石油開采中微生物的研究與應用

本書是作者團隊十多年來的學術研究成果的總結，主要介紹微生物采油分子生物學技術的研究意義、研究現狀、類型及原理、在油藏開發中的實踐應用及發展前景，并創新性的提出了許多新觀點和新理論。本書研究方法新穎，技術先進，具有較好的應用前景和實際參考價值。

微生物采油技術是繼熱力驅、化學驅等方法之后利用微生物及其代謝產物提高石油采收率的一種技術。微生物采油技術具有成本低、施工方便、安全環保等特點，國內包括大慶油田在內的幾個大型油田已開展的礦場試驗中均取得了一定的效果，顯示出較好的應用前景。微生物采油技術的開發和應用必須充分認知和解析油藏微生物群落的結構組成和功能特性，通過對油藏微生物群落進行定向調控以達到提高采收率的目的。微生物采油分子生物學技術是利用分子生物學技術解析油藏微生物的種群組成，確定油藏微生物菌群結構，從而指導微生物采油技術。微生物采油分子生物學技術主要包括聚合酶鏈式反應-變性梯度凝膠電泳（PCR-DGGE技術）、基因克隆文庫技術、熒光原位雜交（FISH）技術、16S rDNA高通量測序技術、宏基因組測序技術、宏轉錄組測序技術和實時定量熒光PCR技術等。
本書以著者十多年來的學術研究成果為基礎，主要介紹微生物采油分子生物學技術的研究意義、研究現狀、在油藏開發中的實踐應用及發展前景，并創新性地提出了許多新觀點和新理論。本書共分五章，包括緒論、微生物采油分子生物學技術在水驅油藏中的應用、微生物采油分子生物學技術在聚驅后油藏中的應用、微生物采油分子生物學技術在復合驅后油藏中的應用、微生物在石油開采其他領域的應用。
撰寫的分工如下：任國領負責撰寫第一章、第二章及統稿；邵小強負責撰寫第三章；胡敏負責撰寫第四章；卞立紅負責撰寫第五章。
本書是一部關于石油開采中微生物的研究與應用的專著。著者從2005年開始進行系統研究，受到國家自然科學基金（31340063）、黑龍江省自然科學基金（C201227、QC2011C094和C201401、LH2020C070）、大慶油田有限責任公司科研項目（dq-2016-sc-ky-001和dq-2018-sc-ky-001）等基金資助。本書是在上述基金研究成果基礎上編寫而成的，并受到大慶師范學院學術著作基金資助。編寫過程中得到大慶師范學院生物工程學院和科研處的大力支持以及大慶師范學院生物工程學院曲麗娜博士、王金龍博士、徐晶雪老師、郎亞軍博士、張奕婷老師、殷亞杰博士、丁海燕博士、李玥博士等的幫助，在此深表感謝。
本書可供微生物學、分子生物學、油藏工程、環境科學與工程等學科專業的師生和科研工作者及其他相關專業人員參考。
由于著者水平有限，書中難免有不足之處，歡迎讀者提出寶貴意見。

著者
2023年2月

本書主要介紹微生物采油技術類型及其機理、采油微生物分子生物學、微生物采油技術在水驅油藏中的應用、微生物采油技術在聚驅后油藏中的應用、微生物采油技術在復合驅后油藏中的應用，以及微生物在含聚污水處理中的應用、在油藏腐蝕中的作用與防腐中的應用、在含油污泥和含油廢水處理中的應用、在油藏硫化氫產生中的作用和聚合物黏損中的作用等石油開采其他領域的應用等。
本書可供微生物學、分子生物學、油藏工程、環境科學與工程等學科專業的師生和科研工作者及其他相關專業人員參考。

