微生物与资源.pptx

微生物与资源微生物与资源l微生物冶金微生物冶金l微生物与石油的开采微生物与石油的开采l变废为宝变废为宝l 废渣饲料化废渣饲料化l 农作物秸秆转化为酒精农作物秸秆转化为酒精第一章第一章 微生物冶金微生物冶金第四节第四节 微生物冶金展望微生物冶金展望l微生物冶金的价值微生物冶金的价值 是地球化学循环的高度重演。是地球化学循环的高度重演。优点优点在于：减少资金花费；工艺流程易于控制；在于：减少资金花费；工艺流程易于控制；提高金属回收率；减少二氧化硫排放，保护环提高金属回收率；减少二氧化硫排放，保护环境。境。l加强对冶金微生物资源的保护加强对冶金微生物资源的保护第二章第二章 微生物采油微生物采油l在世界范围内在世界范围内,经过一次，经过一次，二次采油两次常规采油二次采油两次常规采油之后的总采收率一般只之后的总采收率一般只能占地下原油的能占地下原油的30%40%。遗留在地层的残。遗留在地层的残余油仍然占余油仍然占60%70%，故如何提高采收率，故如何提高采收率,从从地下采出更多原油地下采出更多原油,一直一直是世界上许多国家不断是世界上许多国家不断研究的课题。研究的课题。时间越久，石油开采难度就越大时间越久，石油开采难度就越大 l起初，也就是油田刚开发时，油厚、油多、地下压力起初，也就是油田刚开发时，油厚、油多、地下压力又大，那时油可以又大，那时油可以“自喷自喷”出来。出来。l过些年后，地下压力变小，就得往地下注水过些年后，地下压力变小，就得往地下注水“驱油驱油”，用，用“嗑头机嗑头机”往上抽。往上抽。l再后来，注入地下的水都打上来了，油则变得很少了，再后来，注入地下的水都打上来了，油则变得很少了，而且新注入的水总是向同一个方向跑，习惯了而且新注入的水总是向同一个方向跑，习惯了“老路老路”，油就采不出来。科学家就用化学办法采油，即往，油就采不出来。科学家就用化学办法采油，即往油层里注聚合物，这些聚合物把水驱习惯的油层里注聚合物，这些聚合物把水驱习惯的“老路老路”给给“堵上堵上”，这样水就向别的方向压，结果油又被挤，这样水就向别的方向压，结果油又被挤了出来。了出来。l虽然这种化学采油效果比较好，但是被堵上的虽然这种化学采油效果比较好，但是被堵上的“老路老路”以后几乎再也打不开，里面被封闭的石油就无法开以后几乎再也打不开，里面被封闭的石油就无法开采。采。l直到直到1926年提出细菌能采油至今年提出细菌能采油至今,经过经过70多年的发展多年的发展,微生物清蜡和降低重油粘度、微生物选择微生物清蜡和降低重油粘度、微生物选择性封堵地层、微生物吞吐、微生物强化水驱等已成为一性封堵地层、微生物吞吐、微生物强化水驱等已成为一项成熟的提高采收率技术，并形成了继传统的热驱、化项成熟的提高采收率技术，并形成了继传统的热驱、化学驱、气驱之后的第四种提高采收率的方法学驱、气驱之后的第四种提高采收率的方法-微生物提微生物提高原油采收率技术高原油采收率技术 MEOR。l是将微生物及其营养源注入地下油层是将微生物及其营养源注入地下油层,使微生物使微生物在油层中生栖繁殖在油层中生栖繁殖,一方面利用微生物对原油的直接作用一方面利用微生物对原油的直接作用,改善原油物性改善原油物性,提高原油在地层孔隙中的流动性提高原油在地层孔隙中的流动性,另一方另一方面利用微生物在油层中生长代谢产生的气体、生物表面面利用微生物在油层中生长代谢产生的气体、生物表面活性物质、有机酸、聚合物等物质活性物质、有机酸、聚合物等物质,来提高原油采收率的来提高原油采收率的一种方法。一种方法。微生物采油特点微生物采油特点l微生物以水为生长介质微生物以水为生长介质,以质量较次的糖蜜作为营养以质量较次的糖蜜作为营养,实施方便实施方便,可从注水管线或油套环形空间将菌液直接注入地层可从注水管线或油套环形空间将菌液直接注入地层,不需对管线不需对管线进行改造和添加专用注入设备进行改造和添加专用注入设备;由于微生物在油藏中可随地下由于微生物在油藏中可随地下流体自主移动流体自主移动,作用范围比聚合物驱大作用范围比聚合物驱大,注入井后不必加压注入井后不必加压,不损不损伤油层伤油层,无污染无污染,提高采收率显著。