[发明专利]用于微生物扩散和迁移可视化研究的实验装置及方法

说明书

本公开提供了一种用于微生物扩散和迁移可视化研究的实验装置及方法，其中，所述装置包括夹持器和填充于夹持器内的多孔介质模型；夹持器包括：透明的筒体，连接于筒体上端的透明的上盖，连接于筒体下端的透明的底盖，以及，分别设置于筒体的相对的两侧壁的进液管道和出液管道；形成多孔介质模型的材料包括聚合物凝胶。本公开一些实施例提供的用于微生物扩散和迁移可视化研究的实验装置及方法，能够观察微生物在三维孔隙中运动和增殖的过程。

技术领域

本公开涉及微生物采油技术领域，尤其涉及一种用于微生物分布和迁移可视化研究的实验装置及方法。

背景技术

在各类岩石地层中的微生物活动对地球元素循环等科学研究和油气资源开发等工程应用都具有重要价值。微生物活动可以分为两个方面，一个是细胞本身的代谢和生长活动，另一个是细胞自发或随着流体在岩石孔隙中的迁移运动。其中，微生物的扩散和迁移问题主要利用传统的渗流力学研究手段，包括宏观的岩心实验和微观可视的孔隙模型实验。

微观可视实验能够直观观察到微生物的形态、运动和界面分布特征，是不可或缺的研究手段。但是，目前相关技术中的微观实验模型主要是利用玻璃或树脂材料制成，受制于材料和方法本身的局限性，只能制成二维平面孔隙网络，与实际地层的三维结构有显著差异。而目前三维结构的模型则主要以石英砂或玻璃珠组成，其材料不透明或存在复杂的折光，无法实现直观的光学观察。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开的一些实施例提供一种用于微生物扩散和迁移可视化研究的实验装置及方法。

一方面，提供一种用于微生物扩散和迁移可视化研究的实验装置，包括夹持器和填充于夹持器内的多孔介质模型；其中，夹持器包括：透明的筒体，连接于筒体上端的透明的上盖，连接于筒体下端的透明的底盖，以及，分别设置于筒体的相对的两侧壁的进液管道和出液管道；形成多孔介质模型的材料包括聚合物凝胶。

在本公开的至少一个实施例中，夹持器还包括：设置于进液管道的第一阀门，以及，设置于出液管道的第二阀门。

在本公开的至少一个实施例中，用于微生物扩散和迁移可视化研究的实验装置还包括：与进液管道连接的蠕动泵；以及，激光扫描共聚焦显微镜；夹持器设置于激光扫描共聚焦显微镜的载物台上。

在本公开的至少一个实施例中，上盖与筒体通过卡扣连接，或者，上盖与筒体通过螺纹相配合。

另一方面，提供一种用于微生物扩散和迁移可视化研究的实验方法，应用于如上任一实施例所述的用于微生物扩散和迁移可视化研究的实验装置，该实验方法包括S1～S4。

S1，采用聚合物凝胶配制多孔介质模型。

S2，选择能够表达荧光蛋白的基因工程菌种，形成微生物培养液。

S3，将多孔介质模型和微生物培养液注入微生物扩散和迁移可视化研究的实验装置的夹持器中。

S4，对夹持器中的微生物进行观察和记录。

在本公开的至少一个实施例中，S1包括S11～S13。

S11，将随机交联的丙烯酸聚合物颗粒按照质量浓度0.2％～3％混入液体培养基中，形成混合液。

S12，在转速为20-80rpm的条件下搅拌混合液4～30小时，使丙烯酸聚合物颗粒与液体培养基混合均匀。

S13，根据微生物的介质电性，用氢氧化钠溶液将混合液的pH值调节到7.0～7.8，得到多孔介质模型。

在本公开的至少一个实施例中，S2包括S21～S22。

S21，选择能够表达荧光蛋白的基因工程菌种，在培养基中进行扩培，使其达到对数增长期。