并进行了其对菲、芘降解特性分析。结果表明,该菌群在菲、芘质量浓度分别为25、50和75 mg/L 的液体无机盐培养基中培养15 d,菲、芘的降解率分别达到75.3%和53.6%、 56.6%和52.0%、 25.2%和13.6%;该菌群对菲、芘降解具有较广泛的盐质量分数和 pH 值范围,在菲、芘初始质量浓度各为50 mg/L,最适盐质量分数0~2%,最适 pH 值8.6条件下, 添加质量分数0.4%葡萄糖培养15 d 后,菲、芘的降解率显著提高,达到92.1%和65.8%。细菌16S rDNA 和真菌18S rDNA 测序结果表明,该菌群由叶杆菌属（Phyllobacterium）、假单胞菌属（Pseudomonas）、盐单胞属（Halomonas）、泛菌属（Pantoea）和青霉属（Penicillium）、双曲孢属（Sigmoidea）、胶孢炭疽属（Colletotrichum）组成。     

塔里木盆地新和地区低幅度构造油气微生物特征及有利目标区预测

对塔里木盆地新和地区油气微生物异常特征进行了研究,为该地区油气预测和油气微生物勘探技术的推广和应用提供依据。主要采用平板培养计数法、16SrRNA基因克隆文库法与高通量测序法对土壤样品中的油气微生物进行定量检测,利用这些方法研究了新和地区油气微生物种群构成及数量异常情况,构建出研究区油气区的油气微生物异常模式。以此为依据,对新和及三道桥地区低幅度圈闭线索区域的油气微生物进行检测,根据油气微生物异常特征预测油气有利区。最终识别出5个微生物异常区,并结合构造圈闭认识结果及油气微生物数量异常,优选出5个潜在的有利勘探目标区。      

海相碳酸盐岩烃源岩生排烃能力研究

在5000余块海相不同类型烃源岩样品的精细筛选和比较的基础上,选取了青藏高原侏罗系、冀北上元古界、云南禄劝泥盆系等34个样品进行了人工加水热压模拟实验。综合研究认为,海相烃源岩中碳酸盐岩相对泥页岩对干酪根生排烃具有较强的催化作用,可使生排总油高峰温度前移,更容易形成未熟-低熟稠油,排油效率增大,总产气、CO₂和H₂产率增高,总油、气携油、残留油、烃气及总烃产率也相对有所增加。这与α-碳原子形成自由基的催化反应、碳酸盐岩干酪根中浮游藻类含量相对较高以及碳酸盐对有机质及烃类的吸附作用弱有关。但是,含钙泥页岩(碳酸盐含量为5%～25%)总油等烃类产率相对最高。它主要多为封闭强还原环境下形成的富烃含钙页岩,干酪根类型好,有机质丰度高。     

油气微生物勘探理论与技术研究进展

在油气藏中轻烃微渗漏机理的基础上,开展了油气微生物勘探技术研究。油气藏中的轻烃部分（C₁—C₅）以微渗漏的形式穿过其上方的地层,在近地表土壤中引发了专门以轻烃为食的微生物的发育,因此含油气区地表的微生物在浓度、种群和结构方面,都跟下伏无油气藏的地区有所区别。通过分析这些异常特征,可以对油气富集区及油气藏进行研究和预测。近年来,开展了一系列技术与理论探索,建立了分子生物学检测方法,实现了从油气指示微生物数量向群落结构、群落演替规律的研究,建立了群落解析技术。持续三年的人工模拟结果表明,不同烃类组分驯化下微生物及群落结构出现明显差异性和响应关系,发现的菌种与实际油气藏上方的高度一致,为微生物勘探提供了理论支持。针对不同地理条件、不同油气藏类型的油气区样品,进行了环境条件、油气地球化学与油气微生物类群分布的相关性研究,分析了油气藏地表土壤样品原位的微生物特征,初步构建了我国主要含油气盆地油气指示菌数据库。应用研究表明,地表微生物异常与油气藏位置呈现较好的关联性,在各种不同类型油气藏上方微生物异常都能很好地体现油气藏的“生理体征”。结合石油地质和地球物理资料,油气微生物勘探技术可以有效预测有利油气富集区,具有良好的勘探应用前景。由此提出了下一步油气微生物勘探九大发展趋势和方向。      

微生物方法在油气勘探中的试验研究——以松辽盆地十屋断陷为例

微生物油气勘查技术作为一种近地表勘探方法，通过检测近地表土壤中的这些噬烃菌数量变化，从而预测深部油气藏。在松辽盆地十屋断陷开展的微生物油气勘探的试验研究中，为了反映地下油气微渗漏在地表的真实体现，抑制干扰因素，获得与油气微渗漏有关的微生物异常，选择了3种微生物指标：甲烷氧化菌、纤维素分解菌、硫酸盐还原菌。检测油气藏上方近地表土壤中3种菌落的数目，然后根据它们之间的关系，找出微生物异常点，结合其它地球化学指标对微生物异常进行了分析，并推测地下油气的分布规律，同时探讨了微生物、地球化学异常与石油地质的关系，油气预测效果较显著。     

港西油田北3区块本源微生物驱油潜力研究

通过分析港西油田北3区块油藏物理化学条件、地层水中微生物种群的组成、硫酸盐还原作用和产甲烷作用的速率,以研究该区块采用本源微生物驱油的潜力。结果表明,港西油田北3区块含有多种微生物群落,包括产生表面活性剂的烃氧化菌,利用糖产生气体、酸、溶剂和生物聚合物的厌氧发酵菌和产生甲烷的产甲烷菌。通过本源菌作用原油前后的红外光谱结果分析,原油中芳烃结构变化明显。综合微生物学、油藏条件研究结果,通过激活地层烃氧化菌、发酵菌和产甲烷菌的本源微生物驱提高原油采收率技术在该区块是可行的。