王大威, 張健, 馬挺, 呂鑫, 何春百

1. 海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100028

2. 中海油研究總院, 北京 100028

3. 南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院分子微生物學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 天津 300071

用PCR-DGGE方法分析渤海原油降解過程微生物群落結(jié)構(gòu)變化

王大威1,2*, 張健1,2, 馬挺3, 呂鑫1,2, 何春百1,2

1. 海洋石油高效開發(fā)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100028

2. 中海油研究總院, 北京 100028

3. 南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院分子微生物學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 天津 300071

針對渤海油田原油粘度大、含水上升快、常規(guī)措施作用不明顯的特點(diǎn), 采用微生物采油技術(shù)開展提高稠油采收率研究。通過室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn), 結(jié)合變性梯度凝膠電泳(Denature Gradient Gel Electrophoresis, DGGE) 技術(shù)及原油粘度測定分析研究均質(zhì)、非均質(zhì)巖心驅(qū)替前后稠油采收率變化、微生物群落豐度結(jié)構(gòu)變化、原油理化性質(zhì)變化, 嘗試分析微生物提高稠油采收率機(jī)理。物模結(jié)果表明： 微生物采油體系能夠有效提高稠油采收率, 在均質(zhì)巖心和非均質(zhì)巖心驅(qū)替中, 微生物體系可分別提高采收率14.4%、29.4%; DGGE結(jié)果顯示： 微生物體系出口端豐度明顯高于注入端;原油粘度測定顯示： 出口端原油粘度明顯下降。三者結(jié)合說明微生物體系能夠利用稠油作為碳源, 在地層環(huán)境中生長,菌種在地層中有較強(qiáng)的適應(yīng)性, 同時(shí)能夠降低稠油粘度, 提高其采收率。

稠油; 微生物采油; DGGE; 降粘; 機(jī)理

1 前言

微生物采油技術(shù)(Microbial Enhanced Oil Recovery, MEOR)發(fā)展至今已有90多年的歷史, 目前MEOR技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于單井吞吐、調(diào)剖、降粘等方面,該技術(shù)能夠經(jīng)濟(jì)有效地延長油田開采周期, 提高近枯竭油藏的采收率[1]。但目前該技術(shù)的應(yīng)用受到一定的限制, 主要原因在于微生物采油技術(shù)機(jī)理較為復(fù)雜, 同時(shí)油藏作為“黑箱”體系, 科研人員用傳統(tǒng)培養(yǎng)方法所獲得的微生物生態(tài)信息遠(yuǎn)不能反映油藏環(huán)境中的實(shí)際情況, 無法有效獲知微生物在地層中運(yùn)移、群落豐度變化、菌種種群變化等參數(shù), 不能合理對現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋分析, 無法確定提高采收率的主要機(jī)理, 因此影響微生物采油技術(shù)深入發(fā)展的主要難點(diǎn)是缺乏有效的采油微生物群落結(jié)構(gòu)變化與采收率關(guān)系分析及動(dòng)態(tài)變化的監(jiān)測方法[2-5]。

近年來基因組學(xué)和現(xiàn)代分子技術(shù)的成熟, 逐漸滲透到有關(guān)生命科學(xué)的整個(gè)領(lǐng)域, 也為微生物生態(tài)學(xué)提供了新的研究方法和機(jī)遇。自1985年P(guān)ace等以核酸測序技術(shù)研究微生物的生態(tài)和進(jìn)化問題以來,對微生物的多樣性研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段, 并逐步發(fā)展形成了成型的微生物分子生態(tài)學(xué)(Molecular Ecological Technology of Microorganisms)方法和技術(shù)。變性梯度凝膠電泳(Denature Gradient Gel Electrophoresis, DGGE)是由Fischer和Lerman于1979年最先提出的用于檢測DNA突變的一種電泳技術(shù),是一種通過分離微生物基因組DNA 來研究環(huán)境樣品中微生物群落的多樣性及物種豐度的一種分子指紋技術(shù)[6-8], 1993年Muzyers等首次將DGGE技術(shù)應(yīng)用于分子微生物學(xué)研究領(lǐng)域, 并證實(shí)了這種技術(shù)在揭示自然界微生物區(qū)系的遺傳多樣性和種群差異方面具有獨(dú)特的優(yōu)越性。近年來運(yùn)用分子指紋技術(shù)對油藏微生物群落的研究已有不少[9-15], 但少有文獻(xiàn)報(bào)道在微生物物理模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)過程中研究采油微生物群落結(jié)構(gòu)變化與采收率動(dòng)態(tài)關(guān)系[16-18]。

