油藏内源微生物演替规律及其对驱油效果的影响

利用长岩心连续动态驱替实验模拟现场微生物驱油过程,通过高通量测序及荧光定量PCR技术定量描述物模驱出液菌群结构、多样性指数及驱油功能细菌浓度的动态变化规律,并分析生物特征动态变化规律与含水率变化之间的对应关系。结果表明:激活剂多轮次段塞注入方式下,内源菌群呈现连续动态演替变化,菌群结构趋于简单化,多样性指数逐渐降低,不动杆菌、厌氧小杆菌及甲烷嗜热杆菌逐渐成为群落中的优势菌属;内源总细菌浓度及驱油功能细菌浓度随激活剂的注入逐渐升高,在时间尺度上存在明显的好氧、兼性及厌氧驱油功能菌级联激活规律,厌氧产甲烷古菌激活时整个代谢链被启动,驱油效率最高;在兼性及厌氧驱油功能细菌浓度提高2个数量级后,产出液细菌群落多样性指数与含水率变化之间存在明显的相关性,可以作为内源微生物驱油生物特征指标,指导内源微生物驱油现场效果的分析及方案的针对性调整。     

胜利油田水驱油藏内源微生物群落结构及分布规律

根据胜利油田的油藏特点,在温度(55 ～ 91℃)、矿化度(3 000～20 000 mg/L)及渗透率((207～6900) ×10-3 μm2)等油藏条件下,利用16S rDNA克隆测序技术研究了10个水驱油藏的内源微生物种群及分布规律.结果显示,油藏内源微生物由种类丰富的细菌和古菌组成.其中,细菌以变形杆菌门为主(其中Gammaproteobacteria数量占总菌数的41.4％,Betaproteobacteria数量占总菌数的25.0％),共计114个属;另外,古菌共计14个属.整体上涵盖了烃降解、产生物表面活性物质、产甲烷等多种驱油功能微生物,其中,石油烃降解菌Achromobacter、Arcobacter几乎分布于所有研究区块.群落结构受到油藏温度、矿化度、渗透率、水驱时间等因素的影响.较高温度的油藏中古菌种类以及细菌中Thermus、Thermincola、Thermanaeromonas等嗜热菌含量均显著提升.其中:90℃油藏的嗜热细菌数量占总菌数的23％,并出现了极端嗜热古菌Geoglobus;矿化度10 000 mg/L以上的区块,耐盐菌数量占总菌数的30％左右,约为该矿化度以下油藏的2倍,而较高矿化度下的严格厌氧、反硝化等代谢形式未形成优势;油藏渗透率提高和水驱时间的延长会显著提高微生物多样性,种属数量增幅可达1倍以上.以上结果表明:研究的各水驱油藏普遍具有实施内源微生物驱油的生物基础;不同的油藏环境导致微生物群落结构存在明显差异,微生物驱油的激活配方及注入工艺需进行针对性的设计和优化.     

胜利油田S12块内源微生物群落选择性激活条件研究

在考察了胜利油田S12块注入水和油井产出水中细菌群落状况的基础上,针对烃类降解菌、产甲烷菌、硝酸盐还原菌等有益于采油的细菌群落,研究了营养条件对细菌群落激活的影响。结果表明,激活剂配方St-12能较好地刺激有益内源菌群落的生长,且对硫酸盐还原菌、铁细菌及硫细菌等对采油不利的细菌起到了一定的抑制作用。室内岩心模拟试验表明,在水驱基础上内源微生物驱可以提高采收率最高达9．14％。     

氯化钙水型油藏内源微生物激活剂研究

应用最大可能数法(MPN)和高通量测序分析新疆油田氯化钙水型油藏产出液中微生物群落结构。应用离子色谱分析了油藏地层水的离子组成,确定了激活内源微生物的基础及目标。确立以原油乳化效果、激活后烃氧化菌浓度为筛选激活剂的主要指标,进行了内源微生物激活剂的筛选。在单因素实验筛选最佳碳源、氮源和磷源后,采用均匀设计优化了激活剂组分含量,并进行了激活效果评价实验。实验结果表明:优化的激活剂激活地层水中内源微生物后,原油乳化效果明显,提高功能菌群烃氧化菌等菌浓5~6数量级,而硫酸盐还原菌被明显抑制;同时微生物群落结构发生明显改变,细菌生物多样性有所降低,实现了对Pseudomonas、Bacillus、Stenotrophomonas、Pusillimonas和Acinetobacter等常见采油功能菌的高效激活。     