第一章 緒論001
第一節　微生物與石油工業001
一、微生物與石油成因001
二、微生物與石油勘探002
三、微生物與石油開采004
四、微生物與石油集輸010
五、微生物與石油煉化012
六、微生物與油田采出水處理013
第二節　微生物采油分子生物學技術及應用016
一、基因克隆文庫技術017
二、PCR-DGGE技術018
三、熒光原位雜交技術019
四、16S rDNA高通量測序技術020
五、宏基因組高通量測序技術021
六、宏轉錄組測序技術024
七、實時熒光定量PCR技術025
八、單細胞測序技術026
九、應用028
參考文獻030

第二章 微生物采油分子生物學技術在水驅油藏中的應用032
第一節　大慶油田采油十廠微生物采油試驗033
一、注入水樣品克隆文庫分析035
二、采出液樣品克隆文庫分析037
三、結論 042
第二節　大慶油田采油七廠微生物采油試驗044
一、步驟046
二、結果分析047
參考文獻078

第三章 微生物采油分子生物學技術在聚驅后油藏中的應用080
第一節　聚驅后油藏微生物群落結構解析研究080
一、大慶油田聚驅后油藏南二區塊微生物群落結構解析研究080
二、大慶油田采油四廠聚驅后油藏微生物群落結構解析研究082
第二節　聚驅后油藏內源微生物室內激活實驗研究084
一、動態物理模擬實驗084
二、室內微生物產氣實驗089
三、室內激活實驗093
第三節　聚驅后油藏微生物調剖過程中微生物群落結構研究099
一、基因組的提取和16S rDNA的擴增100
二、DGGE電泳和分析101
第四節　聚驅后油藏內源微生物驅油過程中菌群演替規律研究102
一、大慶油田采油四廠內源微生物采油現場試驗效果研究102
二、大慶油田采油二廠聚驅后油藏現場激活試驗105
參考文獻108

第四章 微生物采油分子生物學技術在復合驅后油藏中的應用110
第一節 復合驅后油藏內源微生物室內激活實驗研究110
一、微生物群落結構變化規律111
二、微生物采油功能基因111
三、物種對采油功能基因貢獻度分析113
四、采油功能相關代謝通路中功能基因表達豐度統計113
五、三元驅后內源微生物基因差異表達分析114
第二節 復合驅后油藏生化法處理采出污水技術研究116
一、實驗基本操作流程116
二、實驗方法及實驗儀器設備117
三、 結果分析118
第三節 復合驅后油藏產甲烷實驗分子生物學研究127
參考文獻132

第五章 微生物在石油開采其他領域的應用134
第一節 微生物在含聚污水處理中的應用134
一、含聚污水的實驗室處理136
二、含聚污水的處理工藝141
第二節 微生物在油藏腐蝕中的作用與防腐中的應用149
一、引起腐蝕的微生物種類150
二、微生物腐蝕機制研究概況154
三、SRB引起的腐蝕157
四、其他細菌引起的腐蝕.163
五、微生物在石油開采其他領域中的腐蝕作用164
六、腐蝕的防治178
第三節 微生物在含油污泥處理中的應用186
一、含油污泥的利用與處置方法187
二、含油污泥處理標準188
三、油氣田含油污泥治理技術188
四、生物法處理含油污泥的實際應用192
五、聯合處理技術在含油污泥處理中的應用195
第四節 微生物在含油廢水處理中的應用200
一、微生物處理含油廢水的機理202
二、單一菌處理及其應用現狀205
三、含油污泥中石油烴類污染物好氧降解機理的研究進展206
四、混合菌處理及其應用現狀209
五、獲得高效降解菌的兩個主要途徑210
六、微生物降解含油廢水的影響因素210
七、微生物在含油廢水處理中的應用212
第五節 微生物在油藏硫化氫產生中的作用215
一、油氣田開發生產中硫化氫的危害215
二、硫化氫產生的機理研究216
三、各油田硫化氫成因217
四、硫化氫治理技術221
五、同步脫硫反硝化在硫化氫治理中的應用225
六、反硝化細菌治理硫化氫技術的應用226
第六節 微生物在聚合物黏損中的作用227
一、腐生菌(TGB)對聚合物黏度的影響229
二、硫酸鹽還原菌(SRB)對聚合物黏度的影響230
參考文獻237