复合微生物菌剂及其制备方法和应用
复合微生物菌剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微生物菌剂，尤其涉及复合微生物菌剂及其制备方法，本发明还涉及 所述复合微生物菌剂在提高高凝油采收率中的应用，属于微生物驱油剂领域。
【背景技术】
[0002] 微生物采油技术是指利用微生物提高原油采收率的技术，也称为微生物强化采油 技术，其作用机理涉及到一个复杂的生物、生化、化学和物理过程。微生物提高原油采收率 技术是目前国内外发展迅速的一项提高原油采收率的技术，利用微生物是开采枯竭油藏、 提高油藏最终采收率的最为经济的开采方法。微生物可以在油藏内就地繁殖，成倍地增加 处理的波及面积，用微生物采出一吨油的成本仅为其他三次采油方法的几分之一。微生物 采油不仅能够采出油藏中的可动油，而且还可采出部分不可动的残余油，提高油藏的最终 采收率。此外，微生物采油还可以大大延长油井的开采期，推迟油井的报废时间，大幅度提 高单井原油总产量。
[0003] 中国辽河油田具有丰富的高凝油储量，高凝油赌质含量高，凝固点高，随着温度降 低粘度急剧增加，流动性变差，在地层近井地带一些温度较低的区段，高凝油析蜡严重，蜡 堵明显，这导致高凝油难以采出，采收率低。随着石油勘探开发的不断深入，高凝油剩余油 的开发占有越来越重要的地位，如何有效开发好高凝油剩余油是目前面临的一重大难题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种复合微生物菌剂，该复合微生物菌剂可以 改善高凝油的物性，降低高凝油粘度，增加高凝油在地下的流动性，解除高凝油井筒近井地 带的蜡堵，提高高凝油的产量。
[0005] 本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种所述复合微生物菌剂的制备方法。
[0006] 本发明所要解决的第三个技术问题是提供所述复合微生物菌剂在提高高凝油采 收率中的应用。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
[0008] 本发明首先公开了一种复合微生物菌剂，包括：嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌 (Anoxybacillus sp.)菌剂、嗜热脲芽孢杆菌（Ureibacillus sp.)菌剂和生物表面活性剂。
[0009] 按照体积比计，嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆菌菌剂：生物表 面活性剂=1-3 :1_3 :0. 01-0. 5 ;优选的，嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆 菌菌剂：生物表面活性剂=1 :1 :〇. 1。
[0010] 其中，所述嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂的制备包括：将嗜热耐盐兼性厌氧芽 孢杆菌进行发酵培养，得到菌液，即得；
[0011] 所述嗜热脲芽孢杆菌菌剂的制备包括：将嗜热脲芽孢杆菌进行发酵培养，得到菌 液，即得。
[0012] 优选的，所述嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌的微生物保藏编号为：CGMCC NO. 6570 ; 所述嗜热脲芽孢杆菌的微生物保藏编号为：CGMCC NO. 5818 ;
[0013] 按质量百分比计，上述两种嗜热菌株发酵培养的培养基中各组分为：液体石 蜡 2 %，KH2PO40.0 5 %，Na2HPO4O. 1 %，（NH4) 2S040. 2 %，MgSO4 · 7H20 0· 02 %，CaCl2 · 2H20 0. 001 %，FeCl30.0 1 %，玉米浆干粉0. 3 %，微量元素溶液0. 2 %，复合维生素溶液0. 2 %，余 量为水，pH = 7. 2 ;
[0014] 其中，所述微量元素溶液组成为：ZnS04. 7H20 0· 075g/l，CoCl2. 6H20 0· 08g/l， CuSO4. 5H20 0.075g/l，MnSO4. H2O 0.075g/l，NaMoO4. 2H20 0.05g/l，H3BO3O. 15g/l，余量 为水；复合维生素溶液的组成为：生物素〇. 〇〇2g/l，叶酸0. 002g/l，核黄素0. 005g/l，盐 酸吡哆醇〇· Olg/Ι，二水盐酸硫胺〇· 005g/l，烟酸0· 005g/l，泛酸钙0· 005g/l，维生素 B120.00 01g/l，对氨基苯甲酸0. 005g/l，硫辛酸0. 005g/l，余量为水；
[0015] 所述发酵培养的条件是55°C，培养2天。
[0016] 生物表面活性剂的制备包括：将常温菌进行发酵培养，得到菌液，即得；其中， 所述常温菌包括：铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa)、枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis)和地衣芽胞杆菌（Bacillus licheniformis);优选为铜绿假单胞菌。
[0017] 更优选的，所述铜绿假单胞菌的保藏编号为：CICC 10205,枯草芽胞杆菌的保藏编 号为：CICC 10732,地衣芽胞杆菌的保藏编号为：CICC 23642;
[0018] 按质量百分比计，所述发酵培养的培养基中各组分为：NaNO3I %，K2HPO4O. 3%，酵 母浸粉 0· 12 %，CaCl2 · 2H20 0· 012 %，FeSO4 · 7H20 0· 012 %，ZnSO40.0 1 %，MgSO4 · 7H20 0· 024%，NaMoO40.00 8%，大豆油8%，余量为水，pH = 7· 2 ;121°C灭菌30min ;所述发酵培 养的条件是30°C，培养5天。
[0019] 本发明制备的上述嗜热菌株和常温菌株菌液的浓度均多IO8个/ml。
[0020] 本发明进一步公开了一种所述复合微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：将嗜 热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂、嗜热脲芽孢杆菌菌剂和生物表面活性剂混合，即得。
[0021] 生物表面活性剂是微生物在生长过程中产生的具有降低液体表面张力的代谢产 物，除具有降低表面张力、稳定乳化液等特性以外，还具有一般化学类表面活性剂不具备的 低毒性，可自然降解、生态安全，不会造成污染和高生理活性的优点。
[0022] 本发明首先将菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818与多种不同的生物表面活性 剂进行复配，评价不同菌株复配后对高凝油的乳化等级及对高凝油的降解率。结果表明， 菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物表面活性剂（常温菌CICC 10205发酵的代 谢产物）进行复配，对高凝油的乳化等级达四级；高凝油经复合微生物菌剂作用后的降 解率14.99%，比其他处理高16%以上；而不含生物表活剂的菌株复配，或者菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818菌株与其他生物表面活性剂进行复配，对高凝油的乳化等级最多 达到三级，高凝油经菌剂作用后的降解率提高不明显。因此，本发明产生物表面活性剂的常 温菌选择保藏编号为CICC 10205的铜绿假单胞菌，该生物表面活性剂对高凝油具有极强 的乳化能力，可以有效的降低油水表面张力。
[0023] 在复合微生物菌剂的菌株组合复配实验基础上，本发明进一步对菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物表面活性剂（保藏编号为CICC 10205的铜绿假单胞菌发 酵的代谢产物）的复配比例进行优化。结果表明，菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及 生物表面活性剂按照1 :1 :〇. 1的体积比复配，复配后的复合微生物菌剂对高凝油的乳化等 级达到5级，且对高凝油的降解率最高，为17. 99%，比其他比例配比的菌剂处理高18. 9% 以上；而不加生物表活剂的菌剂对高凝油的降解率仅为12. 27%。
[0024] 本发明复合微生物菌剂的室内评价效果明显优于未加生物表面活性剂的组合，由 于加入少量的生物表面活性剂后，油水的界面张力降低，可以使高温菌更好的接触高凝油， 从而对高凝油发挥更佳的作用。本发明复合微生物菌剂可使高凝油的凝固点降低四度，粘 度降低41. 3%。该复配高温组合菌能够以高凝油为碳源和能源生长，能够利用C30以上的 正构烷烃和蜡质，将其降解为C10-C30的短链烷烃，室内物理模拟驱油实验表明该复合微 生物菌剂可以提高高凝油净采收率8. 06%。
[0025] 本发明所述复合微生物菌剂能够应用于提高高凝油采收率，包括：将所述复合微 生物菌剂用营养液稀释，注入油井，再向油井注入顶替液，关井7天后，即可进行生产。
