適應特低滲油藏的產(chǎn)表面活性劑菌株的培養(yǎng)與評價

饒?zhí)炖?韓利寶,張文來 (中石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 750001)

黃黎陽，楊歡 (長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北 荊州 434023)

進入中含水開發(fā)階段后，隨采出程度增加，油藏水驅(qū)狀況變差，注水利用率下降，剖面水驅(qū)不均問題突出，含水率上升速度加快，采出程度低，常規(guī)調(diào)剖措施效果差、有效期短。如何進一步提高侏羅系油藏采收率，關(guān)鍵是開展改善水驅(qū)，提高采收率新技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)油田“有質(zhì)量、有效益、可持續(xù)發(fā)展”[1,2]。微生物驅(qū)油提高采收率具有成本低、原料來源廣、安全環(huán)保、現(xiàn)場實施方便等優(yōu)勢，是改善水驅(qū)，提高采收率技術(shù)攻關(guān)方向之一，應用潛力巨大[3,4]。筆者根據(jù)采出水分析，培養(yǎng)出4種微生物菌株并對其從油藏適應性進行評價。

1 試驗藥品及儀器

1.1 試驗藥品

牛肉粉、蛋白胨、瓊脂、血瓊脂平板、酵母膏，生物試劑；NaCl，分析純。

長慶油田某區(qū)水樣，水樣離子分析結(jié)果如表1所示。

表1 水樣離子組成

1.2 試驗儀器

HZ250LG型恒溫光照搖床、GR60DA型立式自動壓力蒸汽滅菌器、SPX-150-GB智能型光照培養(yǎng)箱、TX500C全量程界面張力測量儀。

2 試驗方法

2.1 篩選細菌

1)取水樣，把水樣進行梯度稀釋，選取分布均勻、菌群全面、生長情況良好的培養(yǎng)基將水樣分別接種到培養(yǎng)基上，依據(jù)菌落的顏色、大小及形狀等標記出不同的菌落，挑出菌落，使用液體培養(yǎng)基增殖，并低溫保種，用血平板對各個菌株進行試驗，利用生物表面活性劑使血細胞破裂，排除部分菌株，初步選出目標菌株。

2)制作培養(yǎng)基，取10g蛋白胨、3g牛肉粉、5gNaCl在無菌操作臺里用接種環(huán)挑取出各株標記的菌株，接種到已滅菌的液體培養(yǎng)基中，操作結(jié)束后，放到恒溫振蕩器(28℃，130r/min)中振蕩培養(yǎng)(使細菌均勻分布)。培養(yǎng)2～4d，培養(yǎng)基中產(chǎn)生絮狀物，溶液不再澄清透亮，略帶渾濁。

3)產(chǎn)表面活性劑的生物菌會使血細胞破裂，在血平板上會形成溶血圈現(xiàn)象?？瞻讓φ諛邮峭诘囊后w培養(yǎng)基。

2.2 優(yōu)選菌株

1)對菌株的生長條件從培養(yǎng)時間和培養(yǎng)溫度2個方面進行優(yōu)化并設計試驗，以菌液的界面張力作為優(yōu)化依據(jù)，確定菌株最適合的生長環(huán)境。

2)選定有溶血圈現(xiàn)象且溶血圈直徑與菌落直徑比值較大的菌株，用接種環(huán)挑出，加到液體培養(yǎng)液中，再放到恒溫振蕩器(28℃，130r/min)中培養(yǎng)，增殖富集得到大量目標菌。

3)培養(yǎng)溫度的優(yōu)化。在培養(yǎng)基上接種菌種，在不同的溫度下培養(yǎng)3d，每天取出30mL菌液測定其界面張力，作為衡量菌體生長的指標。

