本文關(guān)鍵詞：驅(qū)油菌株篩選及其對原油與石蠟理化性質(zhì)的影響及機(jī)理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微生物提高原油采收率技術(shù)(Microbial Enhanced Oil Recovery,MEOR)被認(rèn)為是目前最有發(fā)展前景的采油技術(shù),對于高含水的枯竭油藏開采具有更為重要的意義。本論文從陜北安塞及志丹油田篩選出一批性能優(yōu)良的真菌和細(xì)菌,以農(nóng)副產(chǎn)品為原料生產(chǎn)真菌酶制劑及細(xì)菌固態(tài)菌劑,研究酶制劑與細(xì)菌固態(tài)菌劑對原油與石蠟理化性質(zhì)的影響,并從原油與石蠟的組分變化、產(chǎn)酸、產(chǎn)氣以及脫附性等角度探討其作用機(jī)理;同時對3株優(yōu)勢細(xì)菌進(jìn)行了清防蠟效果及其作用機(jī)理研究,依據(jù)上述研究結(jié)果對真菌粗酶制劑、固態(tài)細(xì)菌制劑及細(xì)菌菌體提高原油采收率與清防蠟的可行性及其應(yīng)用于微生物采油的潛力進(jìn)行了初步評價。論文主要研究結(jié)果如下:1.驅(qū)油真菌篩選鑒定從陜北安塞油田的油污土壤中分離篩選出6株真菌,其編號分別為PJ1,PJ2,PJ3,PJ4,PJ5,PJ6。通過菌落形態(tài)特征、顯微形態(tài)觀察及ITS序列分析將其鑒定到種,6株驅(qū)油真菌PJ1、PJ2、PJ3、PJ5均為煙曲霉(Aspergillus fumigatus),PJ4為黃曲霉(A.flavus),PJ6為土曲霉(A.terreus)。研究發(fā)現(xiàn),這6株真菌對原油及石蠟具有很強(qiáng)的降解作用,其最大降解率分別為79.4%及38.3%,表明這6株真菌具有高活性的烴類物質(zhì)降解酶系。2.真菌粗酶制劑酶活性及酶油反應(yīng)配比研究將6株真菌制成粗酶粉,測定其脫氫酶和2,3雙加氧酶活性,并進(jìn)行粗酶制劑活性影響因素及酶油反應(yīng)配比研究。結(jié)果表明:6株真菌均能合成脫氫酶和加氧酶,活性分別為29.68~93.57 mg·g-1·h-1和21.06~25.40 mmol·g-1·h-1,不同菌株酶活性差異較大,菌株P(guān)J5合成的脫氫酶和加氧酶活性較高。在對脫氫酶的耐受性試驗(yàn)中,E1和E5兩種粗酶制劑具有較強(qiáng)的耐鹽性和耐酸堿性,當(dāng)NaCl濃度升高到50 g/L、含油地層水礦化度升高到92.43 g/L時,脫氫酶活性才顯著下降;pH對脫氫酶活性影響較小,在pH值6.0~10.0這個范圍內(nèi),兩種粗酶制劑均具有較強(qiáng)活性。表明這兩種真菌粗酶制劑具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。在原油與酶液配比試驗(yàn)中,從使用效果及經(jīng)濟(jì)性綜合考慮,在酶液濃度8 g/L及原油與酶液配比為1:15進(jìn)行反應(yīng)時,原油的脫附性及乳化性均較好。3.真菌酶對原油及石蠟理化性質(zhì)的影響真菌胞外酶能大幅度降解原油中的烷烴、芳香烴、膠質(zhì)及瀝青,對膠質(zhì)及瀝青質(zhì)的最大降解率達(dá)到38.9%及24.7%;酶降解作用能夠大幅度提高原油中230℃可氣化小分子烴的含量并降低原油黏度,其中可氣化烴各組分總含量較對照增加5.6%~28.8%,40℃時的原油粘度較對照降低40.5%~59.0%;降解過程中產(chǎn)生大量CO2和H2,產(chǎn)氣率分別為發(fā)酵液體積的21.3%~53.3%和38.3%~100%;并產(chǎn)生草酸與丙酸等短鏈有機(jī)酸,使酶解液的ph也較對照下降22.7%~29.4%,產(chǎn)酸總量為22.25~24.13mmol/l,酸值達(dá)到1335~1448mg/l。