胜利油田S12块内源微生物群落选择性激活条件研究

在考察了胜利油田S12块注入水和油井产出水中细菌群落状况的基础上,针对烃类降解菌、产甲烷菌、硝酸盐还原菌等有益于采油的细菌群落,研究了营养条件对细菌群落激活的影响.结果表明,激活剂配方St-12能较好地刺激有益内源菌群落的生长,且对硫酸盐还原菌、铁细菌及硫细菌等对采油不利的细菌起到了一定的抑制作用.室内岩心模拟试验表明,在水驱基础上内源微生物驱可以提高采收率最高达9.14%.     

内陆河流域浮床植物根际微生物群落特征与比较

为研究内陆河流域不同浮床植物的根际微生物群落结构、多样性、潜在生态功能及其差异,采集了位于沱江二级支流赤水河生态浮床上的风车草（Cyperus involucratus）、黄菖蒲（Iris pseudacorus）、再力花（Thalia dealbata）、鸢尾（Iris tectorum）、美人蕉（Canna indica）、梭鱼草（Pontederia cordata）6种植物生长旺盛时期的根系样本,通过细菌16sRNA片段高通量测序和生物信息学手段,分析了微生物群落结构组成、生物多样性以及潜在的生态功能。结果表明,变形菌门（Proteobacteria）在6种浮床植物根际细菌中占绝对优势,丰度达47.5% - 72.2%,在植物生长环境较为相似且空间距离较近的情况下,不同浮床植物根际微生物属水平优势种群丰度差异仍较大。微生物群落多样性由大到小依次为鸢尾、美人蕉、黄菖蒲、风车草、再力花、梭鱼草,同科同属的黄菖蒲和鸢尾根际细菌组成相对较为相似。风车草根际硝化/反硝化功能菌群丰度更高,梭鱼草根际芳香族化合物降解功能菌群丰度显著高于另外5种植物。根长、株高和生物量更大的植物根际微生物中芽殖杆菌属丰度显著更高,植物生长指标与部分根际细菌氮转化存在正相关关系。研究结果可为浮床植物根际微生物群落研究和生态浮床的建设优化提供参考。     

不同类型激活剂条件下沾3油藏内源微生物驱油规律研究

为了明确内源微生物驱油过程中激活剂注入的类型对胜利油田沾3油藏内源微生物群落结构特征、驱油功能菌浓度及驱油效果的影响,利用室内长岩心连续动态驱替实验及分子生物学检测手段,研究了两种不同类型的激活剂多轮次注入条件下产出液微生物特征、原油性质及驱油效果。研究证实添加糖蜜、玉米浆和无机盐的富营养激活剂体系,可以在较短的时间内大幅降低内源菌群的多样性,选择性激活油藏内源驱油微生物,在多种驱油功能菌的协同作用下提高原油采收率,在一次水驱的基础上可提高采收率23. 59%。与富营养体系相比,单纯添加无机盐不加碳源的寡营养激活剂体系中菌群多样性降低幅度小,优势菌及驱油功能菌的激活速率低,注入后可以在一次水驱基础上提高采收率13. 61%。两种激活剂注入后产出液原油C12-C21的烷烃组分比例明显降低,寡营养体系降幅明显大于富营养体系。     

胜利油田沾3区块油藏中Geobacillus菌的激活研究

利用16S rRNA克隆文库技术分析胜利油田沾3区块油藏样品的微生物群落结构,使用不同激活剂对沾3区块油藏样品进行内源微生物激活,对激活后样品进行乳化能力、产生表面活性物质能力评价及微生物群落结构分析,并开展物理模拟驱油实验。结果表明:沾3区块油藏样品中含有2%的Geobacillus,该菌是沾3区块油藏内源微生物中产生表面活性物质、发挥乳化功能的关键菌群;加入适宜的激活剂体系可以选择性激活该类细菌,使其成为优势菌;利用选择性激活Geobacillus的配方激活沾3区块油藏内源微生物,可以在水驱基础上提高原油采收率10.8%。     