提高采收率显著。l以吞吐方式可对单井进行微生物处理以吞吐方式可对单井进行微生物处理,解决边远井、枯竭井的生解决边远井、枯竭井的生产问题产问题,提高孤立井产量和边远油田采收率提高孤立井产量和边远油田采收率;l选用不同的菌种选用不同的菌种,微生物可解决油井生产中多种问题微生物可解决油井生产中多种问题,如降粘、如降粘、防蜡、解堵、调剖防蜡、解堵、调剖,l提高采收率的代谢产物在油层内产生提高采收率的代谢产物在油层内产生,利用率高利用率高,且易于生物降且易于生物降解解,具有良好的生态特性。具有良好的生态特性。微生物采油由于其成本低（投入产出比为微生物采油由于其成本低（投入产出比为1 5）、）、效果好、无污染效果好、无污染,不受区域限制等不受区域限制等，愈来愈受到人们广，愈来愈受到人们广泛的重视。泛的重视。研究基础研究基础l微生物作用前后的油样进行对比分析，发现长链微生物作用前后的油样进行对比分析，发现长链烃含量相对减少烃含量相对减少,短链烃或中链烃含量明显增加短链烃或中链烃含量明显增加,从从而使原油结构中轻质组分含量增加而使原油结构中轻质组分含量增加.微生物能作用微生物能作用芳烃可以对芳环上的取代支链发生断链作用芳烃可以对芳环上的取代支链发生断链作用,胶质胶质分子中取代基的平均分子链长也有变化分子中取代基的平均分子链长也有变化.原油受微原油受微生物作用后生成大量的可带羰基的化合物如酸、生物作用后生成大量的可带羰基的化合物如酸、酯、酮等酯、酮等.这些有机物可以很好改变原油物性这些有机物可以很好改变原油物性,使原使原油变得容易开采油变得容易开采,从而提高产量从而提高产量.l微生物作用原油能够产生短链烷烃气和二氧化碳微生物作用原油能够产生短链烷烃气和二氧化碳等。气体有利于产层压力增加从而提高产量。等。气体有利于产层压力增加从而提高产量。微生物直接驱油机理微生物直接驱油机理 产生的表面活性物质将水驱条件下不能流动的残余油产生的表面活性物质将水驱条件下不能流动的残余油乳化乳化,增加原油流动性。增加原油流动性。改变岩石表面润湿性改变岩石表面润湿性,使油膜从岩石表面剥离使油膜从岩石表面剥离,成为流动成为流动相。相。生物气溶于原油生物气溶于原油降低其黏度降低其黏度;原油在生物气泡表面向前原油在生物气泡表面向前滑动而滑动而降低渗流阻力降低渗流阻力;大孔隙中的大气泡对液流形成一大孔隙中的大气泡对液流形成一定阻力定阻力,具有一定具有一定“微观调剖微观调剖”作用。作用。微生物采油的是微生物采油的是通过是改变原油组成性质和改变通过是改变原油组成性质和改变原油的驱油环境，原油的驱油环境，利用气泡和微生物尺寸形成的微观利用气泡和微生物尺寸形成的微观调剖作用，以及微生物附着在岩石表面生长形成生物调剖作用，以及微生物附着在岩石表面生长形成生物沉积膜，有利于细菌在空隙中存活与延伸，沉积膜，有利于细菌在空隙中存活与延伸，扩大驱油扩大驱油面积面积等因素达到提高采油增产目的的。等因素达到提高采油增产目的的。微生物直接驱油机理微生物直接驱油机理微生物采油的矿场类型微生物采油的矿场类型 l微生物强化水驱，微生物强化水驱，l周期注微生物采油，周期注微生物采油，l微生物选择性封堵地层，微生物选择性封堵地层，l微生物清蜡和降低重油黏度等微生物清蜡和降低重油黏度等 采油微生物和油藏选择采油微生物和油藏选择 l采油微生物筛选采油微生物筛选 l油藏微生物生态问题油藏微生物生态问题 l本原微生物问题本原微生物问题 菌种筛选菌种筛选l菌种筛选是微生物采油技术的关键。菌种筛选是微生物采油技术的关键。l筛选菌种的原则：所选择的微生物应能适应油筛选菌种的原则：所选择的微生物应能适应油层环境条件。层环境条件。l首先首先,所选菌种能在油藏条件下生存、运移并所选菌种能在油藏条件下生存、运移并能产生大量对驱油有利的代谢产物能产生大量对驱油有利的代谢产物;其次其次,从经从经济角度出发济角度出发,所选菌种能以原油为营养源。不所选菌种能以原油为营养源。不同的生物工程目的所需的微生物代谢产物有所同的生物工程目的所需的微生物代谢产物有所不同。