[0026] 其中，按照体积比计，复合微生物菌剂与营养液的比例为1 :10 ;稀释后每一种菌 液的浓度为IO7个/ml ;所述营养液包括以下各组分：糖蜜、磷酸氢二铵、硝酸钠、酵母粉和 水；优选的，按照质量百分比计，糖蜜2 %、磷酸氢二铵0. 2 %、硝酸钠0. 2 % 、酵母粉0. 05 %， 余量为水。其中，所述营养液的制备包括：按照比例称取各组分，将酵母粉、硝酸钠和磷酸氢 二铵溶解于水中，再加入糖蜜，混匀，即得；所述水优选为50°C -65°C热水。
[0027] 稀释后的复合微生物菌剂的注入量一般根据单井物性、生产参数、作用范围来计 算，其公式如下4 = 1131(12(1-#)/4(式中〇-注入量，1113出-油层厚度， 111;(1-作用范围半径， m ;fw_含水率，％ )。
[0028] 本发明在辽河油田高凝油区块选取两口油井实施微生物吞吐现场试验，对试验前 后的跟踪监测结果表明，在首次注入微生物菌剂和营养激活剂后，试验井的微生物群落发 生较大变化，微生物芽孢杆菌属（Bacillus sp.)的细菌占主导地位。油井A油样粘度由试 验前的71mPa. s降低为试验后的30mPa. s，降粘率为57. 7%，油井B油样粘度由试验前的 40. 5mPa. s降低为试验后的30mPa. s，降粘率为26%，而凝固点则分别降低4°C和2°C。对四 组分分析可知，油井A油样的沥青质含量由14. 71 %降至9. 18%，油井B油样的沥青质含量 由14. 53%降至10. 21%。截止到2014年5月31日，油井A在一年的时期内共增油317. 4t， 油井B在一年的时期内共增油194. 8t，增油效果非常显著。
[0029] 本发明技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0030] 本发明中微生物通过本身和其代谢产物对井筒内和近井地带地层的高凝油起作 用，主要原理是使高凝油在井下乳化分散、降凝降粘，同时改变油管内壁的润湿性，使高凝 油以冷抽的方式采出；既能保持地层压力，又能够防止油层析蜡，解除井筒及井筒附近的蜡 堵，改善高凝油的流动性，使高凝油变得易于开采；室内物理模拟驱油试验可以提高净采收 率8. 06%。同时，微生物采油技术具有施工工艺简单、操作方便、安全可靠、措施见效快、持 续时间长、效益高的特点。
【附图说明】
[0031] 图1为复合微生物菌剂（含/不含生物表面活性剂）作用前后高凝油粘度变化 图；
[0032] 图2为复合微生物菌剂（含/不含生物表面活性剂）作用前后高凝油凝固点变化 图；
[0033] 图3为复合微生物菌剂作用前后高凝油正烷烃碳数分布情况；
[0034]图4为物理模拟试验中复合微生物菌剂（含生物表面活性剂）作用高凝油前后的 产量变化曲线；
[0035] 图5为微生物吞吐试验前后高凝油粘度变化图；其中，A为油井A油样粘度；B为 油井B油样粘度；
[0036] 图6为微生物吞吐试验前后高凝油凝固点变化图；
[0037] 图7为微生物吞吐试验前后油井产量情况；其中，A为油井A产量情况；B为油井B 产量情况。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而 更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领 域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节 和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。
[0039] 1、实验菌株
[0040] 菌株CICC 10205、CICC 10732、CICC 23642购于中国工业微生物菌种保藏管理中 心。
[0041] 嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌（Anoxybacillus sp.，微生物保藏编号为：CGMCC NO. 6570)、嗜热脲芽孢杆菌（Ureibacillus sp.，微生物保藏编号为：CGMCC NO. 5818)是从 油水样中分离得到。
[0042] 实施例1复合微生物菌剂的制备
[0043] (1)将微生物保藏编号为：CGMCC NO. 6570的嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌和微生 物保藏编号为：CGMCC NO. 5818的嗜热脲芽孢杆菌进行发酵培养，分别制备菌液，即得到嗜 热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂和嗜热脲芽孢杆菌菌剂；
[0044] 按质量百分比计，所述嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌和嗜热脲芽孢杆菌进行发酵 培养的培养基中各组分为：液体石蜡2%，KH2PO40.0 5%，Na2HPO4O. 1%，（NH4)2SO4O. 2%， MgSO4 · 7H20 0· 02%，CaCl2 · 2H20 0· 001%，FeCl30.0 1%，玉米浆干粉 0· 3%，微量元素溶 液0. 2%，复合维生素溶液0. 2%，余量为水；其中，微量元素溶液组成：ZnS04. 7H20 0. 075g/ 1，CoCl2. 6H20 0· 08g/l，CuSO4. 5H20 0· 075g/l，MnSO4. H2O 0· 075g/l，NaMoO4. 2H20 0· 05g/l， H3BO3O. 15g/l，余量为水；复合维生素溶液组成：生物素0. 002g/l，叶酸0. 002g/l，核黄素 0· 005g/l，盐酸吡哆醇(λ Olg/Ι，二水盐酸硫胺(λ 005g/l，烟酸(λ 005g/l，泛酸钙(λ 005g/l， 维生素 B120.00 01g/l，对氨基苯甲酸0. 005g/l，硫辛酸0. 005g/l，余量为水；发酵培养的条 件是55°C，摇床180rpm，培养2天；菌液的浓度均多IO8个/ml。
[0045] (2)同时发酵常温菌，制备菌液，即得到生物表面活性剂；所述常温菌为保藏编号 为：CICC 10205的铜绿假单胞菌。
[0046] 其中，按质量百分比计，所述发酵培养的培养基中各组分为：NaNO3I %， K2HPO4O. 3%，酵母浸粉 0· 12%，CaCl2 · 2H20 0· 012%，FeSO4 · 7H20 0· 012%，ZnSO40.0 1%， MgSO4 · 7H20 0· 024%，NaMoO40.00 8%，大豆油 8%，余量为水，pH = 7· 2 ;121°C灭菌 30min ;
[0047] 发酵培养的条件是30°C，摇床180rpm，培养5天；菌液的浓度均彡IO8个/ml。
[0048] (3)将嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂、嗜热脲芽孢杆菌菌剂和生物表面活性剂 混合，按照体积比计，嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆菌菌剂：生物表面活 性剂=1 :1 :0. 1，即得。
[0049] 实施例2复合微生物菌剂的制备
[0050] 按照实施例1方法制备复合微生物菌剂，区别在于：按照体积比计，嗜热耐盐兼性 厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆菌菌剂：生物表面活性剂=1 :1 :〇. 01，即得。
[0051] 实施例3复合微生物菌剂的制备
[0052] 按照实施例1方法制备复合微生物菌剂，区别在于：按照体积比计，嗜热耐盐兼性 厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆菌菌剂：生物表面活性剂=3 :3 :0. 5,即得。
[0053] 实验例1复合微生物菌剂的菌株组合复配实验
[0054] 1、实验方法
[0055] I. 1对高凝油的乳化等级评价
[0056] 将菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818与多种不同的生物表面活性剂进行复配。 生物表面活性剂分别是常温菌CICC 10205、CICC 10732、CICC 23642菌株发酵的代谢产 物。
[0057] 菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818、常温菌CICC 10205的发酵的条件参照实施 例1〇
[0058] CICC 10732 菌株发酵培养基：NaNO3L 25%，蔗糖 2. 5%,KH2PO4O. 24%,MgSO4 ·7Η20 0· 04%，CaCl2 · 2Η20 0· 01%，Na2HP04 · 12Η20 0· 96%，酵母粉 0· 08%，余量为水，pH = 7. 0。 培养条件为30°C，180rpm摇床培养3d。
[0059] CICC 23642 菌株发酵培养基：Na2HPO4 · 12H20 0· 56 %，NH4NO3O. 16 %， KH2PO4O. 21 %，MgS04.7H20 0.02%，CaCl2 ·2Η20 0.008%，FeSO4 ·7Η20 0.008%，葡萄糖 2%， 余量为水，pH = 7. 0。培养条件为30°C，180rpm摇床培养3d。
