贝莱斯芽孢杆菌B.velezensis B6生长曲线、驱油功能特性评价（二）
2.2菌株驱油功能特性评价
菌液具有较低的表面张力和较高的乳化能力能在提高原油采收率方面起着重要作用。如表1所示，菌株B6发酵上清液的表面张力(27.33 mN/m)显著低于纯水的表面张力(72.80 mN/m)，良好的表面活性剂能够显著降低表面张力，可以有效改变油、岩、水的界面状态，有助于提高地层中油相的流动性，从而提高驱油效率。将发酵上清液与液体石蜡混合后，EI24值为100.00%，具有优良的乳化性能，并高于先前单菌或混合菌系的研究结果。如，Liu等测定的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)L20发酵上清液的EI24值为62.00%，魏晓霞等测定了来源于青海油田的混合菌系QZ-10的EI24值为91.11%。因此，以上结果表明菌株B6产生的生物表面活性剂其性能更为突出，具有较高的应用于微生物强化驱油的潜力。
图2菌株B6在不同环境下的生长曲线分析A：pH.B：温度.C：矿化度.D：培养基对菌株B6生长的影响
表1不同培养基中菌株B6的驱油性能评价
此外，经菌株B6处理后，倒扣瓶法测得的其防蜡率均高于70.00%，在37℃条件下降黏率最高可达到97.20%(表1)。王卫强等从石油污染土壤中分离筛选获得的一株假单胞菌(Pseudomonas sp.)W12#，其防蜡率为34.66%，降黏率为63.75%，表明菌株B6在防蜡和降黏等方面一定程度上优于先前的研究。此外，菌株B6使用发酵培养基进行发酵培养时，其乳化和降黏性能优于改良LB培养基(表1)，表明大规模培养菌株B6时使用发酵培养基可能具有较好的驱油效果。综上所述，B.velezensis B6的驱油性能不仅强于单菌而且优于混合菌系，具有强化驱油的潜力，环境适应性良好，可用于微生物单井吞吐和油井清防蜡作业。
2.3原油组分变化特征
原油通常是一种化学成分复杂的黑色易燃液体，根据其在有机溶剂中的溶解度不同，可分为饱和烃、芳香烃、树脂和沥青质。使用发酵培养基对菌株B6处理前后的原油进行四组分测试，各组分含量如图3所示。经菌株B6处理后，原油中的饱和烃含量显著增加了4.38%(P<0.000 1)，芳香烃、树脂和沥青质含量减少，其中沥青质在处理前后含量差异不大(图3)。这可能是该菌较强的乳化性能提高了细菌对疏水性烃类的可利用性，从而提高了长链或大分子多环烃的降解。此外，沥青质等大分子是原油高黏性和油井堵塞的主要原因，该菌在一定程度上能够降解该类大分子物质。因此，表明菌株B6能够将原油中的大分子重质物质，如树脂和沥青质，降解成小分子轻质石油基组分，增加了原油流动性，提高了原油的品质。
对菌株B6处理前后原油中的饱和烃(C10−C40)进行检测，分析处理前后不同饱和烃组分的含量变化，以探讨对原油物性的影响。与空白组相比，使用改良LB培养基培养时，C10−C20的含量增加了5.60%，C21−C30和C31−C40的含量分别减少了4.18%和1.42%；使用发酵培养基培养时，C10−C20的含量增加了6.28%，C21−C30和C31−C40的含量分别减少了4.60%和1.68%。随着碳数的增加，菌株B6处理后原油中的饱和烃降解率呈现下降趋势，特别是C30−C40范围内的烃类物质(图4)。结果表明，菌株B6能够对长链饱和烃进行分解，因此原油中大分子组分的减少和短链烃的增加有效地降低了原油的黏度，改变了原油物性。此外，当碳数高于20时，易出现结蜡现象，经处理后碳数高于20的长链饱和烃明显减少，这有助于减缓油井结蜡现象，延长洗井周期。综上所述，B.velezensis B6能够降解原油中的大分子重质组分和长链烃等物质，表明该菌在油田微生物驱油和油井清防蜡中具有良好的应用前景。
图3原油四组分组成分析
图4原油中饱和烃C10−C40组成分析
2.4单井吞吐与清防蜡效果评价
微生物单井吞吐具有见效快、操作简单等优点，是常用的一种微生物驱油工艺，且一般会使用多轮吞吐操作以提高其有效期和原油采出率。微生物单井吞吐和清防蜡作业选用的是以产生生物表面活性剂为主的B.velezensis B6及其发酵产物的混合物，其混合液pH值为6.6–7.5，每毫升菌数≥108个。在现场作业前，对菌液进行乳化性能测试，EI24值均为100.00%。结合室内研究结果和油藏环境以及先前操作经验，在英东油田、跃进油田和花土沟油田进行微生物单井吞吐和清防蜡试验。其中，微生物单井吞吐主要评价指标为油井的日产液量、日产油量和含水率，而微生物油井清防蜡则以洗井周期和油井载荷为主要评价指标(图5)。