本文嘗試通過室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn), 結(jié)合變性梯度凝膠電泳(Denature Gradient Gel Electrophoresis, DGGE) 技術(shù)及原油粘度測定研究均質(zhì)、非均質(zhì)巖心驅(qū)替前后稠油采收率、含水、壓力變化、微生物群落豐度結(jié)構(gòu)變化、原油理化性質(zhì)變化, 以分析微生物提高稠油采收率機(jī)理, 為今后微生物采油現(xiàn)場應(yīng)用效果解釋提供依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 材料

2.1.1 地層水、原油樣品： NB35-2 A18井原油, 粘度523.3 mPa·s, 瀝青7.79%, 膠質(zhì)20.25%; NB35-2 A18井地層水。

2.1.2 發(fā)酵培養(yǎng)基 (g·L-1)： Na2HPO40.6, KH2PO40.2, NaNO32, FeSO40.02, MgSO40.3, 酵母粉 0.5,蔗糖 1, pH 7.2。

2.1.3 菌種： 產(chǎn)表面活性劑菌 T-1(Pseudomonas aeruginosa, 銅綠假單胞菌屬)、X-3(Bacillus Subtilis,枯草芽孢桿菌), 由實(shí)驗(yàn)室分離保存; 稠油降解菌：QB26(Bacillus licheniformis, 地衣芽孢桿菌)、QB36 (Geobacillus pallidus, 白色地芽孢桿菌), 由實(shí)驗(yàn)室從NB35-2油田地層油水樣分離保存。

2.1.4 微生物調(diào)剖劑： 黃原膠 0.2%、氯化鉻 0.1 M·L-1、醋酸1ml/L, 攪拌混合。

2.1.5 巖心

(1) 均質(zhì)巖心參數(shù)

(2) 非均質(zhì)巖心參數(shù)

2.2 方法

2.2.1 菌種對原油的降粘作用

表1 均質(zhì)巖心參數(shù)Tab. 1 Homogeneous core parameters

利用BROOK FIELD VISCOMETER LVDV-II+Pro提桶式粘度計(jì)測定原油和菌種對原油作用后的粘度變化。

表2 非均質(zhì)巖心參數(shù)Tab. 2 Heterogeneous core parameters

2.2.2 菌種的富集培養(yǎng)

將T-1、X-3、QB26、QB36 4菌種在發(fā)酵培養(yǎng)基中富集培養(yǎng)后, 按一定比例復(fù)配成微生物稠油降粘體系, 體系粘度22.3mPa·s, 備用。

2.2.3 基因組DNA的提取與純化

原始水樣中菌體用孔徑為0.22 μm的混合纖維素酯濾膜抽濾1L水樣來收集, 經(jīng)培養(yǎng)后的菌體直接取10mL培養(yǎng)液高速離心機(jī)上6000 r·min-1速度離心10—15 min獲得。具體操作步驟與文獻(xiàn)[14]相同?；蚪MDNA提取與純化使用北京天為時(shí)代生物技術(shù)公司的DNA 純化試劑盒, 按照操作說明進(jìn)行。

2.2.4 16S rDNA 的PCR擴(kuò)增

采用可得到更多微生物多樣性信息的 V9區(qū)引物進(jìn)行細(xì)菌16S rDNA PCR擴(kuò)增, 因要進(jìn)行DGGE分析, 故此處的引物帶GC夾子, 細(xì)菌V9區(qū)： 1406r-GC： 5′-CGC CCG CCG CGC CCC GCG CCC GGC CCG CCG CCC CCG CCCC ACG GGC GGT GTG TAC-3’; 1055f： 5′-ATG GCT GTC GTC AGC T-3′。