[0060] 将菌株CGMCC NO. 6570和CGMCC NO. 5818的发酵液分别取5ml转接至100mL含有 10%高凝油（g/ml)的乳化培养基中，再接入2.5ml的不同常温菌菌株发酵液作为生物 表面 活性剂，将三角瓶瓶口密封后置于55°C摇床，设置转速为lOOrprn，7天后对乳化情况按照表 2进行评价。
[0061] 表1菌株组合
[0062]
[0063] 表2乳化等级评价标准
[0064]
[0065] I. 2高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率测定
[0066] 原油是以链烷烃、环烷烃、芳香烃以及少量非烃类化合物为主要成分的复杂混合 物。生物法主要原理是微生物利用石油烃类作为碳源进行同化降解，使其最终完全矿化，转 变为无害的无机物质（COJPH2O)的过程。一般说来，链烃比环烃易降解，不饱和烃比饱和 烃易降解，直链烃比支链烃易降解，而且，支链烷基愈多，其生物降解性愈差，尤其是碳链末 端有季碳原子时特别顽固。对于多环芳烃，则很难被微生物降解。
[0067] 将高凝油经过不同菌株复配的复合微生物菌剂作用后，使用低沸点石油醚对其萃 取，待石油醚完全挥发后称重，测定高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率。
[0068] 2、实验结果
[0069] 2. 1不同菌株复配后对高凝油的乳化等级
[0070] 不同菌株复配后对高凝油的乳化等级评价结果见表3。
[0071] 结果表明，菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物表面活性剂（常温菌CICC 10205的发酵代谢产物）按照体积比I :1 :0.5进行复配，对高凝油的乳化等级达四级； 而仅菌株CGMCC NO. 6570和CGMCC NO. 5818菌株复配、不含生物表活剂，或者菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818菌株与其他菌发酵代谢产物进行复配，对高凝油的乳化等级最多 达到三级。
[0072] 表3乳化等级评价结果
[0073]
[0074] 2. 2高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率测定结果
[0075] 高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率测定结果见表4。结果表明，菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物表面活性剂（常温菌CICC 10205的发酵代谢产物）进行 复配，对高凝油的降解率最高，为14.99%，比其他处理高16 %以上；比不加生物表活剂的 菌剂处理组高23. 8%。
[0076] 表4高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率测定
[0077]
[0078] 注：降解率计算公式：(4· 87-作用后萃取重量）/4. 87 X 100%
[0079] 实验例2复合微生物菌剂的菌株复配比例优化实验
[0080] 1、实验方法
[0081] 本发明在实验例1基础上，进一步对菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物 表面活性剂（常温菌CICC 10205发酵的代谢产物）的复配比例（表5)进行优化。
[0082] 表5复合微生物菌剂的复配比例（ml/ml)
[0083]
[0084] 参照实验例1方法将不同比例复配的复合微生物菌剂按照体积比I :10接入 100mL含有10 %高凝油的乳化培养基中，评价不同比例复配的复合微生物菌剂对高凝油的 乳化等级。
[0085] 高凝油经过不同比例复配的复合微生物菌剂作用后，使用低沸点石油醚对其萃 取，待石油醚完全挥发后称重，测定高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率。
[0086] 2、实验结果
[0087] 2. 1对高凝油的乳化等级评价
[0088] 不同比例复配的复合微生物菌剂对高凝油的乳化等级评价结果见表6。结果表明， 菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物表面活性剂按照体积比I :1 :0. 1复配，对高凝 油的乳化等级达五级。
[0089] 表6乳化等级评价结果
[0090]
[0091] 2. 2高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率
[0092] 高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率测定结果见表7。
[0093] 表7高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率测定
[0094]
[0095] 结果表明，菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物表面活性剂按照体积比1 : 1 :〇. 1复配，对高凝油的降解率最高，为17.99%，比其他配比的菌剂处理高18.9%以上；而 不加生物表活剂的菌剂对高凝油的降解率为12. 27%。
[0096] 实验例3本发明复合微生物菌剂作用高凝油后对油样粘度和凝固点的测定实验
[0097] 1、实验方法
[0098] 菌株 CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818、常温菌 CICC 10205 的发酵参照实施例 1。
[0099] 将菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818发酵液各5ml接入到装有IOg高凝油和 90ml培养基（培养基组成：糖蜜2%、NaNO3O. 2%、（NH4)2HPO4O. 2%、酵母粉0.05%，余量 为水，pH = 7. 2 ;121°C灭菌30min)的三角瓶中，同时接入两个瓶子，向其中一个瓶子加入 0.5ml常温菌CICC10205发酵液，瓶口使用橡胶手套进行封口包扎，将其置于55 °C摇床， IOOrpm培养7天，然后对两个三角瓶中的高凝油脱水处理，将处理后的高凝油进行粘度及 凝固点分析。
[0100] 2、实验结果
[0101] 在测定高凝油粘度的过程中，随着剪切速率的增大，高凝油粘度在不断的发生变 化。结果表明，本发明复合微生物菌剂作用后可以使高凝油油样的粘度降低41. 3%，而不加 生物表面活性剂的组合菌作用后，高凝油油样粘度仅降低22%，说明本发明复合微生物菌 剂中添加生物表面活性剂，具有更好的降粘效果（图1)。
[0102] 使用石油凝固点测定法（国标GB510-83)来评价本发明复合微生物菌剂的降凝效 果，结果表明，本发明复合微生物菌剂能降低高凝油凝固点四度，而不加生物表活剂的菌剂 能降低高凝油凝固点一度，说明本发明的复合微生物菌剂对高凝油的降凝效果更明显（图 2) 〇
[0103] 实验例4本发明复合微生物菌剂作用高凝油后对油样组分的分析实验
[0104] 1、实验方法
[0105] 对实验例3处理的高凝油使用高压气相色谱法进行气相色谱组分检测和分析，测 定本发明复合微生物菌剂对不同碳素烷烃降解率，并测定油样的四组分，油样测定方法根 据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5119-2008《岩石中可溶有机物及原油族组分 分析》对微生物作用前后原油族组分（饱和烃、芳香烃、非烃、沥青质）的变化进行测定。
[0106] 姥鲛烷（Pr)/nC17、植烷（Ph)/nC18是衡量生物降解原油的参数，两个比值越 大，原油中正构烷烃转变成异构烷烃的量越多，原油被降解为小分子短链烷烃越多，流动 性增加。w(nC21-)/w(nC22+)和（C21+C22V(C28+C29)，也是描述油气运移重要参数。当 w(nC21-)/w(nC22+)和w(C21+C22)/w(C28+C29)增加时，代表原油重质组分含量相对减少， 轻质组分含量相对增加。
[0107] 2、实验结果
[0108] 实验结果如图3和表8所示，高凝油经过本发明复合微生物菌剂作用后，使分子量 较大的组分降解为分子量相对较小的组分，增加高凝油的流动性。
[0109] 表8高凝油经微生物作用后组分变化总况
[0110]
[0111] 高凝油四组分结果（表9)显示，本发明复合微生物菌剂比不加生物表面活性剂的 菌剂作用后的沥青质含量降低更加明显，饱和烃含量相对增加。沥青质含量下降，饱和烃及 饱和烃轻质组分含量增加，是高凝油凝固点降低的重要原因之一。
[0112] 表9高凝油四组分变化
[0113]
[0115] 实验例5本发明复合微生物菌剂的物理模拟驱油实验
[0116] 1、实验方法
[0117] 将本发明复合微生物菌剂（实施例1)进行室内物理模拟驱油实验，实验材料为辽 河油田高凝油区块地层水、高凝油、菌株CGMCC NO. 6570发酵液、菌株CGMCC NO. 5818发酵 液、菌株CICC10205发酵液、培养基、去离子水、高压氮气、石英砂（325目）。
