土著菌群降解原油產(chǎn)甲烷特性及群落演替

【摘要】：目前我國油田普遍存在大量的剩余油，面臨著采用現(xiàn)有的開發(fā)技術(shù)無法有效開采的突出問題。枯竭油藏、高含水油藏以及低滲透油藏中的剩余油轉(zhuǎn)化成甲烷氣越來越受到重視。由微生物代謝將原油轉(zhuǎn)化為甲烷。氣態(tài)甲烷相對于原油更容易開采，一但原油轉(zhuǎn)化為甲烷氣體采收率將大大提高。 本課題以大慶油田不同區(qū)塊油井產(chǎn)出水為菌種來源，利用原油為微生物唯一碳源。45℃封閉條件下培養(yǎng)。培養(yǎng)2個(gè)月后，開始檢測到甲烷氣體，5克原油底物通過微生物作用，6個(gè)月累計(jì)產(chǎn)氣量為3～15mL。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原油乳化作用較好。原油樣品與作用前對比，粘度下降明顯，其中混合菌和N2-D2-139為菌種來源的樣品原油粘度由最初的50mPa.s下降到30mPa.s，證明原油的流體性質(zhì)發(fā)生了改變，流動(dòng)性提高。原油通過微生物作用，原油中的烴類物質(zhì)經(jīng)過氧化產(chǎn)生明顯乳化作用，具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和科學(xué)研究價(jià)值。對發(fā)酵液進(jìn)行了表面張力分析，各樣品發(fā)酵液表面張力出現(xiàn)降低現(xiàn)象，平均降低10mNm~(-1)左右，最明顯的從63mNm~(-1)降低到41mNm~(-1)。并且能夠持續(xù)作用，隨時(shí)間養(yǎng)時(shí)間的增長降低表面張力趨勢良好。分析結(jié)果可以看出發(fā)酵液中脂肪酸存在形式有兩種情況，第一種是產(chǎn)生的脂肪酸主要為乙酸和丙酸，第二種是產(chǎn)生C_2～C_9的低碳鏈脂肪酸。 通過構(gòu)建16S rRNA基因克隆文庫的方法，對45C油藏產(chǎn)出液菌系和的菌群組成以及培養(yǎng)過程中的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了分析。培養(yǎng)后能夠降解原油組分的細(xì)菌成為優(yōu)勢菌群，產(chǎn)生大量極性含氧化合物。為原油的最終氧化生成甲烷提供底物。整個(gè)菌群由最初的少量氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌主轉(zhuǎn)化成為以氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌和乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌共同存在的菌群環(huán)境。檢測到的古菌主要是甲烷微菌綱、甲烷桿菌綱以及少量泉古菌門的古菌。其中甲烷微菌綱的甲烷八疊球菌屬、甲烷囊菌屬和甲烷繩菌屬為優(yōu)勢菌群?？衫肏_2/CO_2、甲酸和乙酸產(chǎn)生甲烷氣體。 根據(jù)菌群代謝功能，可以分為三類，分別為烴降解菌、乙酸鹽菌和產(chǎn)甲烷菌，這三大類菌完成了由原油生成甲烷的過程。對篩選出的產(chǎn)甲烷古菌進(jìn)行分類鑒定，鑒定結(jié)果分別為甲烷囊菌屬（Methanoculleus）和嗜熱甲烷鬃菌（Methanosaeta thermophila）。這組古菌由于是從產(chǎn)甲烷的原油厭氧培養(yǎng)物中得來，具有很好的理論和應(yīng)用價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 原油降解 16S rRNA PCR-DGGE 代謝產(chǎn)物分析
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TE357.9;Q93
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 研究背景9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析9-14
• 1.2.1 油藏條件下微生物降解原油產(chǎn)甲烷過程研究9-11
• 1.2.2 油藏條件下石油烴代謝途徑研究11-13
• 1.2.3 厭氧烴降解的起始代謝途徑研究13-14
• 1.3 可行性分析14-15
• 1.4 需要解決的關(guān)鍵問題15
• 1.5 課題目的、意義和研究內(nèi)容15-18
• 1.5.1 課題目的15
• 1.5.2 課題意義15-16
• 1.5.3 研究內(nèi)容和技術(shù)路線16-18
• 第2章 實(shí)驗(yàn)裝置、材料與方法18-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)主要儀器與常規(guī)參數(shù)檢測方法18-23
• 2.1.1 亨蓋特厭氧操作18-19
• 2.1.2 16S rDNA 鑒定方法19-21
• 2.1.3 PCR-DGGE 微生物群落結(jié)構(gòu)分析21-22
• 2.1.4 甲烷量分析22
• 2.1.5 石油烴 GC-MS 分析22-23
• 2.1.6 硫酸根和硝酸根離子檢測23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料23-25
• 2.2.1 菌種來源23
• 2.2.2 培養(yǎng)基23-25
• 2.3 培養(yǎng)方法25-26
• 第3章 微生物作用后代謝產(chǎn)物變化分析26-42
• 3.1 主要代謝產(chǎn)物分析26-37
• 3.1.1 油田產(chǎn)出水水質(zhì)分析26-27
• 3.1.2 油田本源微生物普查分析27-29
• 3.1.3 發(fā)酵液中脂肪酸分析29-31
• 3.1.4 發(fā)酵液中硫酸根和硝酸根離子檢測分析31-33
• 3.1.5 原油乳化分析33-35
• 3.1.6 氣體組成變化35-37
• 3.2 微生物作用與代謝產(chǎn)物變化之間的關(guān)系37-39
• 3.3 功能微生物調(diào)控39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 微生物利用原油產(chǎn)甲烷過程中細(xì)菌和古菌的微生物群落變化研究42-57
• 4.1 最初樣品微生物 DGGE 分析42-47
• 4.1.1 最初樣品中細(xì)菌 DGGE 分析42-45
• 4.1.2 最初樣品中古菌 DGGE 分析45-47
• 4.2 培養(yǎng) 70 天后發(fā)酵液中微生物 DGGE 分析47-52
• 4.2.1 發(fā)酵液中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu) DGGE 分析47-48
• 4.2.2 發(fā)酵液中古菌群落結(jié)構(gòu) DGGE 分析48-52
• 4.3 產(chǎn)甲烷古菌的分類鑒定52-54
• 4.4 微生物菌群變化54-55
• 4.4.1 細(xì)菌菌群變化分析54-55
• 4.4.2 古菌菌群變化分析55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 結(jié)論57-59
• 參考文獻(xiàn)59-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果66-69
• 致謝69

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