瓊脂糖凝膠電泳檢測： 條帶在400～500bp左右。

2.2.5 16S rDNA 序列DGGE分析

將純化好的PCR 樣品加入制備好的變性膠中,進(jìn)行電泳分離，并用YLN22000凝膠影像分析系統(tǒng)分析, 觀察每個(gè)樣品的電泳圖譜并拍照。

2.2.6 微生物驅(qū)油體系在巖心研究的增油效果

均質(zhì)巖心實(shí)驗(yàn)： 研究不同油藏空隙體積下(PV數(shù))微生物段塞在均質(zhì)巖心的提高采收率效果。水驅(qū)含水 70%后, 倒換閥門, 分別注入微生物段塞(菌液+營養(yǎng)液)0.3、0.6 PV。注入完成關(guān)閉巖心夾持器兩端閥門, 悶井 5 d, 同時(shí)做空白對照, 直接水驅(qū)至含水95%。

非均質(zhì)巖心實(shí)驗(yàn)： 研究在非均質(zhì)巖心實(shí)驗(yàn)中加入調(diào)剖段塞對微生物采油體系的影響。當(dāng)水驅(qū)油出液量達(dá)到0.1 PV時(shí), 水驅(qū)含水70%后, 立即倒換閥門轉(zhuǎn)注0.2 PV調(diào)剖段塞(黃胞膠+鎘離子交聯(lián))。當(dāng)出液量達(dá)到0.2 PV時(shí), 立即倒換閥門轉(zhuǎn)注0.1 PV微生物段塞(營養(yǎng)液+菌液)防止成膠過后巖心注入端堵塞, 出液量達(dá)到0.1 PV時(shí), 立即關(guān)閉巖心夾持器兩端閥門約3 h等待成膠。成膠后繼續(xù)注入0.5 PV混合溶液(營養(yǎng)液+菌液)。注入完成關(guān)閉巖心夾持器兩端閥門, 燜井5 d, 水驅(qū)至含水95%。同時(shí)做空白對照, 只加入微生物段塞 0.6 PV, 注入完成關(guān)閉巖心夾持器兩端閥門, 燜井5 d, 水驅(qū)至含水95%。

3 結(jié)果與討論

3.1 微生物驅(qū)油體系在均質(zhì)巖心中的增油效果

微生物驅(qū)油體系在均質(zhì)巖心中的增油效果見圖1, 同時(shí)研究了不同大小的微生物段塞對采收率的影響。

從圖 1可以看出, 微生物段塞大小對最終采收率影響較大。0.3 PV的微生物段塞最終采收率為40.6%, 比水驅(qū)提高3.8%; 將微生物段塞倍增后, 0.6 PV的微生物段塞的最終采收率為51.2%, 比水驅(qū)提高 14.4%, 說明當(dāng)微生物段塞的大小超過一定水平,微生物在巖心中分布的范圍更大, 可處理更多稠油,降低稠油粘度, 降低油水流度比, 后續(xù)水驅(qū)能更大程度的啟動(dòng)剩余油, 對采收率具有較大的影響。

圖1 均質(zhì)巖心模型驅(qū)替實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Fig. 1 Result of homogeneous cores physical model simulations

圖2 均質(zhì)巖心驅(qū)替后截面圖Fig. 2 Sectional view of homogeneous core flooding

對比驅(qū)替后的巖心截面可看到, 空白實(shí)驗(yàn)的巖心內(nèi)部尚殘留大量原油未被驅(qū)出, 而注入0.3 PV和0.6 PV微生物段塞的巖心被驅(qū)替的比較充分, 說明微生物注入到均質(zhì)巖心中, 通過降解稠油和產(chǎn)生乳化劑, 降低了油水流度比, 提高了稠油采收率。