[0118] 具体过程为：石英砂装填模型，氮气测渗透率一岩心抽真空饱和地层水一水测渗 透率一注入高凝油至饱和一水驱至含水率达98%-注入供试菌株菌液（即本发 明复合微 生物菌剂，CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818、CICC10205体积比为1 :1 :0. 1，使用营养液稀释 后每一种菌液的浓度为IO7个/ml (本发明复合微生物菌剂对菌液原液浓度的要求须多10 8 个/ml)，注入量为IPV - 55°C恒温培养7天一水驱至含水达98%结束实验。
[0119] 2、实验结果
[0120] 结果显示（图4、表10)，本发明中所用的复合微生物菌剂可以提高高凝油的采收 率，与水驱相比，可使采收率提高8. 06 %。
[0121] 表10物理模拟驱油基本参数及驱油试验结果
[0122]
[0123] 实验例6本发明复合微生物菌剂的现场吞吐试验
[0124] 1、实验方法
[0125] 在辽河油田某高凝油区块选取两口油井进行现场吞吐试验，所选高凝油区块的 地温为54度，按照实施例1的方法将菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818在发酵罐中进 行大规模培养，同时发酵常温菌（CICC10205)以使其产生大量的生物表面活性剂。利用 50°C -65°C热水按单井设计浓度及用量进行现场配制，先溶解酵母粉、硝酸钠和磷酸氢二 铵，再加入糖蜜稀释配制营养液（按照质量比计，2%糖蜜、0. 2%磷酸氢二铵、0. 2%硝酸钠 和0. 05%酵母粉，余量为水），最后添加复合微生物菌剂（CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818、 CICC10205体积比为I :1 :0. 1)，复合微生物菌剂与营养液的比例为体积比1 :10。注入量一 般根据单井物性、生产参数、作用范围来计算，其公式如下：Q = hJi d2(l-fw)/4(式中Q-注 入量，m3;h-油层厚度，m;d-作用范围半径，m;fw-含水率，％)。使用700型水泥车进行 注入，注入速度控制在15-20m 3/h，注完后再注入顶替液，然后关井7天。7天后开井生产， 同时进行微生物和油水样的监测。试验设计三个轮次，每个轮次间隔2-3个月。
[0126] 2、实验结果
[0127] 通过监测可知，试验井的微生物群落在试验前后发生较大变化，注入微生物后，油 井中芽孢杆菌属的细菌长期占主导地位。油井A油样粘度由试验前的71mPa. s降低为试验 后的30mPa. s，降粘率为57. 7% (图5A)，油井B油样粘度由试验前的40. 5mPa. s降低为试 验后的30mPa. s，降粘率为26% (图5B)，而凝固点分别降低4°C和2°C (试验前53度）（图 6) 〇
[0128] 对四组分分析可知，油井A油样的沥青质含量由14. 71 %降至9. 18%，油井B油样 的沥青质含量由14. 53%降至10. 21% (表11)。
[0129] 截止到2014年5月31日，油井A在一年的时期内共增油317. 4t (图7A)，油井B 在一年的时期内共增油194. 8t (图7B)，增油效果非常显著。
[0130] 表11试验井试验前后高凝油四组分变化
[0131]
【主权项】
1. 一种复合微生物菌剂，其特征在于，包括：嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌 (Anoxybacillussp.)菌剂、嗜热脲芽孢杆菌（Ureibacillussp.)菌剂和生物表面活性剂。2. 按照权利要求1所述的复合微生物菌剂，其特征在于：按照体积比计，嗜热耐盐兼 性厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆菌菌剂：生物表面活性剂=1-3 :1-3 01-0. 5 ;优选 的，嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆菌菌剂：生物表面活性剂=1 :1 :〇. 1。3. 按照权利要求1或2所述的复合微生物菌剂，其特征在于，所述嗜热耐盐兼性厌氧芽 孢杆菌菌剂的制备包括：将嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌进行发酵培养，得到菌液，即得； 所述嗜热脲芽孢杆菌菌剂的制备包括：将嗜热脲芽孢杆菌进行发酵培养，得到菌液，即 得。4. 按照权利要求3所述的复合微生物菌剂，其特征在于：所述嗜热耐盐兼性厌氧芽 孢杆菌的微生物保藏编号为：CGMCCNO. 6570 ;所述嗜热脲芽孢杆菌的微生物保藏编号为： CGMCCNO. 5818 ； 按质量百分比计，所述发酵培养的培养基中各组分为：液体石蜡2%，KH2PO4O. 05%，Na2HPO4O. 1%，（NH4)2S040. 2%，MgSO4 *7H20 0.02%，CaCl2 *2H20 0.001%，FeCl3O. 01%，玉 米浆干粉〇. 3 %，微量元素溶液0. 2 %，复合维生素溶液0. 2 %，余量为水，pH= 7. 2 ; 其中，所述微量元素溶液的组成为：ZnSO4. 7H20 0. 075g/l，CoCl2. 6H200. 08g/l，CuSO4. 5H20 0.075g/l，MnSO4.H2O0.075g/l，NaMoO4. 2H20 0.05g/l，H3BO3O. 15g/l，余量 为水；复合维生素溶液的组成为：生物素〇. 〇〇2g/l，叶酸0. 002g/l，核黄素0. 005g/l，盐 酸吡哆醇〇? 〇lg/l，二水盐酸硫胺〇? 005g/l，烟酸0? 005g/l，泛酸钙0? 005g/l，维生素 B12O. 0001g/l，对氨基苯甲酸0. 005g/l，硫辛酸0. 005g/l，余量为水； 所述发酵培养的条件是55°C，培养2天；所述菌液的浓度多IO8个/ml。5. 按照权利要求1或2所述的复合微生物菌剂，其特征在于，所述生物表面活性剂的制 备包括：将常温菌进行发酵培养，得到菌液，即得； 其中，所述常温菌包括：铜绿假单胞菌（Pseudomonasaeruginosa)、枯草芽胞杆菌(Bacillussubtilis)和地衣芽胞杆菌（BacillusIicheniformis);优选为铜绿假单胞菌。6. 按照权利要求5所述的复合微生物菌剂，其特征在于：所述铜绿假单胞菌的保藏编 号为：CICC10205,枯草芽胞杆菌的保藏编号为：CICC10732,地衣芽胞杆菌的保藏编号为： CICC23642 ； 按质量百分比计，所述发酵培养的培养基中各组分为：NaN03l%，K2HPO4O. 3%，酵母浸 粉 0.12%，CaCl2 .2H20 0.012%，FeS04.7H20 0? 012%，ZnSO4O. 01%，MgS04.7H20 0.024%， NaMoO4O. 008 %，大豆油 8 %，余量为水，pH= 7. 2 ; 所述发酵培养的条件是30°C，培养5天；所述菌液的浓度多IO8个/ml。7. -种权利要求1至6任何一项所述复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤：将嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂、嗜热脲芽孢杆菌菌剂和生物表面活性剂混合， 即得。8. 权利要求1至6任何一项所述复合微生物菌剂在提高高凝油采收率中的应用。9. 按照权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求1至6任何一 项所述复合微生物菌剂用营养液稀释，注入油井，再向油井注入顶替液，关井7天后，即可 进行生产。10.按照权利要求9所述的应用，其特征在于：按照体积比计，复合微生物菌剂与营养 液的比例为1 :10 ; 所述营养液包括以下各组分：糖蜜、磷酸氢二铵、硝酸钠、酵母粉和水；优选的，按照质 量百分比计，糖蜜2 %、磷酸氢二铵0. 2 %、硝酸钠0. 2 %、酵母粉0. 05 %，余量为水； 其中，所述营养液的制备包括：按照比例称取各组分，将酵母粉、硝酸钠和磷酸氢二铵 溶解于水中，再加入糖蜜，混匀，即得；所述水优选为50°C-65°C热水。
【专利摘要】本发明公开了一种复合微生物菌剂及其制备方法和应用，属于微生物驱油剂领域。本发明首先公开了一种复合微生物菌剂，包括：嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌(Anoxybacillus sp.)菌剂、嗜热脲芽孢杆菌(Ureibacillus sp.)菌剂和生物表面活性剂。本发明还公开了一种所述复合微生物菌剂的制备方法，包括：将嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂、嗜热脲芽孢杆菌菌剂和生物表面活性剂混合，即得。本发明复合微生物菌剂能够应用于提高高凝油采收率，可以改善高凝油的物性，降低高凝油粘度，增加高凝油在地下的流动性，解除高凝油井筒近井地带的蜡堵，大幅提高高凝油的产量。
【IPC分类】C09K8/582, C09K8/584, E21B43/22, C09K8/524
【公开号】CN104893700
【申请号】CN201510144872
【发明人】姜利滨, 王小通, 郑文涛, 华晶, 李东安
【申请人】北京世纪金道石油技术开发有限公司, 李东安
