[发明专利]活化油藏中产甲烷菌转化二氧化碳生产甲烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及油藏微生物开发及利用技术领域，具体涉及利用油藏微生物转化CO₂产甲烷的技术方法。

背景技术

油藏是位于地下几百米至数千米、原油在单一圈闭中具有同一压力系统的基本聚集。这种环境中孕育的微生物具有物种多、代谢类型多、互相关联、结构相对稳定等特点。对于特定油藏，经长时间的演化适应，其中的微生物形成了较为稳定的群落。目前，水驱油藏中存在着甲烷生成菌和甲烷生物合成已成为普遍接受的事实。从未开发油藏分离到的产甲烷菌Methanobacterium thermaggregans具有的嗜热和耐盐等特性与所分离的油藏环境具有很好的一致性，说明产甲烷菌是油藏中典型的土著菌。

研究证实，CO₂地质埋存是减少CO₂排放的有效途径。CO₂埋存对环境产生的影响小、成本较低，与国际、国内相关政策、法规具有一致性。研究和实践证明，油气藏，特别是濒临枯竭的油气藏是CO₂地质埋存最有利的场所。

研究证实，油藏中具有将CO₂转化为甲烷的潜力。油藏发育着多种多样的微生物并形成了相对稳定的微生物群落。油田地层水中一般可分离出不同生理群的微生物如好氧的化能异养菌(如烃氧化菌)和厌氧的发酵菌、硫酸盐还原菌、硝酸盐还原菌和产甲烷菌等。本实验室用克隆文库法分析了中国陆上高温(75℃)水驱油藏产出水样中微生物的群落结构，发现高温油藏中存在丰富的微生物，主要为厚壁菌门(Firmicutes)、热袍菌门(Thermotogae)的细菌，氢营养型(Methanomicrobiales，Methanococcale，Methanobacteriales)和乙酸营养型产甲烷菌(Methanosarcinales)等古菌。油藏中发现的产甲烷菌主要包括甲烷杆菌和甲烷八叠球菌，甲烷杆菌中典型菌为布氏甲烷杆菌(M bryantii)和甲酸甲烷杆菌(Mformicicum)，两者均能利用CO₂／H₂产甲烷。

油藏中微生物活性低，自然状态下CO₂生物转化为甲烷的速率较低。由于油藏中营养物质匮乏，微生物数量一般较低。Knapp等对Oklahoma州Payne县SEVVSU油田单元油藏中的微生物进行了研究，发现其中产甲烷菌数量仅为2～46cells／ml。同样，在Romashkino油田302单元地层中发酵菌浓度约为10²～10⁴cells／ml，甲烷生成菌浓度约为1～10²cells／ml。Romashkino油田甲烷主要由重碳酸盐产生，速率为0.0126～0.2786ml CH₄·L^-1·day^-1。西伯利亚Mamontovskoe高温油田在注水井井底区域，甲烷通过HCO₃^-和乙酸盐合成，速率为0.0327～5.3130m1CH₄·L^-1·day^-1；在与生产井相连的区域，甲烷主要通过乙酸盐合成，速率为0.0041～0.1291ml CH₄·L^-1·day^-1。由上可见，无论地下油藏条件还是实验室条件，油藏中微生物均具有将CO₂生物转化为甲烷的能力，但由于自然条件下油藏微生物浓度低、代谢活性低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以大大提高二氧化碳还原型产甲烷速率，具有经济、简便可行的活化油藏中产甲烷菌转化二氧化碳生产甲烷的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种活化油藏中产甲烷菌转化二氧化碳生产甲烷的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)分析确定目标油藏流体中至少存在互营单胞菌(Syntrophomonadaceae)或热袍菌(Thermotogaceae)中的一种菌，同时存在下列菌中的至少一种：甲烷杆菌(Methanobacterium)，嗜热甲烷杆菌(Methanothermobacter)，甲烷绳菌(Methanolinea)，甲烷螺菌(Methanospirillum)，甲烷囊菌(Methanoculleus)；