3 菌株培養(yǎng)及評價

3.1 菌株培養(yǎng)條件優(yōu)化

1#、2#、3#、4#都在培養(yǎng)基上產(chǎn)生溶血現(xiàn)象，說明這4個菌株能夠產(chǎn)表面活性劑(見圖1)。在不同的溫度下，先在培養(yǎng)基上接種菌株，再分別測定第1、2、3天菌液的界面張力，結(jié)果如圖2所示。隨溫度的升高菌液的界面張力呈現(xiàn)正相關(guān)變化，在28～34℃時，界面張力變化幅度小，適宜大部分菌液產(chǎn)生表面活性劑；1#菌在第3天中28℃時界面張力相對較低，2#、3#、4#菌在第3天中31℃時界面張力相對較低；因此1#菌最適宜的培養(yǎng)溫度為28℃，2#、3#、4#菌最適宜的培養(yǎng)溫度為31℃。

圖1 菌株溶血現(xiàn)象

3.2 NaCl質(zhì)量分數(shù)

微生物所處環(huán)境的礦化度對微生物的代謝活動影響較大，大多數(shù)微生物適宜在與自身細胞內(nèi)滲透壓相當?shù)牡偷V化度下生長，如果菌體內(nèi)外滲透壓相差太大，就會導致細胞收縮或者破裂。

圖2 菌液界面張力隨溫度變化

分別配制質(zhì)量分數(shù)為0.5%、1%、5%、10%、15%、20%的NaCl溶液，將每一種菌株分別接種于不同質(zhì)量分數(shù)的NaCl液體培養(yǎng)基中，置于31℃恒溫振蕩器(135r/min)培養(yǎng)3d，測定各礦化度下菌液的界面張力，結(jié)果如圖3所示。隨NaCl質(zhì)量分數(shù)的增加菌液的界面張力隨之增加，當?shù)V化度到達臨界值時菌液的界面張力基本保持不變；4#菌的抗鹽性較好。

3.3 含油質(zhì)量分數(shù)

將每一種菌株分別接種于含有原油的液體培養(yǎng)基中，置于31℃恒溫振蕩器(135r/min)培養(yǎng)3d，測定各含油質(zhì)量分數(shù)下菌液的界面張力，以此作為衡量菌株適應性生長的指標，結(jié)果如圖4所示。隨含油質(zhì)量分數(shù)的增加菌液的界面張力隨之增加；兩者符合對數(shù)增長關(guān)系，其中2#和4#菌株隨含油質(zhì)量分數(shù)的增長幅度較小。

圖3 菌液界面張力隨NaCl質(zhì)量分數(shù)的變化 圖4 菌液界面張力隨含油質(zhì)量分數(shù)的變化

3.4 pH值

圖5 界面張力隨pH值變化

環(huán)境中的pH值與微生物的生命活動有密切關(guān)系，它影響到微生物生命活動的多個方面。環(huán)境的pH值不但會通過影響細胞膜所帶的電荷而影響細胞對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收狀況，從而直接影響微生物的生長和代謝，而且還通過改變環(huán)境中有機化合物的離子化程度改變某些化合物分子進入細飽的狀態(tài)，從而間接影響微生物的代謝活動。

將每一種菌株分別接種于不同pH值的液體培養(yǎng)基中，置于31℃恒溫振蕩器(135r/min)培養(yǎng)3d，測定菌液的界面張力，結(jié)果如圖5所示。隨pH值的增加菌液的界面張力有隨之減小的趨勢，說明菌株有抗堿性；界面張力隨pH值的變化趨勢符合對數(shù)關(guān)系，后期變化平緩；4#菌株的變化幅度較小，并且整體的界面張力最小。

4 結(jié)論

1)培養(yǎng)出4種能產(chǎn)表面活性劑的菌株，其生長條件從培養(yǎng)時間和培養(yǎng)溫度2個方面進行優(yōu)化，以菌液的界面張力作為優(yōu)化依據(jù)，確定菌株最適合的生長環(huán)境。1#菌株最適溫度為28℃，2#、3#、4#菌株最適溫度為31℃。

2)分別從NaCl質(zhì)量分數(shù)、含油質(zhì)量分數(shù)、pH值3個方面對4種菌株進行適應性評價。4種菌株均具有良好的耐鹽性、抗堿性，且能夠形成水包油乳液。