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月30日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微生物菌剂，尤其涉及复合微生物菌剂及其制备方法，本发明还涉及 所述复合微生物菌剂在提高高凝油采收率中的应用，属于微生物驱油剂领域。
【背景技术】
[0002] 微生物采油技术是指利用微生物提高原油采收率的技术，也称为微生物强化采油 技术，其作用机理涉及到一个复杂的生物、生化、化学和物理过程。微生物提高原油采收率 技术是目前国内外发展迅速的一项提高原油采收率的技术，利用微生物是开采枯竭油藏、 提高油藏最终采收率的最为经济的开采方法。微生物可以在油藏内就地繁殖，成倍地增加 处理的波及面积，用微生物采出一吨油的成本仅为其他三次采油方法的几分之一。微生物 采油不仅能够采出油藏中的可动油，而且还可采出部分不可动的残余油，提高油藏的最终 采收率。此外，微生物采油还可以大大延长油井的开采期，推迟油井的报废时间，大幅度提 高单井原油总产量。
[0003] 中国辽河油田具有丰富的高凝油储量，高凝油赌质含量高，凝固点高，随着温度降 低粘度急剧增加，流动性变差，在地层近井地带一些温度较低的区段，高凝油析蜡严重，蜡 堵明显，这导致高凝油难以采出，采收率低。随着石油勘探开发的不断深入，高凝油剩余油 的开发占有越来越重要的地位，如何有效开发好高凝油剩余油是目前面临的一重大难题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种复合微生物菌剂，该复合微生物菌剂可以 改善高凝油的物性，降低高凝油粘度，增加高凝油在地下的流动性，解除高凝油井筒近井地 带的蜡堵，提高高凝油的产量。
[0005] 本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种所述复合微生物菌剂的制备方法。
[0006] 本发明所要解决的第三个技术问题是提供所述复合微生物菌剂在提高高凝油采 收率中的应用。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
[0008] 本发明首先公开了一种复合微生物菌剂，包括：嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌 (Anoxybacillus sp.)菌剂、嗜热脲芽孢杆菌（Ureibacillus sp.)菌剂和生物表面活性剂。
[0009] 按照体积比计，嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆菌菌剂：生物表 面活性剂=1-3 :1_3 :0. 01-0. 5 ;优选的，嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆 菌菌剂：生物表面活性剂=1 :1 :〇. 1。
[0010] 其中，所述嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂的制备包括：将嗜热耐盐兼性厌氧芽 孢杆菌进行发酵培养，得到菌液，即得；
[0011] 所述嗜热脲芽孢杆菌菌剂的制备包括：将嗜热脲芽孢杆菌进行发酵培养，得到菌 液，即得。
[0012] 优选的，所述嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌的微生物保藏编号为：CGMCC NO. 6570 ; 所述嗜热脲芽孢杆菌的微生物保藏编号为：CGMCC NO. 5818 ;
[0013] 按质量百分比计，上述两种嗜热菌株发酵培养的培养基中各组分为：液体石 蜡 2 %，KH2PO40.0 5 %，Na2HPO4O. 1 %，（NH4) 2S040. 2 %，MgSO4 · 7H20 0· 02 %，CaCl2 · 2H20 0. 001 %，FeCl30.0 1 %，玉米浆干粉0. 3 %，微量元素溶液0. 2 %，复合维生素溶液0. 2 %，余 量为水，pH = 7. 2 ;
[0014] 其中，所述微量元素溶液组成为：ZnS04. 7H20 0· 075g/l，CoCl2. 6H20 0· 08g/l， CuSO4. 5H20 0.075g/l，MnSO4. H2O 0.075g/l，NaMoO4. 2H20 0.05g/l，H3BO3O. 15g/l，余量 为水；复合维生素溶液的组成为：生物素〇. 〇〇2g/l，叶酸0. 002g/l，核黄素0. 005g/l，盐 酸吡哆醇〇· Olg/Ι，二水盐酸硫胺〇· 005g/l，烟酸0· 005g/l，泛酸钙0· 005g/l，维生素 B120.00 01g/l，对氨基苯甲酸0. 005g/l，硫辛酸0. 005g/l，余量为水；
[0015] 所述发酵培养的条件是55°C，培养2天。
[0016] 生物表面活性剂的制备包括：将常温菌进行发酵培养，得到菌液，即得；其中， 所述常温菌包括：铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa)、枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis)和地衣芽胞杆菌（Bacillus licheniformis);优选为铜绿假单胞菌。
[0017] 更优选的，所述铜绿假单胞菌的保藏编号为：CICC 10205,枯草芽胞杆菌的保藏编 号为：CICC 10732,地衣芽胞杆菌的保藏编号为：CICC 23642;
[0018] 按质量百分比计，所述发酵培养的培养基中各组分为：NaNO3I %，K2HPO4O. 3%，酵 母浸粉 0· 12 %，CaCl2 · 2H20 0· 012 %，FeSO4 · 7H20 0· 012 %，ZnSO40.0 1 %，MgSO4 · 7H20 0· 024%，NaMoO40.00 8%，大豆油8%，余量为水，pH = 7· 2 ;121°C灭菌30min ;所述发酵培 养的条件是30°C，培养5天。
[0019] 本发明制备的上述嗜热菌株和常温菌株菌液的浓度均多IO8个/ml。
[0020] 本发明进一步公开了一种所述复合微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：将嗜 热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂、嗜热脲芽孢杆菌菌剂和生物表面活性剂混合，即得。
[0021] 生物表面活性剂是微生物在生长过程中产生的具有降低液体表面张力的代谢产 物，除具有降低表面张力、稳定乳化液等特性以外，还具有一般化学类表面活性剂不具备的 低毒性，可自然降解、生态安全，不会造成污染和高生理活性的优点。
[0022] 本发明首先将菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818与多种不同的生物表面活性 剂进行复配，评价不同菌株复配后对高凝油的乳化等级及对高凝油的降解率。结果表明， 菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物表面活性剂（常温菌CICC 10205发酵的代 谢产物）进行复配，对高凝油的乳化等级达四级；高凝油经复合微生物菌剂作用后的降 解率14.99%，比其他处理高16%以上；而不含生物表活剂的菌株复配，或者菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818菌株与其他生物表面活性剂进行复配，对高凝油的乳化等级最多 达到三级，高凝油经菌剂作用后的降解率提高不明显。因此，本发明产生物表面活性剂的常 温菌选择保藏编号为CICC 10205的铜绿假单胞菌，该生物表面活性剂对高凝油具有极强 的乳化能力，可以有效的降低油水表面张力。
[0023] 在复合微生物菌剂的菌株组合复配实验基础上，本发明进一步对菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物表面活性剂（保藏编号为CICC 10205的铜绿假单胞菌发 酵的代谢产物）的复配比例进行优化。结果表明，菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及 生物表面活性剂按照1 :1 :〇. 1的体积比复配，复配后的复合微生物菌剂对高凝油的乳化等 级达到5级，且对高凝油的降解率最高，为17. 99%，比其他比例配比的菌剂处理高18. 9% 以上；而不加生物表活剂的菌剂对高凝油的降解率仅为12. 27%。
[0024] 本发明复合微生物菌剂的室内评价效果明显优于未加生物表面活性剂的组合，由 于加入少量的生物表面活性剂后，油水的界面张力降低，可以使高温菌更好的接触高凝油， 从而对高凝油发挥更佳的作用。本发明复合微生物菌剂可使高凝油的凝固点降低四度，粘 度降低41. 3%。该复配高温组合菌能够以高凝油为碳源和能源生长，能够利用C30以上的 正构烷烃和蜡质，将其降解为C10-C30的短链烷烃，室内物理模拟驱油实验表明该复合微 生物菌剂可以提高高凝油净采收率8. 06%。
[0025] 本发明所述复合微生物菌剂能够应用于提高高凝油采收率，包括：将所述复合微 生物菌剂用营养液稀释，注入油井，再向油井注入顶替液，关井7天后，即可进行生产。