3.2 微生物驅(qū)油體系在非均質(zhì)巖心的增油效果研究

微生物驅(qū)油體系在非均質(zhì)巖心中的驅(qū)油效果見圖 3, 研究在非均質(zhì)巖心中加入生物聚合物前置段塞對采收率的影響。

從圖 3可以看出, 生物聚合物段塞的加入對采收率作用明顯, 不加聚合物段塞的最終采收率為40.8%, 比水驅(qū)提高 22.4%, 加入段塞的最終采收率為47.9%, 比水驅(qū)提高29.4%, 聚合物段塞的加入有效調(diào)節(jié)吸水剖面, 封堵高滲條帶, 一方面能夠使注入體系進(jìn)入中低滲層位, 提高波及效率, 另一方面采油微生物進(jìn)入中低滲透層后利用其中存在的剩余油, 降低稠油粘度, 提高了驅(qū)油效率, 這兩方面均是提高采收率的基本機(jī)理, 因而聚合物段塞的加入能明顯提高稠油采收率。

由圖 4所示, 非均質(zhì)巖心在驅(qū)替完成后出現(xiàn)大片淡黃色斑紋, 說明微生物在油藏環(huán)境下能夠很好的降解原油, 產(chǎn)生表面活性劑, 同時(shí)啟動(dòng)了中低滲層的稠油, 為后續(xù)水驅(qū)提供了良好的條件, 進(jìn)一步提高采收率。

圖3 非均質(zhì)巖心模型驅(qū)替實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Fig. 3 Result of heterogonous cores physical model simulations

圖4 非均質(zhì)巖心驅(qū)替后截面圖(非均質(zhì)巖心體系2)Fig. 4 Sectional view of heterogeneous core flooding (heterogeneous core system 2)

3.3 驅(qū)替實(shí)驗(yàn)前后樣品的DGGE條帶分析

將T-1、X-3、QB26、QB36四株菌種培養(yǎng)物、注入體系(空白 1)、產(chǎn)出液、地層水(空白 2)分別提取DNA, 通過DGGE對不同體系中菌種濃度進(jìn)行分析, 結(jié)果見圖5。從圖中可以看到, QB26作為對稠油降粘起作用的優(yōu)勢菌種, 產(chǎn)出液中的含量高于注入體系, 同時(shí)也高于其他采油菌種, 說明QB26在巖心中可利用稠油作為碳源進(jìn)行生長, 因其利用稠油和營養(yǎng)的能力更強(qiáng), 在菌群分布中處于統(tǒng)治地位; QB36同樣作為稠油降解菌, 產(chǎn)出端菌濃也高于注入端, 但明顯低于QB26產(chǎn)出端菌濃, 可能是由于其在地層中利用稠油和注入營養(yǎng)液的能力與QB26相比低下, 因此造成其生長速度低于 QB26, 說明QB26在稠油降粘中起主導(dǎo)作用; T-1、X-3菌種產(chǎn)出端條帶亮度低于注入端, 說明產(chǎn)出端菌濃比注入端低, 原因在于T-1、X-3菌種為產(chǎn)表面活性劑菌種,主要為專性好氧菌, 由于地層深部氧氣含量低, 專性好氧菌在與QB26、QB36等兼性好氧稠油降解菌的競爭中處于下風(fēng), 其菌種濃度呈下降趨勢, 主要作用物-表面活性劑(乳化劑)的產(chǎn)生是在發(fā)酵罐中進(jìn)行的, 地層中相應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生表面活性劑(乳化劑), 但含量較低。

從不同巖心實(shí)驗(yàn)結(jié)果看, 均質(zhì)巖心實(shí)驗(yàn)中, 均質(zhì)巖心體系2(0.6 PV)對比均質(zhì)巖心體系1(0.3 PV),優(yōu)勢菌 QB26菌濃前者明顯高于后者, 且菌種種類也有所增加, 這說明增大注入體積可提高菌液在巖心中的分布, 促進(jìn)菌種利用更多剩余油, 結(jié)果是一方面增加了菌液濃度, 一方面提高了稠油采收率。