胡枝子复垦对德兴铜矿尾砂细菌群落的影响

有色金属矿产开采活动引发诸多环境问题,生态修复已成为矿区可持续发展的重要措施之一,土壤微生物可作为评价生态恢复进程的敏感因子。本研究以江西省德兴铜矿1号尾砂库胡枝子修复区作为对象,采用16S微生物高通量测序和PICRUSt功能基因预测技术分析胡枝子复垦土壤区细菌群落结构、功能组成以及微生物多样性。结果表明,胡枝子复垦区细菌群落由酸杆菌门Acidobacteria、变形菌门Proteobacteria、绿弯菌门Chloroflexi和放线菌门Actinobacteria主导,与未复垦区相比微生物多样性显著升高,并且变形菌门Proteobac-teria、拟杆菌门Bacteroidetes等功能菌群丰度增加显著。胡枝子的直接复垦还改变了细菌群落的功能组成,显著提升信号传导(Signal transduction)和细胞通讯(Cell Communication)等功能基因丰度。亚热带酸性尾矿胡枝子直接复垦对土壤生物学质量具有积极的影响,是一项有效的矿区废弃地生态修复方式。     

陆梁油田菌群结构解析及激活后群落变化

 针对新疆陆梁油田呼图壁河组注水井LU3064 注入水,设计一组营养剂激活配方,该配方能够成功乳化原油。经平板计数法、最大或然数计数法（MPN）和理化性质检测发现,激活后注入水菌浓明显增加,表面张力下降37%。采用建立细菌16S rDNA克隆文库方法,对LU3064 注入水、LU3036 采出液、LU3064 激活液细菌进行多样性研究。从克隆文库中随机挑选100 个克隆子测序,并在GenBank 中比对,结果表明,注入水菌群具有高度多样性,优势菌属于Alphaproteobacteria;采出液较地层水菌群结构简单,存在Pseudomonas（假单胞菌属）、Bacillus（芽孢杆菌属）等功能菌属;激活液菌群结构最为单一,仅存在Bacillus（芽孢杆菌属）。Bacillus 在注入水和采出液中均有发现,但都不是优势菌种。该激活剂配方成功激活了可在地层中生长的功能菌属Bacillus。     

水驱油藏微生物群落结构及影响因素

我国主力油田多已进入开采中后期,其开采难度进一步增大,微生物采油技术具有成本低、效益高、绿色环保等优点,在剩余油进一步提高采收率中具有广泛的应用前景。由于对油藏微生物群落结构认识不足、激活剂配方筛选周期长等问题,限制了微生物驱油技术的现场推广应用。通过分析油藏中群落结构差异及环境因子与优势菌种间的相互作用关系,为定向激活油藏微生物提供基础数据及理论指导。本文通过物种组成分析、物种多样性分析、PcoA分析以及冗余分析方法对油藏高通量测序数据进行分析,结果表明A油田注水井和生产井间的物种组成差异较大,L油田的注水井和生产井间的物种组成差异不明显;在物种丰度、物种均度以及物种多样性上,A油田和L油田的均表现出差异不明显情况;但在基于属水平的注水井和生产井间的物种相似性上,A油田表现出较低的相似性,而L油田则表现出较高的相似性;环境因子分析中,L油田中的微生物群落与含盐量相关性显著,而A油田中的微生物群落组成则与温度、pH和SO42-浓度显著相关。     

陆梁油田内源微生物驱激活剂优化及性能

针对陆梁油田陆9井区边底水油藏特性,运用聚合物驱等方法提高采收率在该油藏中受限,采用最大可能数法( MPN)分析油藏产出液中微生物四类菌浓度及分析了油藏地层水的离子组成,确定了激活内源微生物的激活思路。确定以菌浓、原油乳化效果和界面张力作为优化激活剂配方的依据,并以物理模拟实验为指导,通过调整激活剂中蔗糖、钠盐的浓度,比较激活剂是否注气两种方式,优化了激活剂配比,进行了激活效果评价实验。结果表明,对于陆梁油田陆9井区油藏,在一定范围内,提高激活剂中蔗糖,钠盐的含量,注入空气,可以有效提高微生物驱采收率,其中激活剂体系优化选择质量分数0.55%的蔗糖,质量分数0.6%钠盐,可提高驱油效率6.45%,能较好满足生产效益,为陆梁油田陆9井区开展内源微生物驱提供了可靠的室内实验依据。     