[0026] 其中，按照体积比计，复合微生物菌剂与营养液的比例为1 :10 ;稀释后每一种菌 液的浓度为IO7个/ml ;所述营养液包括以下各组分：糖蜜、磷酸氢二铵、硝酸钠、酵母粉和 水；优选的，按照质量百分比计，糖蜜2 %、磷酸氢二铵0. 2 %、硝酸钠0. 2 % 、酵母粉0. 05 %， 余量为水。其中，所述营养液的制备包括：按照比例称取各组分，将酵母粉、硝酸钠和磷酸氢 二铵溶解于水中，再加入糖蜜，混匀，即得；所述水优选为50°C -65°C热水。
[0027] 稀释后的复合微生物菌剂的注入量一般根据单井物性、生产参数、作用范围来计 算，其公式如下4 = 1131(12(1-#)/4(式中〇-注入量，1113出-油层厚度， 111;(1-作用范围半径， m ;fw_含水率，％ )。
[0028] 本发明在辽河油田高凝油区块选取两口油井实施微生物吞吐现场试验，对试验前 后的跟踪监测结果表明，在首次注入微生物菌剂和营养激活剂后，试验井的微生物群落发 生较大变化，微生物芽孢杆菌属（Bacillus sp.)的细菌占主导地位。油井A油样粘度由试 验前的71mPa. s降低为试验后的30mPa. s，降粘率为57. 7%，油井B油样粘度由试验前的 40. 5mPa. s降低为试验后的30mPa. s，降粘率为26%，而凝固点则分别降低4°C和2°C。对四 组分分析可知，油井A油样的沥青质含量由14. 71 %降至9. 18%，油井B油样的沥青质含量 由14. 53%降至10. 21%。截止到2014年5月31日，油井A在一年的时期内共增油317. 4t， 油井B在一年的时期内共增油194. 8t，增油效果非常显著。
[0029] 本发明技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0030] 本发明中微生物通过本身和其代谢产物对井筒内和近井地带地层的高凝油起作 用，主要原理是使高凝油在井下乳化分散、降凝降粘，同时改变油管内壁的润湿性，使高凝 油以冷抽的方式采出；既能保持地层压力，又能够防止油层析蜡，解除井筒及井筒附近的蜡 堵，改善高凝油的流动性，使高凝油变得易于开采；室内物理模拟驱油试验可以提高净采收 率8. 06%。同时，微生物采油技术具有施工工艺简单、操作方便、安全可靠、措施见效快、持 续时间长、效益高的特点。
【附图说明】
[0031] 图1为复合微生物菌剂（含/不含生物表面活性剂）作用前后高凝油粘度变化 图；
[0032] 图2为复合微生物菌剂（含/不含生物表面活性剂）作用前后高凝油凝固点变化 图；
[0033] 图3为复合微生物菌剂作用前后高凝油正烷烃碳数分布情况；
[0034]图4为物理模拟试验中复合微生物菌剂（含生物表面活性剂）作用高凝油前后的 产量变化曲线；
[0035] 图5为微生物吞吐试验前后高凝油粘度变化图；其中，A为油井A油样粘度；B为 油井B油样粘度；
[0036] 图6为微生物吞吐试验前后高凝油凝固点变化图；
[0037] 图7为微生物吞吐试验前后油井产量情况；其中，A为油井A产量情况；B为油井B 产量情况。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而 更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领 域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节 和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。
[0039] 1、实验菌株
[0040] 菌株CICC 10205、CICC 10732、CICC 23642购于中国工业微生物菌种保藏管理中 心。
[0041] 嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌（Anoxybacillus sp.，微生物保藏编号为：CGMCC NO. 6570)、嗜热脲芽孢杆菌（Ureibacillus sp.，微生物保藏编号为：CGMCC NO. 5818)是从 油水样中分离得到。
[0042] 实施例1复合微生物菌剂的制备
[0043] (1)将微生物保藏编号为：CGMCC NO. 6570的嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌和微生 物保藏编号为：CGMCC NO. 5818的嗜热脲芽孢杆菌进行发酵培养，分别制备菌液，即得到嗜 热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂和嗜热脲芽孢杆菌菌剂；
[0044] 按质量百分比计，所述嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌和嗜热脲芽孢杆菌进行发酵 培养的培养基中各组分为：液体石蜡2%，KH2PO40.0 5%，Na2HPO4O. 1%，（NH4)2SO4O. 2%， MgSO4 · 7H20 0· 02%，CaCl2 · 2H20 0· 001%，FeCl30.0 1%，玉米浆干粉 0· 3%，微量元素溶 液0. 2%，复合维生素溶液0. 2%，余量为水；其中，微量元素溶液组成：ZnS04. 7H20 0. 075g/ 1，CoCl2. 6H20 0· 08g/l，CuSO4. 5H20 0· 075g/l，MnSO4. H2O 0· 075g/l，NaMoO4. 2H20 0· 05g/l， H3BO3O. 15g/l，余量为水；复合维生素溶液组成：生物素0. 002g/l，叶酸0. 002g/l，核黄素 0· 005g/l，盐酸吡哆醇(λ Olg/Ι，二水盐酸硫胺(λ 005g/l，烟酸(λ 005g/l，泛酸钙(λ 005g/l， 维生素 B120.00 01g/l，对氨基苯甲酸0. 005g/l，硫辛酸0. 005g/l，余量为水；发酵培养的条 件是55°C，摇床180rpm，培养2天；菌液的浓度均多IO8个/ml。
[0045] (2)同时发酵常温菌，制备菌液，即得到生物表面活性剂；所述常温菌为保藏编号 为：CICC 10205的铜绿假单胞菌。
[0046] 其中，按质量百分比计，所述发酵培养的培养基中各组分为：NaNO3I %， K2HPO4O. 3%，酵母浸粉 0· 12%，CaCl2 · 2H20 0· 012%，FeSO4 · 7H20 0· 012%，ZnSO40.0 1%， MgSO4 · 7H20 0· 024%，NaMoO40.00 8%，大豆油 8%，余量为水，pH = 7· 2 ;121°C灭菌 30min ;
[0047] 发酵培养的条件是30°C，摇床180rpm，培养5天；菌液的浓度均彡IO8个/ml。
[0048] (3)将嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂、嗜热脲芽孢杆菌菌剂和生物表面活性剂 混合，按照体积比计，嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆菌菌剂：生物表面活 性剂=1 :1 :0. 1，即得。
[0049] 实施例2复合微生物菌剂的制备
[0050] 按照实施例1方法制备复合微生物菌剂，区别在于：按照体积比计，嗜热耐盐兼性 厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆菌菌剂：生物表面活性剂=1 :1 :〇. 01，即得。
[0051] 实施例3复合微生物菌剂的制备
[0052] 按照实施例1方法制备复合微生物菌剂，区别在于：按照体积比计，嗜热耐盐兼性 厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆菌菌剂：生物表面活性剂=3 :3 :0. 5,即得。
[0053] 实验例1复合微生物菌剂的菌株组合复配实验
[0054] 1、实验方法
[0055] I. 1对高凝油的乳化等级评价
[0056] 将菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818与多种不同的生物表面活性剂进行复配。 生物表面活性剂分别是常温菌CICC 10205、CICC 10732、CICC 23642菌株发酵的代谢产 物。
[0057] 菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818、常温菌CICC 10205的发酵的条件参照实施 例1〇
[0058] CICC 10732 菌株发酵培养基：NaNO3L 25%，蔗糖 2. 5%,KH2PO4O. 24%,MgSO4 ·7Η20 0· 04%，CaCl2 · 2Η20 0· 01%，Na2HP04 · 12Η20 0· 96%，酵母粉 0· 08%，余量为水，pH = 7. 0。 培养条件为30°C，180rpm摇床培养3d。
[0059] CICC 23642 菌株发酵培养基：Na2HPO4 · 12H20 0· 56 %，NH4NO3O. 16 %， KH2PO4O. 21 %，MgS04.7H20 0.02%，CaCl2 ·2Η20 0.008%，FeSO4 ·7Η20 0.008%，葡萄糖 2%， 余量为水，pH = 7. 0。培养条件为30°C，180rpm摇床培养3d。