如图5A−5C所示，微生物单井吞吐作业前油井的平均日产液量为4.12 t，日产油量为1.05 t，含水率65.61%；作业后油井的平均日产液量为5.02 t，日产油量为1.56 t，含水率60.05%，微生物单井吞吐有效率100%。与作业前相比，平均日产液增加0.9 t，平均日增油0.51 t，平均含水率降低了5.56%，作业后驱油效果显著，且采油率高于枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)XT-1和螯台球菌(Chelatococcus daeguensis)HB-4岩芯驱油的结果，表明使用油藏内源微生物B.velezensis B6的强化驱油效果更为显著。先前的研究表明，注入菌液制剂可以激活油藏中的其他功能微生物，如产表面活性剂、石油烃降解和产气体的微生物，不同功能微生物的综合作用有助于提高石油采收率。此外，吞吐油井能够有效延长洗井周期，这可能归功于微生物对大分子重质原油组分的降解转化，原油物性得到了改善。在油井清防蜡现场试验中，处理前平均洗井周期为45 d，处理后平均洗井周期为92 d，平均延长洗井周期47 d(图5D)，清防蜡有效率96.55%，优于QZ-10混合菌液的作业效果。作业前油井最大载荷与最小载荷差值的平均值为19.68 kN，作业后油井最大载荷与最小载荷差值的平均值为17.38 kN，作业后油井载荷显著降低(图5E)。上述相关数据表明该菌能够有效地改善油井载荷，降低采油负荷。综上所述，B.velezensis B6具有良好的现场应用效果，在提高原油采收率方面具有很大的实际应用价值。
2.5经济效益
在英东油田、跃进油田和花土沟油田进行微生物单井吞吐和清防蜡作业，共进行62井次现场试验。微生物单井吞吐作业后平均日增液量最大值4.32 t，平均日增油最大值1.97 t，最大有效期138 d；作业后平均日增液量最小值1.29 t，平均日增油最小值0.32 t，最小有效期35 d。吞吐前后对比，产液量累计增加了1 613.22 t，产油量累计增加了1 124.85 t，平均有效期128 d。原油结算价格按3 000元/t计算，经济效益为249.00万元，投入产出比为1:3.8。清防蜡作业后累计增油335.51 t，平均延长洗井周期47 d，经济效益为93.50万元，投入产出比为1:4.8。
图5微生物单井吞吐和油井清防蜡效果评价产液量(A)、产油量(B)和含水率(C)用于评估微生物单井吞吐效果，洗井周期(D)和油井载荷(E)用于评估清防蜡效果
3、结论
在地下油藏环境中，微生物生长代谢过程中所产生的生物活性物质具有改善油藏环境、乳化原油、降低原油黏度和改变原油物性等功能，从而提高残余原油的采收率。本研究从英东油田油水样中筛选到一株能够产生生物表面活性剂的B.velezensis B6，该菌具有适应较高矿化度油藏环境的能力，表现出优良的乳化降黏性能。此外，通过对处理前后原油组分的分析，表明菌株B6能够降低大分子重质石油基组分，如树脂和沥青质，增加了小分子短链饱和烃等轻质烃组分，改善原油物性，提高了原油的流动性和原油的品质。规模化发酵的菌液在英东油田、跃进油田和花土沟油田进行微生物单井吞吐和清防蜡试验，现场试验效果良好，累计增油1 456.36 t，平均延长洗井周期47 d，经济效益为342.50万元，投入产出比为1:4。综上所述，B.velezensis B6能够较好地应用于微生物单井吞吐和清防蜡等微生物强化采油。但是，针对清防蜡作业仍需要优化工艺参数，包括培养基的选择、菌液的注入量和注入方式，以提高现场作业效率。此外，鉴于油井层间较强的非均质性，下一步可通过组学技术、原油指纹图谱和驱油模型等多角度的交叉分析，了解并确定改善原油物性的关键机制和因素，并完善长期原油采收监测技术，建立适合多层间的油井组微生物强化驱油工艺体系。
贝莱斯芽孢杆菌B.velezensis B6生长曲线、驱油功能特性评价（一）
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