含铀凋落物腐解前后微生物群落结构特征及多样性分析

采集含铀凋落物腐解前后土壤样本,通过Illumina Miseq高通量测序技术研究腐解前后土壤微生物的多样性及群落结构,解析含铀凋落物腐解前后土壤微生物群落结构特征及其变化规律,为发掘潜在含铀生物质降解菌种提供理论基础。通过高通量测序,分别获得158 781条细菌和242 198条真菌的有效序列,菌群Alpha分析显示,腐解后细菌的多样性和丰富度增加,真菌的多样性和丰富度减少。通过微生物群落结构解析,发现腐解前后门水平上始终存在的优势菌群,细菌中为绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和变形菌门(Proteobacteria);真菌中为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、unclassified_Fungi和被孢囊门(Mortierellomycota)。结果表明,含铀凋落物腐解后,凋落物内的铀被释放到土壤中,改变了土壤微生物群落结构。腐解后土壤中可识别的优势菌群功能主要集中在对纤维素、半纤维素、木质素的降解和铀的浸出。热酸菌属(Acidothermus)和软盘菌属(Mollisia)可能是降解凋落物和浸出铀较好的微生物组合。     

沾3内源微生物驱的生物特征变化及其对驱油效果的影响

内源微生物驱油通过激活油藏中特定的微生物群落提高原油采收率。分析胜利油田沾3区块内源微生物驱现场试验产出液中微生物群落结构以及优势菌的动态变化,考察油藏生物特征与现场开发动态之间的对应关系。结果表明:生物多样性、优势菌含量与现场生产动态之间存在明显的相关性,其中菌群多样性与原油产量之间呈明显负相关关系;4类优势菌的交替协同作用直接影响了原油产量,优势菌总量的变化与原油产量之间呈明显正相关关系,而且油井产量的变化滞后于生物特征的变化。     

小兴安岭3种原始红松混交林土壤nirK型反硝化微生物群落特征

【目的】分析小兴安岭地区3种典型原始红松林下土壤nirK型反硝化微生物的群落结构和多样性,探索影响原始红松林土壤nirK型反硝化微生物群落的关键土壤理化因子。【方法】在黑龙江省伊春市小兴安岭凉水自然保护区内采集3种原始红松林(云冷杉红松林、椴树红松林和枫桦红松林)林下土壤样品,提取土壤微生物总DNA,PCR扩增反硝化过程中的关键酶——硝酸盐还原酶的编码基因nirK高变区片段,采用Illumina MiSeq技术对其进行测序,并运用生物信息学技术分析nirK反硝化微生物的群落结构和多样性。【结果】共获得3种林型土壤nirK型基因的848 312条有效序列,761 912条优质序列,平均长度为320 bp。3种原始红松林土壤nirK型反硝化微生物分属于三界(细菌、古菌和无明确分类地位)。3种林型土壤中均含有大量未被鉴定的nirK型基因序列,在已鉴定的nirK型反硝化微生物中各林型均以变形菌门(Proteobacteria)为主,核心菌属为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)、固氮螺菌属(Azospirillum)和伯霍尔德杆菌属(Burkholderia)。α多样性分析显示:3种原始红松林nirK型反硝化微生物的4种α多样性指数(Shannon指数、Simpson指数、Ace指数和Chao1指数)没有显著差异。但β多样性分析显示:3种林型土壤nirK型反硝化微生物群落组成差异显著(R=0.25,P<0.05)。Metastats分析表明:3种林型土壤中丰度存在显著差异的是拟杆菌门(Bacteroidetes)、广古菌门(Euryarchaeota)和变形菌门(Proteobacteria)。土壤铵态氮和全氮含量是显著影响林下土壤nirK型反硝化微生物群落组成的主要理化因子(P<0.05)。【结论】3种原始红松林土壤理化性质差异没有对nirK型反硝化微生物的α多样性指数产生显著影响,但导致β多样性差异显著,其中铵态氮和全氮含量是显著影响3种原始红松林土壤nirK型反硝化微生物群落组成的主要因子。     