非均質(zhì)巖心實(shí)驗(yàn)中, 非均質(zhì)巖心產(chǎn)出端優(yōu)勢菌QB26菌濃均高于均質(zhì)巖心, 同時(shí)非均質(zhì)巖心產(chǎn)出端菌種種類多于均質(zhì)巖心, 分析原因在于： 均質(zhì)巖心水驅(qū)程度較高, 巖心內(nèi)剩余油含量低, 微生物驅(qū)油體系可利用的稠油較少, 而非均質(zhì)巖心由于存在滲透率級差, 水驅(qū)主要?jiǎng)佑酶邼B層位稠油, 而中低滲層位稠油大部分未被啟動(dòng), 可作為稠油降解菌的碳源, 故非均質(zhì)巖心中QB26菌濃高于均質(zhì)巖心。從非均質(zhì)巖心實(shí)驗(yàn)中不同段塞結(jié)果來看, 加入聚合物段塞的巖心實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出端QB26菌濃高于未加入聚合物段塞的巖心。分析原因在于： 盡管注入體系本身具有一定粘度, 但未加入聚合物段塞無法有效調(diào)整巖心吸水剖面, 造成注入體系只進(jìn)入高滲層位, 但高滲層位中的稠油水驅(qū)后剩余油含量較低, 同時(shí)采油菌因進(jìn)入中低滲層位較少, 因此無法有效啟動(dòng)剩余油; 加入聚合物段塞后, 有效控制了吸水剖面,注入體系能夠進(jìn)入中低滲層位, 并啟動(dòng)這些部位的剩余油, 微生物可以稠油為碳源生長, 因此其菌濃高于未加入聚合物段塞的巖心實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖5 16S rDNA 擴(kuò)增產(chǎn)物的DGGE電泳圖Fig. 5 DGGE profile of 16S rDNA amplified products

3.4 驅(qū)替實(shí)驗(yàn)前后稠油界面張力、粘度測定

3.4.1 驅(qū)替實(shí)驗(yàn)前后界面張力變化

驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)束后, 將微生物驅(qū)油體系作用后的原油乳狀液破乳, 得到脫油水, 其界面張力見表3。從表可以看到, 與地層水樣和注入體系相比, 產(chǎn)出端樣品的界面張力分別下降 71.7%和 31.4%, 同時(shí)pH值也有所降低, 分別由地層水樣的7.2和注入體系的7.0降低到6.2, 這說明菌株在巖心內(nèi)能夠繁殖,同時(shí)代謝過程中產(chǎn)生了表面活性物質(zhì)和有機(jī)酸等物質(zhì), 結(jié)合 DGGE結(jié)果, 進(jìn)一步說明稠油降解菌在表面活性劑的協(xié)助下, 利用加入的營養(yǎng)劑作用于稠油,產(chǎn)生表面活性物質(zhì)和有機(jī)酸等降粘物質(zhì)。

3.4.2 驅(qū)替實(shí)驗(yàn)前后稠油粘度變化

表3 微生物作用前后界面張力及pH值變化Tab. 3 Interfacial tension and pH changes after microorganisms degradation

表4 微生物作用前后粘度變化Tab. 4 Viscosity changesafter microorganisms degradation

表4 微生物作用前后粘度變化Tab. 4 Viscosity changesafter microorganisms degradation

樣品號(hào) 粘度/(mPa·s) 降粘率/%模擬油(空白) 210.6 -非均質(zhì)巖心2產(chǎn)出端乳狀液 47.5 77.4非均質(zhì)巖心2產(chǎn)出端脫水油 155.1 26.4

驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)束后, 測定產(chǎn)出油水乳狀液粘度,然后對乳狀液進(jìn)行破乳, 得到脫水油, 測定其粘度見表 4。由表 4可知, 模擬油在 55 ℃下的粘度為210.6 mPa·s, 產(chǎn)出乳狀液粘度為47.5 mPa·s, 經(jīng)過微生物體系作用后的脫水油粘度為155.1 mPa·s。說明微生物作用稠油主要機(jī)理有二： 一為產(chǎn)生表面活性物質(zhì), 乳化稠油; 二為降解稠油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等烴重質(zhì)組分, 改變原油品質(zhì), 降低原油粘度, 使其在后續(xù)水驅(qū)過程中更易流動(dòng), 這其中稠油乳化是主要機(jī)理, 同時(shí)稠油中重組分降解因其不可逆性也十分重要。