供試6株真菌酶制劑均能夠產(chǎn)生表面活性物質(zhì),有助于原油脫附:供試酶液對原油在濾紙上的脫附率達(dá)到83.4%~87.8%,為對照的7.37~7.75倍。真菌胞外酶也能夠大幅度降解石蠟,經(jīng)酶降解處理,固體石蠟在正己烷中的溶解性顯著增加,其中,18℃時在正己烷中的可溶組分占石蠟總量的78.6%~86.2%,較對照增加31.9%~44.6%;18℃時正己烷可溶組分中230℃可氣化成分中保留時間較短的小分子烴數(shù)量較對照減少3.7%~26.9%,保留時間較長的大分子烴數(shù)量較對照增加5.5%~19.6%;石蠟固液態(tài)轉(zhuǎn)化時的初始相變點(diǎn)提高4℃;并在降解過程中產(chǎn)生大量co2和h2,產(chǎn)氣率分別為水解液體積的26.7%~66.7%和50.0%~125.0%;并產(chǎn)生草酸與丙酸等短鏈有機(jī)酸,酶解液ph也較對照下降22.3%~28.5%,產(chǎn)酸總量為21.44~23.25mmol/l,酸值達(dá)到1327.8~1395.0mg/l。4.驅(qū)油細(xì)菌篩選鑒定從陜北安塞油田、志丹油田的原油及油污土壤中,分離篩選出3株細(xì)菌,其編號分別為5-2a、6-2a及2a。通過形態(tài)特征及16srdna全序列分析,將這3株降解菌株鑒定到種:5-2a為萎縮芽孢桿菌(bacillusatrophaeus);6-2a為巨大芽孢桿菌(bacillusaryabhattai);2a為墨西哥微小桿菌(exiguobacteriummexicanum)。這3株細(xì)菌均為好氧菌,不運(yùn)動,在30~80℃溫度范圍及0~100g/l這個濃度區(qū)間內(nèi),能夠存活。研究發(fā)現(xiàn)這3株細(xì)菌的發(fā)酵液能大幅度降解原油中的烷烴、芳香烴、膠質(zhì)及瀝青,其降解率分別為30.0%~57.8%、47.4%~73.1%、61.4%~72.8%及42.1%~57.9%。細(xì)菌降解作用能夠大幅度提高原油中230℃可氣化小分子烴的含量并降低原油黏度,其中可氣化烴輕質(zhì)組分總含量較對照增加27.4%~61.0%,原油粘度降低7.4%~11.1%。發(fā)酵液對原油的脫附率達(dá)到66.5%~94.2%,為對照的5.32~7.53倍。5.固態(tài)細(xì)菌制劑對原油及石蠟理化性質(zhì)影響細(xì)菌菌劑能大幅度降解原油中的烷烴、芳香烴、膠質(zhì)及瀝青,其降解率分別為12.5%~15.1%、23.7%~39.3%、19.8%~24.2%及53.1%~56.2%;菌劑降解能夠提高原油中230℃可氣化小分子烴的含量并降低原油黏度,其中可氣化烴各組分的總相對含量較對照增加了108.0%~62.6%,40℃時的原油粘度較對照降低24.7%~29.4%;菌劑在降解原油過程中能產(chǎn)生大量co2和h2,產(chǎn)氣率分別為水解液體積的74.0%~81.0%和138.3%~152.3%;并產(chǎn)生草酸與丙酸等短鏈有機(jī)酸,酶解液的ph也較對照下降26.47%~36.03%,產(chǎn)酸總量為23.5~26.0mmol/l,酸值達(dá)到1410~1560mg/l。細(xì)菌菌劑對固態(tài)石蠟也具有良好的降解作用,經(jīng)過菌劑降解,固態(tài)石蠟在正己烷中的溶解性顯著增加,經(jīng)過菌劑降解作用,18℃時,在正己烷中可溶解的石蠟量已達(dá)到石蠟總量的68.6%~77.2%,較對照增加15.0%~29.5%;18℃時正己烷可溶組分中230℃可氣化成分中保留時間較短的小分子烴的相對含量較對照減少6.9%~14.9%,保留時間較長的大分子烴數(shù)量較對照增加18.4%~25.7%;降解過程中產(chǎn)生大量co2和h2,產(chǎn)氣率分別為水解液體積的65.0%~80.0%和120.0%~150.0%;并產(chǎn)生草酸、丙酸和甲酸等小分子有機(jī)酸,反應(yīng)液ph也較對照下降27.3%~36.8%,產(chǎn)酸總量為22.88~25.75mmol/l,酸值達(dá)到1373~1545mg/l;同時改變了石蠟的蠟晶形態(tài)。