不同。l目前目前菌种筛选菌种筛选主要向两方面发展：一是提高菌主要向两方面发展：一是提高菌种耐温性种耐温性,以适合更广的油藏范围以适合更广的油藏范围;二是只提供二是只提供部分无机营养物部分无机营养物,希望以原油为碳源希望以原油为碳源,降低注入降低注入营养物成本。还有的筛选希望得到耐矿化度的营养物成本。还有的筛选希望得到耐矿化度的菌种菌种。l目前已报道的菌种最高可适应目前已报道的菌种最高可适应8595的油藏的油藏条件条件,耐矿化度高达耐矿化度高达17/微生物筛选方法和步骤微生物筛选方法和步骤 l菌种既可以是好氧菌,也可以是厌氧菌。油藏处于缺氧状态,而在油藏处理过程中不能保持绝对无氧状态,故所用菌种最好为兼性厌氧菌。l兼性厌氧菌的优势还在于可以在好氧条件下培养,以缩短培养时间。好氧代谢比厌氧代谢快,先进行好氧培养,后进行厌氧培养,可以加快筛选速度。l另外,混合菌种可能具有协同作用,驱油效果优于单株菌。菌种的配伍性需通过模拟实验确定。菌种筛选步骤菌种筛选步骤l含菌样品l富集好氧培养 l单株菌分离纯化 l穿刺接种 l富集厌氧培养 l室内初步模拟实验 生化、代谢产物测试 物理模拟实验 l确定菌种组合。菌种性能评价菌种性能评价 l目的在于筛选有利于微生物采油的菌种目的在于筛选有利于微生物采油的菌种。l菌种性能研究菌种性能评价包括其生物学特征、代谢菌种性能研究菌种性能评价包括其生物学特征、代谢产物分析、稳定性及对油藏环境的适应性产物分析、稳定性及对油藏环境的适应性,混合菌还需混合菌还需要进行菌株复配实验要进行菌株复配实验。l评价的指标是评价的指标是:最大菌体浓度最大菌体浓度,表面张力降低幅度表面张力降低幅度,培养培养液值及粘度的变化液值及粘度的变化,产生气体的量及组成产生气体的量及组成,原油组成原油组成变化等变化等。l定期监测众多特征参数定期监测众多特征参数(如注水井的压力如注水井的压力,生产井的产量、生产井的产量、含水含水,产出液的微生物含量产出液的微生物含量,主要代谢产物含量主要代谢产物含量,水相的水相的,油相和气体的组分等油相和气体的组分等)的变化的变化,才能发现规律，所才能发现规律，所以有必要对油层环境中的注入微生物进行动态监控以有必要对油层环境中的注入微生物进行动态监控。微生物采油步骤微生物采油步骤 l调查油层中微生物生活环境调查油层中微生物生活环境l选择和培养微生物选择和培养微生物l把微生物注入油井把微生物注入油井l关闭油井让微生物进行繁殖关闭油井让微生物进行繁殖l关闭期之后就可以恢复开采。一般微生物在油层关闭期之后就可以恢复开采。一般微生物在油层中的有效期是中的有效期是3到到6个月，个月，微生物采油工艺微生物采油工艺l目前微生物采油工艺按其注入、生产方式目前微生物采油工艺按其注入、生产方式大致分为微生物大致分为微生物单井吞吐法与微生物驱法单井吞吐法与微生物驱法。目。目前我国现场实施微生物采油主要是单井处理前我国现场实施微生物采油主要是单井处理 l微生物微生物单井处理单井处理微生物采油技术可用于油井处理微生物采油技术可用于油井处理,以增加以增加产量。微生物及其营养物通过套管环空注入近井地层产量。微生物及其营养物通过套管环空注入近井地层,然然后用一定量的液体后用一定量的液体通常是地层水或通常是地层水或2%3%溶液溶液)顶替顶替,一般关井一般关井24小时到小时到7天天,然后开井生产。整个过程然后开井生产。整个过程3至至6个月重复一次个月重复一次,微生物有机会进入更深的地层微生物有机会进入更深的地层,作用于作用于更多的残余油。微生物处理井筒主要目的是生产维护更多的残余油。微生物处理井筒主要目的是生产维护,虽虽不具清蜡功能不具清蜡功能,但有防蜡作用但有防蜡作用,技术难度不大技术难度不大,可大规模应可大规模应用。微生物单井吞吐技术微生物单井吞吐采油的处理对用。微生物单井吞吐技术微生物单井吞吐采油的处理对象是近井地层象是近井地层,需要菌种在地层中生长代谢需要菌种在地层中生长代谢,应筛选厌氧应筛选厌氧或兼性厌氧型的微生物或兼性厌氧型的微生物,具耐温等性能。现场应用时一般具耐温等性能。