硝酸盐抑制渤海湾海域油藏酸化及其微生物学机理研究：以绥中36-1和埕北油田为例

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31270167
项目类别：
面上项目
资助金额：
15.0万
负责人：
史荣久
依托单位：
中国科学院沈阳应用生态研究所
学科分类：
C0106.微生物与环境互作
结题年份：
2013
批准年份：
2012
项目状态：
已结题
起止时间：
2013-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
杨伟超；韩斯琴；关键；杨德玉；刘洪玉；
关键词：
硫化物氧化硝酸盐还原硝酸盐硫酸盐还原菌油藏酸化

项目摘要

Injection of sulfate-containing sea water or produced water into oil reservoirs to enhance oil production will stimulate the activities of sulfate-reducing microorganisms, with production of great amount of H2S, causing oil reservoir souring. The consequent problems such as microbial corrosion pose great challenges to oil industry. As previously reported, nitrate could mediate the activities of varieties of microorganisms,especially the heterotrophic nitrate-reducing bacteria and nitrate-reducing, sulfide-oxidizing bacteria to inhibit the oil reservoir souring. However, this process is strongly influenced by the great heterogeneities and diverse microbial communities among oil reservoirs.The microbiology of souring and its control by nitrate is still poorly understood in high-temperature offshore oil reservoirs at Bohai Bay. In this proposal, we aim to elucidate the microbial interactions of sulfate reduction, nitrate reduction and sulfide oxidation, by adopting pyrosequencing analysis and functional gene arrays techniques. The results are expected to throw light on how and to what extend nitrate mediates the element cycling of carbon,sulfur and nitrogen in high-temperature oil reservoirs, and to provide scientific clues for effective and efficient control of microbial souring in offshore oil reservoirs in China.

向油藏中注海水或采出水采油会促进硫酸盐还原菌（SRM）代谢生成H2S，导致油藏酸化，并由此引发微生物腐蚀等重大的环境及生产问题。已有研究表明，硝酸盐可通过调节油藏多种微生物生理类群的代谢过程抑制硫酸盐还原菌的活性，从而抑制油藏酸化。但油藏环境的巨大异质性和油藏内微生物群落结构和功能的多样性决定了油藏酸化及其控制的微生物学机理的复杂和不确定性。本项目以我国渤海湾海域高温油藏为研究对象，重点通过批次培养实验和模拟油藏酸化的微宇宙实验研究硝酸盐介导的硫酸盐还原、硝酸盐还原、硫化物氧化等过程及其交互作用规律，并采用454高通量测序技术结合功能基因阵列技术在微生物群落结构与功能水平上揭示渤海湾海域油藏酸化及其生物控制的微生物学机理。研究结果将丰富油藏环境中微生物生理生态学知识内涵，深化油藏生态系统中碳、硫、氮微生物地球化学循环关键过程及其交互作用的科学认识，并为我国海域油藏酸化控制研究提供科学依据。

结项摘要

向油藏中注水会促进油藏中硫酸盐还原菌（SRB）的生长繁殖和代谢，产生大量H2S，即引起油藏酸化（souring）。已有研究显示，向油藏中加入硝酸盐可以激活和调控异养的硝酸盐还原菌（hNRB）和自养硝酸盐还原硫化物氧化菌（NR-SOB）的活性。前者与SRB竞争有机碳源（电子供体）并产生亚硝酸盐等中间代谢产物，从而能够抑制SRB的代谢活性；后者能够将SRB所产生的H2S进一步氧化去除。然而，世界油藏环境的巨大异质性决定了油藏中SRB、hNRB、NR-SOB等微生物种群组成的多样性，进而决定了硝酸盐抑制油藏酸化的复杂和不确定性。已有研究多集中在中温油藏，对高温油藏的研究较少。本研究以我国渤海湾海域两高温油藏—绥中36-1油田和埕北油田为研究对象，重点通过批次培养实验和模拟油藏酸化的微宇宙实验研究渤海湾海域高温油藏酸化及其控制机理。研究结果表明：不同油藏以及同一油藏的不同采出井的采出液中微生物种群组成差异明显；NO- 3 和NO- 2 对渤海湾海域油藏中SRB富集培养物硫酸盐还原活性抑制效应随使用浓度的增加而增加，4.20 mmol•L-1的NO- 3 时或2.6 mmol•L-1的NO- 2 时可实现对SRB富集培养物的长期抑制；渤海湾海域高温油藏中SRB的富集培养物具有异化NO- 3 还原成NH+ 4 的代谢活性；埕北油田采出井A30的SRB富集培养物在NO- 3 和SO2-4 同时存在时，优先利用SO2-4 进行硫酸盐还原，该过程不受NO- 3 的影响；NO- 3 对SRB富集培养物SO2-4 还原活性的抑制机制主要是由于SRB对电子受体NO- 3 的优先利用和铵化过程中产生的NO- 2 对SO2-4 还原活性的抑制作用，而后者可能起主要作用. 我们已经完成预定研究内容，实现了预期研究目标，培养了硕士研究生2名，发表或接受CSCD论文2篇。