6.細(xì)菌清防蠟效果及作用研究經(jīng)過細(xì)菌發(fā)酵液處理,石蠟的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,其在正己烷中的溶解性顯著增加,18℃時可在正己烷中溶解的石蠟達(dá)到石蠟總量的57.7%~62.0%,較對照增加1.5%~9.0%。細(xì)菌發(fā)酵液對固體石蠟具有很好的脫附作用,脫附率達(dá)到及36.2%~100.0%。3株細(xì)菌具有很好的防蠟、清蠟作用,其中防蠟率達(dá)到了94.6%~98.1%,清蠟率達(dá)到了69.1%~89.3%。此外,3株細(xì)菌均能附著在玻璃質(zhì)及鋼質(zhì)載體表面生長,細(xì)胞密度大,結(jié)合緊密,其在玻璃及鋼片表面的附著密度分別達(dá)到了1.95×106~7.67×108cfu/cm2及8.67×104~7.48×108cfu/cm2,其中,緊結(jié)合態(tài)細(xì)胞附著密度達(dá)到3.22×104~6.81×106cfu/cm2及6.67×103~2.00×108cfu/cm2。7.萎縮芽孢桿菌所產(chǎn)的表面活性物質(zhì)及其對原油脫附效果本研究篩選出的萎縮芽孢桿菌能以尿素為氮源合成脂肽類陽離子型表面活性物質(zhì)。該表面活性物質(zhì)具有以下特性:良好的排油活性、乳化活性及較低的表面張力值,其排油圈達(dá)19.1cm,乳化指數(shù)達(dá)59.49%,表面張力值為25.43mn/m,液態(tài)發(fā)酵所得表面活性物質(zhì)粗干品收率為0.77g/l;能夠耐受高溫及高鹽,在20~100℃溫度范圍及10g/l~90g/l鹽濃度時,排油圈直徑、乳化指數(shù)及表面張力值相對穩(wěn)定;具有較強(qiáng)的ph適應(yīng)性,適應(yīng)范圍為6~13,耐堿性較強(qiáng);對濾紙及細(xì)沙上附著的原油均具有良好的脫附作用,其脫附率分別為93.1%及90.0%。8.真菌粗酶制劑與固態(tài)細(xì)菌制劑對原油及石蠟理化性質(zhì)影響的作用機(jī)理真菌胞外酶與固態(tài)細(xì)菌制劑均可通過以下途徑影響原油及石蠟理化性質(zhì):①降解作用:可降解固體石蠟及原油中的烷烴、芳香烴、膠質(zhì)及瀝青,使石蠟及原油中的重質(zhì)組分分解為輕質(zhì)組分,降低原油黏度,減少可沉積的石蠟量,有效改善原油的流動性及石蠟的蠟晶形態(tài)。②產(chǎn)氣:酶及菌劑在降解原油及石蠟過程中產(chǎn)生大量co2和h2,這些氣體能夠增加油層內(nèi)部壓力,氣體溶入原油會降低原油黏度,改善原油流動性。③產(chǎn)酸:酶及菌劑在降解原油及石蠟過程中產(chǎn)生大量草酸、丙酸等有機(jī)酸,可有效溶解儲油巖層孔隙中的碳酸鹽,增加油層的孔隙度和滲透率,同時還能降低油水之間的界面張力,形成油水乳濁液,從而提高原油采收率。④產(chǎn)生表面活性物質(zhì):6株真菌及3株細(xì)菌均能夠產(chǎn)生表面活性物質(zhì),有助于原油脫附,同時對石蠟具有一定的乳化、分散作用,改變蠟晶顆粒,使其變細(xì)變小而被采出液帶出油井,從而起到清蠟作用。9.細(xì)菌清防蠟作用機(jī)理①降解作用:供試細(xì)菌對石蠟具有一定的降解作用,可降低重質(zhì)組分在原油中的含量,減少可沉積的石蠟量。②在載體表面形成菌膜:供試細(xì)菌可較牢固地附著在金屬表面生長繁殖,形成由微生物細(xì)胞組成的具有很強(qiáng)的抗流體沖刷能力的細(xì)胞膜,可阻止蠟質(zhì)在載體表面結(jié)晶沉積。③合成表面活性物質(zhì):供試細(xì)菌代謝產(chǎn)生的表面活性物質(zhì)等粘附在金屬表面,改變其表面濕潤性,使非極性的蠟晶難以在金屬表面沉積;供試細(xì)菌產(chǎn)生的表面活性物質(zhì)對石蠟具有一定的乳化、分散作用,使蠟晶顆粒變細(xì)變小而隨采出液流出油井,從而起到清蠟作用。