實(shí)驗(yàn)最初擬將驅(qū)替實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出端原油進(jìn)行四組分分析, 以進(jìn)一步研究稠油降解菌對稠油的降解作用,但由于飽和用油為模擬油(柴油和稠油的混合體系),無法反應(yīng)油藏的實(shí)際情況。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)結(jié)合 DGGE、原油粘度測定, 針對均質(zhì)巖心、非均質(zhì)巖心物理模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)中, 采油微生物對原油粘度和采收率的影響及其作用機(jī)理進(jìn)行了研究, 結(jié)果顯示： 一方面, 微生物注入巖心后, 稠油粘度降低, 采收率明顯提高, 同時(shí)菌株濃度也相應(yīng)升高, 說明采油微生物能夠利用巖心內(nèi)稠油作為碳源生長, 其降解稠油和產(chǎn)生生物乳化劑作用對改善原油粘度和提高采收率具有顯著效果, 該驅(qū)油體系在稠油開發(fā)中具有一定的應(yīng)用前景; 另一方面說明DGGE技術(shù)作為一種微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)、豐度的檢測手段, 具有快速、靈敏的特點(diǎn), 結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際條件,其應(yīng)用對今后微生物采油中培養(yǎng)基優(yōu)化、菌種篩選、配伍性研究、現(xiàn)場跟蹤監(jiān)測具有重要指導(dǎo)意義。

[1] BANWARI L A, REEDY M R, AGNIHOTRI A, et al . A process for enhanced recovery of crude oil from oil wells using novel microbial consortium, World Intellectual Property Organization, Patent No. WO/2005/005773.

[2] 汪衛(wèi)東, 魏斌, 譚云賢, 等. 微生物采油需要進(jìn)一步解決的問題[J]. 石油勘探與開發(fā), 2004 , 31 (6)： 88-91.

[3] 蔣焱, 徐登霆, 陳健斌, 等. 微生物單井處理技術(shù)及其現(xiàn)場應(yīng)用效果分析[J]. 石油勘探與開發(fā), 2005, 32 (2)：104-106.

[4] 包木太, 王兵, 陳慶國, 等. 不同壓力條件下油藏內(nèi)源細(xì)菌群落激活過程中變性梯度凝膠電泳分析[J]. 微生物學(xué)報(bào), 2009, 49 (4)： 536-539.

[5] 王大威, 張健, 馬挺, 等. 外源和內(nèi)源微生物在營養(yǎng)劑激活過程中豐度變化及對原油作用研究[J]. 生物技術(shù)通報(bào), 2013, 11： 164-169.

[6] 包木太, 肖生科, 孔祥平, 等. 16S rRNA基因技術(shù)在油藏微生物生態(tài)研究中的應(yīng)用[J]. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 15 (3)： 369-379

[7] 王君, 馬挺, 劉靜, 等. 利用 PCR-DGGE技術(shù)指導(dǎo)高溫油藏中功能微生物的分離[J]. 環(huán)境科學(xué), 2008, 29 (2)：462-468.

[8] Grabowski A, Nercessian O, Fayolle F, et al. Microbial diversity in production waters of a low temperature biodegraded oil reservoir[J]. FEMS Microbiology Ecology, 2005, 54 (3)： 427-443.

[9] Li H, Yang S Z, Mu B Z, et al. Molecular analysis of the bacterial community in a continental high temperature and water2flooded petroleum reservoir[J]. FEMS Microbiology Letters, 2006, 257 (1)： 92-98.

[10] 佘躍惠, 張學(xué)禮, 張凡, 等. 大港孔店油田水驅(qū)油藏微生物群落的分子分析[J]. 微生物學(xué)報(bào), 2005, 45(3)： 329-334.

[11] Orphan V J , Taylor L T, Hafenbradl D , et al. Culture dependent and culture2independent characterization of icrobial assemblages associated with high2temperature petroleum reservoirs[J]. Applied Environmental Microbiology, 2000, 66(2)： 700-711.

[12] 佘躍惠, 張凡, 向廷生, 等. PCR-DGGE 方法分析原油儲(chǔ)層微生物群落結(jié)構(gòu)及種群多樣性[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2005 , 25(2)： 238-242.

[13] 程海鷹, 肖生科, 馬光東, 等. 營養(yǎng)注入后油藏微生物群落16S rRNA 基因的T-RFLP 對比分析[J]. 石油勘探與開發(fā), 2006, 33 (3)： 356 - 359.

