枯渇油田の再生化のための油層微生物による原油分解メタン生成メカニズムの解明

阐明油藏微生物分解原油产甲烷用于枯竭油田再生的机制

• 批准号: 21H04670
• 负责人: 坂田 将
• 金额: $ 26.96万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04670/
• 关键词: 枯渇油田; エネルギー回収; 微生物; 原油メタン変換; メカニズム解明; 油層; 環境微生物; 原油分解; メタン生成; トルエン; メタゲノム; 同位体トレーサー法

本研究は、枯渇油田の石油貯留層において嫌気微生物が原油を分解しメタンを生成する機能を最大限に活用して残留原油を天然ガス＝新たなエネルギー資源として再生・回収するための革新的な基盤技術の創成を志向するものである。本年度は、すでに国内油田の油層から獲得している原油分解メタン生成微生物群を対象として、分子生態学的・地球化学的解析技術によって反応経路と介在微生物の概要を解明した。具体的には、現場油層環境を模擬する高温高圧培養実験で集積したトルエン分解メタン生成微生物コミュニティから全DNAを抽出し、メタゲノム解析を行った。メタン生成菌としてはMethanothermobacter属古細菌やMethanosaeta属古細菌が検出され，バクテリアに関しては複数種の未培養細菌で構成されていた。このことから、深部地下油層環境ではこれらのバクテリアとメタン生成菌のsyntrophic networkを介した原油分解メタン生成反応が進行していることが示唆された。地球化学的解析に関しては、安定同位体トレーサー法でトルエンからメタンへと至る反応経路を探るために、13C-トルエンを培養系に添加し13C-メタンの生成を検証するとともに、その培養液から脂質成分を抽出し、ガスクロマトグラフ燃焼同位体比質量分析計 (GC-C-IRMS) とガスクロマトグラフ質量分析計 (GC-MS)で13C/12C比とマススペクトルを測定した。その結果、13C/12C比が顕著に高い脂質成分が数成分検出されるとともに、そのマススペクトルにおいて13C-トルエンに由来するフラグメントの存在が明らかになった。これらはトルエン分解メタン生成反応の中間代謝産物であると推定される。

这项研究旨在创建创新的基本技术，以最大程度地提高厌氧微生物分解原油并在耗尽的油田的石油储层中产生甲烷的能力，并再生并恢复残留的原油作为天然气（新能源资源）。今年，我们使用分子生态和地球化学分析技术阐明了反应途径和中间微生物的概述，以针对原始油田中的石油储层中已经从油田中的石油储层中获取的原油分解甲烷造成的微生物。具体而言，从可降解的甲烷基微生物群落中提取了总DNA，这些甲烷源性微生物群落积累在高温，高压培养的实验中，这些实验模拟了现场油储油罐环境，并进行了宏观分析。检测到甲烷菌的古细菌和古细菌为甲烷菌，细菌由几种未培养的细菌组成。这表明，在深层的地下油储层环境中，这些细菌和甲烷元素通过综合网络的原油分解反应正在发展。关于地球化学分析，为了使用稳定的同位素示踪剂方法探索从甲苯到甲烷的反应路径，将13c二甲烯添加到培养系统中，以验证13C-甲烷的产生，并从培养基中提取脂质成分，并使用13c/12c/12c/12c/12c/12c的质量分析质量和质量光谱（质量）和质量分析量（质量）质量量表（色谱质谱仪（GC-MS）。结果，检测到具有明显更高13c/12c比率的几种脂质成分，并且揭示了质谱中源自13C-二甲烯的片段的存在。这些假定是甲苯分解甲烷发生的中间代谢产物。

项目成果

Methanogenic crude oil degradation induced by an exogenous microbial community and nutrient injections

• DOI: 10.1016/j.petrol.2021.108458
• 发表时间: 2021-01
• 期刊: Journal of Petroleum Science and Engineering
• 作者: K. Suda;M. Ikarashi;H. Tamaki;Satoshi Tamazawa;S. Sakata;Maeda Haruo;Y. Kamagata;M. Kaneko

Elucidation of methanogenic processes by subsurface microorganisms

阐明地下微生物的产甲烷过程

• DOI: 10.5571/synth.2021.3_1
• 发表时间: 2021
• 期刊: Synthesiology
• 作者: 飯塚太一，井上悟;荒井俊人;長谷川達生;水落憲和;坂田 将
• 通讯作者: 坂田 将

原油を分解するメタン生成菌の発見

发现分解原油的产甲烷细菌

• 发表时间: 2021
• 作者: 眞弓 大介;中原 望;風呂田 郷史;金子 雅紀;延 優;玉澤 聡;須田 好;前田 治男;鎌形 洋一;坂田 将;玉木 秀幸
• 通讯作者: 玉木 秀幸