【關(guān)鍵詞】：微生物采油 原油降解 石蠟降解 真菌胞外酶 細(xì)菌固態(tài)菌劑 微生物清防蠟
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q939.97
【目錄】：

• 摘要5-9
• ABSTRACT9-19
• 第一章 文獻(xiàn)綜述19-35
• 1.1 微生物提高原油采收率技術(shù)19-22
• 1.1.1 概況19
• 1.1.2 種類19-21
• 1.1.3 機(jī)理21-22
• 1.2 采油微生物特性及油藏基礎(chǔ)22-24
• 1.2.1 采油微生物特點(diǎn)22-23
• 1.2.2 油藏篩選23-24
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀24-28
• 1.3.1 微生物提高原油采收率技術(shù)的發(fā)展歷程24
• 1.3.2 微生物提高原油采收率技術(shù)設(shè)想的提出24-25
• 1.3.3 國外研究現(xiàn)狀25-27
• 1.3.4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀27-28
• 1.4 研究進(jìn)展28-31
• 1.4.1 技術(shù)手段28-30
• 1.4.2 理論研究30-31
• 1.5 微生物采油的優(yōu)勢、局限性及發(fā)展趨勢31-32
• 1.5.1 優(yōu)點(diǎn)31
• 1.5.2 局限性31
• 1.5.3 發(fā)展趨勢31-32
• 1.6 研究目的意義、內(nèi)容及技術(shù)路線32-35
• 1.6.1 目的意義32-33
• 1.6.2 研究內(nèi)容33-34
• 1.6.3 技術(shù)路線34-35
• 第二章 驅(qū)油真菌篩選、鑒定及降解性能研究35-47
• 2.1 材料與方法35-38
• 2.1.1 材料35-36
• 2.1.2 方法36-38
• 2.2 結(jié)果與分析38-45
• 2.2.1 驅(qū)油真菌的皿內(nèi)生長狀況及產(chǎn)孢量38-39
• 2.2.2 驅(qū)油真菌對原油及石蠟的降解39-40
• 2.2.3 3 株驅(qū)油真菌對原油中 230 ℃可氣化組分的影響40-43
• 2.3.4 驅(qū)油真菌鑒定43-45
• 2.3 結(jié)論與討論45-47
• 第三章 真菌粗酶制劑性質(zhì)及酶油反應(yīng)配比研究47-58
• 3.1 材料與方法47-50
• 3.1.1 材料47
• 3.1.2 方法47-50
• 3.2 結(jié)果分析50-56
• 3.2.1 真菌酶制劑的脫氫酶與加氧酶活性50
• 3.2.2 酶活性的穩(wěn)定性50-53
• 3.2.3 油酶配比53-56
• 3.2.4 脫氫酶活性與溫度、NaCl濃度及地層水礦化度的相關(guān)性56
• 3.3 結(jié)論與討論56-58
• 第四章 真菌酶對原油的降解作用及機(jī)理研究58-76
• 4.1 材料與方法58-63
• 4.1.1 材料58-59
• 4.1.2 方法59-63
• 4.2 結(jié)果與分析63-73
• 4.2.1 原油中飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量63-64