[14] 程海鷹, 肖生科, 汪衛(wèi)東, 等. 變性梯度凝膠電泳方法在內(nèi)源微生物驅(qū)油研究中的應(yīng)用[J]. 石油學(xué)報(bào), 2005, 26 (6)： 82-89.

[15] 趙鳳敏. T-RFLP微生物監(jiān)測技術(shù)及礦場應(yīng)用研究[J]. 油氣地質(zhì)與采收率, 2005, 12(4)： 64-66.

[16] 郭省學(xué), 宋智勇, 郭遼原, 等. 微生物驅(qū)油物模試驗(yàn)及古菌群落結(jié)構(gòu)分析[J]. 石油天然氣學(xué)報(bào), 2010, 23(1)：148-152.

[17] 宋智勇, 郭遼原, 高光軍, 等. 內(nèi)源微生物驅(qū)油物模實(shí)驗(yàn)及其群落演變研究[J]. 石油鉆采工藝, 2010, 23(1)： 89-93.

[18] 王君, 馬挺, 劉靜, 等. 利用 PCR-DGGE 技術(shù)指導(dǎo)高溫油藏中功能微生物的分離[J]. 環(huán)境科學(xué), 2008, 29(2)：462-468.

Analysis of bacterial communities in Bohai heavy oil degradation by 16S rDNA-PCR-DGGE

WANG Dawei1,2*, ZHANG Jian1,2, MA Ting3, LV Xin1,2, HE Chunbai1,2

1. State Key Laboratory of Offshore Oil Exploitation, Beijing 100028, China
2. China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) Research Institute, Beijing 100028, China
3. Key Laboratory of Molecular Microbiology and Technology, Ministry of Education, College of Life Science, Nankai University, Tianjin 300071, China

Due to the reasons such as high viscosity of crude oil, quick increase of water, decrease of oil production, microbial enhanced oil recovery (MEOR) technology was used for improving heavy oil recovery in Bohai oil field. In this study, the recovery, moisture, pressure changes of homogeneous, non-homogeneous core flooding were studied by physical simulation experiments; structural and abundance changes of microbial communities were studied by denaturing gradient gel electrophoresis (Denature Gradient Gel Electrophoresis, DGGE) technology; physical and chemical properties changes of crude oil were studied by oil viscosity measurement, and the mechanism of microbial enhanced heavy oil recovery was analyzed. Flooding simulation results showed that MEOR system could effectively enhance oil recovery, which could enhance oil recovery by 14.4% and 29.4%, respectively in homogeneous and non-homogeneous core flooding experiments; DGGE results showed that microbial system abundance of the outletend was significantly higher than that of injection end; crude oil viscosity measurement results showed that oil viscosity of the outlet end decreased. The results suggested that microorganisms could use heavy oil as carbon source, grow in the formation environment, reduce the viscosity of heavy oil and improve recovery, so that this technology has broad application prospects in Bohai heavy oil development .

heavy oil; microbial enhanced oil recovery; denature gradient gel electrophoresis; viscosity reduction; mechanism

10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.01.019

TE122.14

A

1008-8873(2016)01-124-06

2015-01-23;

2015-11-03

十一五國家科技重大專項(xiàng)“海上油田化學(xué)驅(qū)油技術(shù)”(2011ZX05024-004)

王大威(1978—), 男, 2009年畢業(yè)于東北石油大學(xué)油氣田開發(fā)專業(yè), 現(xiàn)任中海油研究總院采油工程師, 研究方向： 微生物采油等三次采油技術(shù)研究, E-mail： wangdw3@cnooc.com.cn

*通信作者：王大威, E-mail： wangdw3@cnooc.com.cn王大威, 張健, 馬挺, 等. 用PCR-DGGE方法分析渤海原油降解過程微生物群落結(jié)構(gòu)變化[J]. 生態(tài)科學(xué), 2016, 35(1)： 124-129. WANG Dawei, ZHANG Jian, MA Ting, et al. Analysis of bacterial communities in Bohai heavy oil degradation by 16S

rDNA-PCR-DGGE[J]. Ecological Science, 2016, 35(1)： 124-129.