现场应用时一般需要补充有机营养需要补充有机营养,并关井一段时间。并关井一段时间。l19952002年年,大庆、胜利、大港、中原、沈阳、华北、大庆、胜利、大港、中原、沈阳、华北、辽河、冀东、克拉玛依、青海和新疆等油田以及西南石辽河、冀东、克拉玛依、青海和新疆等油田以及西南石油学院油学院16，28，5255开展了单井处理现场试验开展了单井处理现场试验,其中其中一些取得较好的效果。一些取得较好的效果。l微生物驱法微生物驱法是通过微生物作用于整个油藏是通过微生物作用于整个油藏,提高提高产量和采收率。在注水站的贮水罐中加入微生产量和采收率。在注水站的贮水罐中加入微生物物,无论是连续注入还是阶段注入无论是连续注入还是阶段注入,微生物都能通微生物都能通过注水系统以正常速度注入地层。该项操作几过注水系统以正常速度注入地层。该项操作几乎无须改动现有的注水流程乎无须改动现有的注水流程,且常规注水制度不且常规注水制度不必中断。微生物驱油技术现场微生物驱油从注必中断。微生物驱油技术现场微生物驱油从注水井挤注微生物水井挤注微生物,处理对象是大面积地层处理对象是大面积地层,对微生对微生物的要求与单井吞吐相同物的要求与单井吞吐相同,只是微生物及营养物只是微生物及营养物的用量都比单井吞吐大得多。这是微生物采油的用量都比单井吞吐大得多。这是微生物采油技术发展的主要方向技术发展的主要方向,能真正提高采收率。能真正提高采收率。油藏微生物生态问题油藏微生物生态问题l长期注水开发油藏的地下应存在相对稳定的原长期注水开发油藏的地下应存在相对稳定的原地微生物生态系统。地微生物生态系统。l微生物采油过程中微生物采油过程中,注入的微生物与原地微生注入的微生物与原地微生物能否兼容物能否兼容,注入的营养对原地微生物有什么注入的营养对原地微生物有什么影响影响,这些问题还没有认真研究。这些问题还没有认真研究。l这些问题是微生物采油技术研究的重要组成部这些问题是微生物采油技术研究的重要组成部分分,也可能成为该项技术发展的突破口。也可能成为该项技术发展的突破口。微生物采油展望微生物采油展望l微生物采油施工简单、成本低微生物采油施工简单、成本低,是一种廉价有效是一种廉价有效的采油技术。生物采油技术具有其它三次采油技术的采油技术。生物采油技术具有其它三次采油技术无可比拟的优点无可比拟的优点多功能性多功能性,故有望成为未来油故有望成为未来油田开发后期稳油控水、提高采收率的主要技术之一。田开发后期稳油控水、提高采收率的主要技术之一。l内源微生物和在现有的菌种基础上内源微生物和在现有的菌种基础上,通过基因工程通过基因工程手段获取基因工程菌手段获取基因工程菌,使其性能更加优良使其性能更加优良,有望成为有望成为解决高温油藏、高矿化度油藏及稠油开采的主要菌解决高温油藏、高矿化度油藏及稠油开采的主要菌种。种。l外外,新技术将不断用于微生物采油中新技术将不断用于微生物采油中,如细菌如细菌基因检测方法的确立基因检测方法的确立,为指导现场试验为指导现场试验,深深入开展研究入开展研究,开辟了一条新路。开辟了一条新路。l计算机技术将在微生物驱替实验中发挥重大作用。计算机技术将在微生物驱替实验中发挥重大作用。作业作业l形式：形式：小论文小论文l题目：题目：微生物在微生物在XXX的应用研究的应用研究l基本内容：基本内容：微生物的该领域应用的主要方式、微生物的该领域应用的主要方式、微生物的主要种类、微生物的主要种类、作用机理、作用机理、存在的问题、存在的问题、前景展望等。前景展望等。作业要求作业要求1.必须必须手写手写在在A4或或16K的纸张上，打印无效。的纸张上，打印无效。字数不少于字数不少于1500个个2.根据课堂讲解内容回答。根据课堂讲解内容回答。3.交作业时间：第交作业时间：第16周周上课时间。上课时间。4.请写清楚所在系部、专业、班级、学号、姓请写清楚所在系部、专业、班级、学号、姓名等个人信息。凡因名等个人信息。凡因个人信息个人信息书写不全影响书写不全影响成绩登记者后果自负。成绩登记者后果自负。5.个别调整上课时间的必须将作业交在个别调整上课时间的必须将作业交在名字所名字所在的班级。在的班级。