鄱阳湖南矶湿地苔草植被根际土壤微生物群落结构分析

为探究鄱阳湖南矶湿地苔草植被根际土壤微生物群落结构,该文以鄱阳湖南矶湿地苔草植被根际土壤为研究对象,采取0～15 cm、15～30 cm及30～45 cm深度的土壤,采用Illumina HiSeq高通量测序技术,研究不同深度土壤群落结构及其影响因素.研究结果表明：不同深度土壤样品理化性质和酶活性存在显著差异,随土壤深度的增加呈降低趋势.Pearson相关分析表明鄱阳湖南矶湿地苔草植被根际土壤理化性质与土壤酶活性之间存在不同程度的相关性.高通量测序结果表明不同深度土壤细菌和真菌群落微生物丰富度及多样性未达到在统计学意义上的差异显著水平(P>0.05),土壤古菌群落微生物多样性随土壤深度的增加而增加.在苔草植被根际土壤中共检测到41个细菌门类,其中变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和硝化螺旋菌门为优势菌门;检测到8个真菌门类,其中子囊菌门、担子菌门和罗兹菌门为优势菌门;检测到10个古菌门类,其中广古菌门、泉古菌门、奇古菌门为优势菌门.冗余分析表明：土壤有机质、全氮、全磷和碱解氮含量是影响细菌群落的主要环境因子;土壤有机质、全氮、有效磷和碱解氮含量是影响真菌群落的主要环境因子;土壤有机质、...     

垃圾渗滤液处理厂活性污泥微生物种群结构和功能分析

对垃圾渗滤液处理厂活性污泥的16S rRNA基因和宏基因组进行高通量测序并分析, 探究垃圾渗滤液处理厂活性污泥微生物的种群结构、氮循环和有机污染物降解相关功能微生物和功能基因。结果表明, Calditrichaeota门微生物丰度最高(58.77%), 其次是 Proteobacteria (16.80%)和Bacteroides (6.19%); Calorithrix属是活性污泥的优势菌属(58.77%); 活性污泥中存在硝化、反硝化、同化硝酸盐还原、异化硝酸盐还原和氮固定 5 条氮循环途径, 反硝化相关基因丰度最高(78.84%), 主要分布于Calditrichaeota, Proteobacteria和Choroflexi中; 硝化作用由氨氧化菌Nitrosomonas完成。活性污泥中含有丰富的难降解有机污染物降解基因, Proteobacteria, Bacteroides, Planctomycetes, Calditrichaeota和Choroflexi是典型的有机污染物降解功能微生物。     

功能性微生物在废弃矿山生态修复中的应用

采矿业是经济发展的重要推动力,但采矿活动后遗留了大量废弃矿山,极大地影响着生态环境。笔者基于矿山生态修复背景总结了目前废弃矿山存在的环境问题及常见生态修复技术,并根据矿山修复过程中微生物对土壤和植物的影响,将应用于矿山生态修复的功能性微生物划分为植物根际促生细菌、矿物质溶解微生物、固氮菌、根瘤菌和菌根真菌等5个类别,阐述了功能性微生物在土壤重构与植被重建中的重要作用。目前认为:微生物矿山生态修复过程中功能性微生物接种剂一直存在是最理想的状态,可以长期对生态系统起到积极作用,延长微生物接种剂的存活时间以及其作用发挥时间对废弃矿山的生态修复至关重要;针对不同类型废弃矿山生态系统的特殊性,开展废弃矿山微生物原位应用的相关研究,生产适合不同类型废弃矿山生态修复的功能性微生物,是废弃矿山生态修复亟待解决的问题;进一步揭示微生物溶解矿物的长效作用机制,保障植物的养分供给是功能性微生物在废弃矿山生态修复应用领域面临的挑战。