[0060] 将菌株CGMCC NO. 6570和CGMCC NO. 5818的发酵液分别取5ml转接至100mL含有 10%高凝油（g/ml)的乳化培养基中，再接入2.5ml的不同常温菌菌株发酵液作为生物 表面 活性剂，将三角瓶瓶口密封后置于55°C摇床，设置转速为lOOrprn，7天后对乳化情况按照表 2进行评价。
[0061] 表1菌株组合
[0062]
[0063] 表2乳化等级评价标准
[0064]
[0065] I. 2高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率测定
[0066] 原油是以链烷烃、环烷烃、芳香烃以及少量非烃类化合物为主要成分的复杂混合 物。生物法主要原理是微生物利用石油烃类作为碳源进行同化降解，使其最终完全矿化，转 变为无害的无机物质（COJPH2O)的过程。一般说来，链烃比环烃易降解，不饱和烃比饱和 烃易降解，直链烃比支链烃易降解，而且，支链烷基愈多，其生物降解性愈差，尤其是碳链末 端有季碳原子时特别顽固。对于多环芳烃，则很难被微生物降解。
[0067] 将高凝油经过不同菌株复配的复合微生物菌剂作用后，使用低沸点石油醚对其萃 取，待石油醚完全挥发后称重，测定高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率。
[0068] 2、实验结果
[0069] 2. 1不同菌株复配后对高凝油的乳化等级
[0070] 不同菌株复配后对高凝油的乳化等级评价结果见表3。
[0071] 结果表明，菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物表面活性剂（常温菌CICC 10205的发酵代谢产物）按照体积比I :1 :0.5进行复配，对高凝油的乳化等级达四级； 而仅菌株CGMCC NO. 6570和CGMCC NO. 5818菌株复配、不含生物表活剂，或者菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818菌株与其他菌发酵代谢产物进行复配，对高凝油的乳化等级最多 达到三级。
[0072] 表3乳化等级评价结果
[0073]
[0074] 2. 2高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率测定结果
[0075] 高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率测定结果见表4。结果表明，菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物表面活性剂（常温菌CICC 10205的发酵代谢产物）进行 复配，对高凝油的降解率最高，为14.99%，比其他处理高16 %以上；比不加生物表活剂的 菌剂处理组高23. 8%。
[0076] 表4高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率测定
[0077]
[0078] 注：降解率计算公式：(4· 87-作用后萃取重量）/4. 87 X 100%
[0079] 实验例2复合微生物菌剂的菌株复配比例优化实验
[0080] 1、实验方法
[0081] 本发明在实验例1基础上，进一步对菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物 表面活性剂（常温菌CICC 10205发酵的代谢产物）的复配比例（表5)进行优化。
[0082] 表5复合微生物菌剂的复配比例（ml/ml)
[0083]
[0084] 参照实验例1方法将不同比例复配的复合微生物菌剂按照体积比I :10接入 100mL含有10 %高凝油的乳化培养基中，评价不同比例复配的复合微生物菌剂对高凝油的 乳化等级。
[0085] 高凝油经过不同比例复配的复合微生物菌剂作用后，使用低沸点石油醚对其萃 取，待石油醚完全挥发后称重，测定高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率。
[0086] 2、实验结果
[0087] 2. 1对高凝油的乳化等级评价
[0088] 不同比例复配的复合微生物菌剂对高凝油的乳化等级评价结果见表6。结果表明， 菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物表面活性剂按照体积比I :1 :0. 1复配，对高凝 油的乳化等级达五级。
[0089] 表6乳化等级评价结果
[0090]
[0091] 2. 2高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率
[0092] 高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率测定结果见表7。
[0093] 表7高凝油经复合微生物菌剂作用后的降解率测定
[0094]
[0095] 结果表明，菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818及生物表面活性剂按照体积比1 : 1 :〇. 1复配，对高凝油的降解率最高，为17.99%，比其他配比的菌剂处理高18.9%以上；而 不加生物表活剂的菌剂对高凝油的降解率为12. 27%。
[0096] 实验例3本发明复合微生物菌剂作用高凝油后对油样粘度和凝固点的测定实验
[0097] 1、实验方法
[0098] 菌株 CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818、常温菌 CICC 10205 的发酵参照实施例 1。
[0099] 将菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818发酵液各5ml接入到装有IOg高凝油和 90ml培养基（培养基组成：糖蜜2%、NaNO3O. 2%、（NH4)2HPO4O. 2%、酵母粉0.05%，余量 为水，pH = 7. 2 ;121°C灭菌30min)的三角瓶中，同时接入两个瓶子，向其中一个瓶子加入 0.5ml常温菌CICC10205发酵液，瓶口使用橡胶手套进行封口包扎，将其置于55 °C摇床， IOOrpm培养7天，然后对两个三角瓶中的高凝油脱水处理，将处理后的高凝油进行粘度及 凝固点分析。
[0100] 2、实验结果
[0101] 在测定高凝油粘度的过程中，随着剪切速率的增大，高凝油粘度在不断的发生变 化。结果表明，本发明复合微生物菌剂作用后可以使高凝油油样的粘度降低41. 3%，而不加 生物表面活性剂的组合菌作用后，高凝油油样粘度仅降低22%，说明本发明复合微生物菌 剂中添加生物表面活性剂，具有更好的降粘效果（图1)。
[0102] 使用石油凝固点测定法（国标GB510-83)来评价本发明复合微生物菌剂的降凝效 果，结果表明，本发明复合微生物菌剂能降低高凝油凝固点四度，而不加生物表活剂的菌剂 能降低高凝油凝固点一度，说明本发明的复合微生物菌剂对高凝油的降凝效果更明显（图 2) 〇
[0103] 实验例4本发明复合微生物菌剂作用高凝油后对油样组分的分析实验
[0104] 1、实验方法
[0105] 对实验例3处理的高凝油使用高压气相色谱法进行气相色谱组分检测和分析，测 定本发明复合微生物菌剂对不同碳素烷烃降解率，并测定油样的四组分，油样测定方法根 据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5119-2008《岩石中可溶有机物及原油族组分 分析》对微生物作用前后原油族组分（饱和烃、芳香烃、非烃、沥青质）的变化进行测定。
[0106] 姥鲛烷（Pr)/nC17、植烷（Ph)/nC18是衡量生物降解原油的参数，两个比值越 大，原油中正构烷烃转变成异构烷烃的量越多，原油被降解为小分子短链烷烃越多，流动 性增加。w(nC21-)/w(nC22+)和（C21+C22V(C28+C29)，也是描述油气运移重要参数。当 w(nC21-)/w(nC22+)和w(C21+C22)/w(C28+C29)增加时，代表原油重质组分含量相对减少， 轻质组分含量相对增加。
[0107] 2、实验结果
[0108] 实验结果如图3和表8所示，高凝油经过本发明复合微生物菌剂作用后，使分子量 较大的组分降解为分子量相对较小的组分，增加高凝油的流动性。
[0109] 表8高凝油经微生物作用后组分变化总况
[0110]
[0111] 高凝油四组分结果（表9)显示，本发明复合微生物菌剂比不加生物表面活性剂的 菌剂作用后的沥青质含量降低更加明显，饱和烃含量相对增加。沥青质含量下降，饱和烃及 饱和烃轻质组分含量增加，是高凝油凝固点降低的重要原因之一。
[0112] 表9高凝油四组分变化
[0113]
[0115] 实验例5本发明复合微生物菌剂的物理模拟驱油实验
[0116] 1、实验方法
[0117] 将本发明复合微生物菌剂（实施例1)进行室内物理模拟驱油实验，实验材料为辽 河油田高凝油区块地层水、高凝油、菌株CGMCC NO. 6570发酵液、菌株CGMCC NO. 5818发酵 液、菌株CICC10205发酵液、培养基、去离子水、高压氮气、石英砂（325目）。