• 4.2.2 原油降解64-65
• 4.2.3 排油活性65
• 4.2.4 原油黏度65-66
• 4.2.5 真菌酶液對原油的脫附66-67
• 4.2.6 酶解產(chǎn)氣量及氣體成分67-69
• 4.2.7 酶降解原油產(chǎn)酸量及酸成分69-70
• 4.2.8 原油理化性質(zhì)與真菌酶活性的相關(guān)性70-71
• 4.2.9 酶制劑降解原油機(jī)理71-73
• 4.3 結(jié)論與討論73-76
• 第五章 真菌酶對固體石蠟的降解作用及機(jī)理研究76-92
• 5.1 材料與方法76-79
• 5.1.1 材料76
• 5.1.2 方法76-79
• 5.2 結(jié)果與分析79-89
• 5.2.1 真菌酶對固體石蠟中正己烷可溶組分含量的影響79-81
• 5.2.2 酶解對固體石蠟正己烷可溶組分中 230 ℃可氣化成分的影響81-82
• 5.2.3 酶處理對固體石蠟相變點(diǎn)的影響82-83
• 5.2.4 傅里葉紅外光譜分析83-85
• 5.2.5 酶解石蠟產(chǎn)氣種類與產(chǎn)氣量85-87
• 5.2.6 酶降石蠟產(chǎn)酸量及酸成分87-88
• 5.2.7 酶液對蠟晶形態(tài)的影響88-89
• 5.2.8 真菌酶降解石蠟機(jī)理89
• 5.3 結(jié)論與討論89-92
• 第六章 驅(qū)油細(xì)菌篩選及降解性能研究92-103
• 6.1 材料與方法92-96
• 6.1.1 材料92-93
• 6.1.2 方法93-96
• 6.2 結(jié)果與分析96-100
• 6.2.1 驅(qū)油細(xì)菌的形態(tài)特征96-97
• 6.2.2 供試細(xì)菌對原油的乳化及降解97-98
• 6.2.3 原油中飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量98
• 6.2.4 驅(qū)油細(xì)菌處理原油中 230 ℃可氣化組分的相對含量98-99
• 6.2.5 原油黏度99
• 6.2.6 細(xì)菌發(fā)酵液排油活性及對原油的脫附性99-100
• 6.2.7 細(xì)菌對烴的粘附性（BATH）100
• 6.3 結(jié)論與討論100-103
• 第七章 驅(qū)油細(xì)菌鑒定及基本性能研究103-114
• 7.1 材料與方法103-105
• 7.1.1 材料103
• 7.1.2 方法103-105
• 7.2 結(jié)果與分析105-111
• 7.2.1 生長曲線105
• 7.2.2 菌株生長影響因素105-108
• 7.2.3 驅(qū)油細(xì)菌鑒定108-111
• 7.3 結(jié)論與討論111-114
• 第八章 固態(tài)細(xì)菌制劑對原油理化性質(zhì)的影響及機(jī)理研究114-128
• 8.1 材料與方法114-118
• 8.1.1 材料114-115
• 8.1.2 方法115-118
• 8.2 結(jié)果與分析118-125
• 8.2.1 解淀粉芽孢桿菌鑒定118-119
• 8.2.2 原油中飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量119-120
• 8.2.3 原油中 230 ℃可氣化組分120-121
• 8.2.4 固態(tài)細(xì)菌菌劑懸液排油活性及脫附性121-122
• 8.2.5 原油黏度122
• 8.2.6 原油降解產(chǎn)氣量及氣體成分122-123
• 8.2.7 原油降解產(chǎn)酸量及酸成分123-124
• 8.2.8 細(xì)菌菌劑降解原油機(jī)理124-125
• 8.3 結(jié)論與討論125-128
• 第九章 3株細(xì)菌固態(tài)制劑對固體石蠟的降解作用及機(jī)理研究128-139