[0118] 具体过程为：石英砂装填模型，氮气测渗透率一岩心抽真空饱和地层水一水测渗 透率一注入高凝油至饱和一水驱至含水率达98%-注入供试菌株菌液（即本发 明复合微 生物菌剂，CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818、CICC10205体积比为1 :1 :0. 1，使用营养液稀释 后每一种菌液的浓度为IO7个/ml (本发明复合微生物菌剂对菌液原液浓度的要求须多10 8 个/ml)，注入量为IPV - 55°C恒温培养7天一水驱至含水达98%结束实验。
[0119] 2、实验结果
[0120] 结果显示（图4、表10)，本发明中所用的复合微生物菌剂可以提高高凝油的采收 率，与水驱相比，可使采收率提高8. 06 %。
[0121] 表10物理模拟驱油基本参数及驱油试验结果
[0122]
[0123] 实验例6本发明复合微生物菌剂的现场吞吐试验
[0124] 1、实验方法
[0125] 在辽河油田某高凝油区块选取两口油井进行现场吞吐试验，所选高凝油区块的 地温为54度，按照实施例1的方法将菌株CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818在发酵罐中进 行大规模培养，同时发酵常温菌（CICC10205)以使其产生大量的生物表面活性剂。利用 50°C -65°C热水按单井设计浓度及用量进行现场配制，先溶解酵母粉、硝酸钠和磷酸氢二 铵，再加入糖蜜稀释配制营养液（按照质量比计，2%糖蜜、0. 2%磷酸氢二铵、0. 2%硝酸钠 和0. 05%酵母粉，余量为水），最后添加复合微生物菌剂（CGMCC NO. 6570、CGMCC NO. 5818、 CICC10205体积比为I :1 :0. 1)，复合微生物菌剂与营养液的比例为体积比1 :10。注入量一 般根据单井物性、生产参数、作用范围来计算，其公式如下：Q = hJi d2(l-fw)/4(式中Q-注 入量，m3;h-油层厚度，m;d-作用范围半径，m;fw-含水率，％)。使用700型水泥车进行 注入，注入速度控制在15-20m 3/h，注完后再注入顶替液，然后关井7天。7天后开井生产， 同时进行微生物和油水样的监测。试验设计三个轮次，每个轮次间隔2-3个月。
[0126] 2、实验结果
[0127] 通过监测可知，试验井的微生物群落在试验前后发生较大变化，注入微生物后，油 井中芽孢杆菌属的细菌长期占主导地位。油井A油样粘度由试验前的71mPa. s降低为试验 后的30mPa. s，降粘率为57. 7% (图5A)，油井B油样粘度由试验前的40. 5mPa. s降低为试 验后的30mPa. s，降粘率为26% (图5B)，而凝固点分别降低4°C和2°C (试验前53度）（图 6) 〇
[0128] 对四组分分析可知，油井A油样的沥青质含量由14. 71 %降至9. 18%，油井B油样 的沥青质含量由14. 53%降至10. 21% (表11)。
[0129] 截止到2014年5月31日，油井A在一年的时期内共增油317. 4t (图7A)，油井B 在一年的时期内共增油194. 8t (图7B)，增油效果非常显著。
[0130] 表11试验井试验前后高凝油四组分变化
[0131]
【主权项】
1. 一种复合微生物菌剂，其特征在于，包括：嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌 (Anoxybacillussp.)菌剂、嗜热脲芽孢杆菌（Ureibacillussp.)菌剂和生物表面活性剂。2. 按照权利要求1所述的复合微生物菌剂，其特征在于：按照体积比计，嗜热耐盐兼 性厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆菌菌剂：生物表面活性剂=1-3 :1-3 01-0. 5 ;优选 的，嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂：嗜热脲芽孢杆菌菌剂：生物表面活性剂=1 :1 :〇. 1。3. 按照权利要求1或2所述的复合微生物菌剂，其特征在于，所述嗜热耐盐兼性厌氧芽 孢杆菌菌剂的制备包括：将嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌进行发酵培养，得到菌液，即得； 所述嗜热脲芽孢杆菌菌剂的制备包括：将嗜热脲芽孢杆菌进行发酵培养，得到菌液，即 得。4. 按照权利要求3所述的复合微生物菌剂，其特征在于：所述嗜热耐盐兼性厌氧芽 孢杆菌的微生物保藏编号为：CGMCCNO. 6570 ;所述嗜热脲芽孢杆菌的微生物保藏编号为： CGMCCNO. 5818 ； 按质量百分比计，所述发酵培养的培养基中各组分为：液体石蜡2%，KH2PO4O. 05%，Na2HPO4O. 1%，（NH4)2S040. 2%，MgSO4 *7H20 0.02%，CaCl2 *2H20 0.001%，FeCl3O. 01%，玉 米浆干粉〇. 3 %，微量元素溶液0. 2 %，复合维生素溶液0. 2 %，余量为水，pH= 7. 2 ; 其中，所述微量元素溶液的组成为：ZnSO4. 7H20 0. 075g/l，CoCl2. 6H200. 08g/l，CuSO4. 5H20 0.075g/l，MnSO4.H2O0.075g/l，NaMoO4. 2H20 0.05g/l，H3BO3O. 15g/l，余量 为水；复合维生素溶液的组成为：生物素〇. 〇〇2g/l，叶酸0. 002g/l，核黄素0. 005g/l，盐 酸吡哆醇〇? 〇lg/l，二水盐酸硫胺〇? 005g/l，烟酸0? 005g/l，泛酸钙0? 005g/l，维生素 B12O. 0001g/l，对氨基苯甲酸0. 005g/l，硫辛酸0. 005g/l，余量为水； 所述发酵培养的条件是55°C，培养2天；所述菌液的浓度多IO8个/ml。5. 按照权利要求1或2所述的复合微生物菌剂，其特征在于，所述生物表面活性剂的制 备包括：将常温菌进行发酵培养，得到菌液，即得； 其中，所述常温菌包括：铜绿假单胞菌（Pseudomonasaeruginosa)、枯草芽胞杆菌(Bacillussubtilis)和地衣芽胞杆菌（BacillusIicheniformis);优选为铜绿假单胞菌。6. 按照权利要求5所述的复合微生物菌剂，其特征在于：所述铜绿假单胞菌的保藏编 号为：CICC10205,枯草芽胞杆菌的保藏编号为：CICC10732,地衣芽胞杆菌的保藏编号为： CICC23642 ； 按质量百分比计，所述发酵培养的培养基中各组分为：NaN03l%，K2HPO4O. 3%，酵母浸 粉 0.12%，CaCl2 .2H20 0.012%，FeS04.7H20 0? 012%，ZnSO4O. 01%，MgS04.7H20 0.024%， NaMoO4O. 008 %，大豆油 8 %，余量为水，pH= 7. 2 ; 所述发酵培养的条件是30°C，培养5天；所述菌液的浓度多IO8个/ml。7. -种权利要求1至6任何一项所述复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤：将嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂、嗜热脲芽孢杆菌菌剂和生物表面活性剂混合， 即得。8. 权利要求1至6任何一项所述复合微生物菌剂在提高高凝油采收率中的应用。9. 按照权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求1至6任何一 项所述复合微生物菌剂用营养液稀释，注入油井，再向油井注入顶替液，关井7天后，即可 进行生产。10.按照权利要求9所述的应用，其特征在于：按照体积比计，复合微生物菌剂与营养 液的比例为1 :10 ; 所述营养液包括以下各组分：糖蜜、磷酸氢二铵、硝酸钠、酵母粉和水；优选的，按照质 量百分比计，糖蜜2 %、磷酸氢二铵0. 2 %、硝酸钠0. 2 %、酵母粉0. 05 %，余量为水； 其中，所述营养液的制备包括：按照比例称取各组分，将酵母粉、硝酸钠和磷酸氢二铵 溶解于水中，再加入糖蜜，混匀，即得；所述水优选为50°C-65°C热水。
【专利摘要】本发明公开了一种复合微生物菌剂及其制备方法和应用，属于微生物驱油剂领域。本发明首先公开了一种复合微生物菌剂，包括：嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌(Anoxybacillus sp.)菌剂、嗜热脲芽孢杆菌(Ureibacillus sp.)菌剂和生物表面活性剂。本发明还公开了一种所述复合微生物菌剂的制备方法，包括：将嗜热耐盐兼性厌氧芽孢杆菌菌剂、嗜热脲芽孢杆菌菌剂和生物表面活性剂混合，即得。本发明复合微生物菌剂能够应用于提高高凝油采收率，可以改善高凝油的物性，降低高凝油粘度，增加高凝油在地下的流动性，解除高凝油井筒近井地带的蜡堵，大幅提高高凝油的产量。
【IPC分类】C09K8/582, C09K8/584, E21B43/22, C09K8/524
【公开号】CN104893700
【申请号】CN201510144872
【发明人】姜利滨, 王小通, 郑文涛, 华晶, 李东安
【申请人】北京世纪金道石油技术开发有限公司, 李东安
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月30日
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