• 9.1 材料與方法128-131
• 9.1.1 材料128
• 9.1.2 方法128-131
• 9.2 結(jié)果與分析131-137
• 9.2.1 菌劑對固體石蠟中正己烷可溶組分含量的影響131-132
• 9.2.2 菌劑對固體石蠟正己烷可溶組分中 230 ℃可氣化成分的影響132-133
• 9.2.3 菌劑降解石蠟產(chǎn)氣種類與數(shù)量133-134
• 9.2.4 石蠟降解產(chǎn)酸量及酸成分134-135
• 9.2.5 菌懸液對蠟晶形態(tài)的影響135-136
• 9.2.6 細(xì)菌菌劑降解石蠟機(jī)理136-137
• 9.3 結(jié)論與討論137-139
• 第十章 3株細(xì)菌的清防蠟效果及作用機(jī)理研究139-148
• 10.1 材料與方法139-142
• 10.1.1 材料139
• 10.1.2 方法139-142
• 10.2 結(jié)果與分析142-146
• 10.2.1 細(xì)菌發(fā)酵液對固體石蠟中正己烷可溶組分含量的影響142-143
• 10.2.2 微生物對蠟晶形態(tài)的影響143-144
• 10.2.3 細(xì)菌發(fā)酵液排油活性及對石蠟的脫附144
• 10.2.4 細(xì)菌細(xì)胞附著密度144
• 10.2.5 清蠟率與防蠟率144-145
• 10.2.6 細(xì)菌清防蠟作用機(jī)理145-146
• 10.3 結(jié)論與討論146-148
• 第十一章 萎縮芽孢桿菌表面活性物質(zhì)及發(fā)酵液對原油的脫附148-163
• 11.1 材料與方法149-152
• 11.1.1 材料149
• 11.1.2 方法149-152
• 11.2 結(jié)果與分析152-161
• 11.2.1 發(fā)酵液表面活性影響因素152-154
• 11.2.2 表面活性物質(zhì)穩(wěn)定性影響因素154-157
• 11.2.3 表面活性物質(zhì)鑒定157-160
• 11.2.4 原油的脫附性160-161
• 11.3 結(jié)論與討論161-163
• 第十二章 研究內(nèi)容及目的、結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)與展望163-168
• 12.1 研究內(nèi)容163
• 12.2 主要結(jié)果及結(jié)論163-166
• 12.3 創(chuàng)新點(diǎn)166-167
• 12.4 展望167-168
• 參考文獻(xiàn)168-180
• 致謝180-181
• 作者簡介181

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王振東;表面活性物質(zhì)對沿斜面層流穩(wěn)定性的影響[J];河北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1982年02期

2 瞿進(jìn);范宏斌;;表面活性物質(zhì)在液態(tài)金屬及汞齊電極上的脫附[J];揚(yáng)州師院學(xué)報(自然科學(xué)版);1989年04期

3 王培光;具有表面活性物質(zhì)的冪律流體沿斜面流動的穩(wěn)定性[J];河北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1992年01期

4 崔社懷,郭先健;急性低氧油酸肺損傷表面活性物質(zhì)相關(guān)蛋白表達(dá)的變化[J];中華結(jié)核和呼吸雜志;1998年02期

5 徐昌芬;;肺泡表面活性物質(zhì)[J];南京醫(yī)學(xué)院學(xué)報;1981年02期

6 陳s

本文編號：278198