系列微生物快速測試瓶技術(shù)在長慶油田的應用*

萬云洋 徐飛艷 王洪關(guān) 李文宏 劉利平 郭子龍

(1.中國石油大學(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室，地層微生物資源與應用研究中心，油氣污染防治北京市重點實驗室，非常規(guī)油氣科學技術(shù)研究院；2.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室；3.中國華油集團北京華油科隆開發(fā)公司；4.中國石油長慶油田分公司第五采油廠；5.中國石油長慶油田分公司第四采油廠)

0 引 言

由于微生物學近年來的快速發(fā)展[1]，長慶油田微生物驅(qū)油技術(shù)已在近年來迅速發(fā)展，2014年以來逐步推廣到全油區(qū)千余口井(并將更大規(guī)模推廣和開展微生物技術(shù)在油田的應用研究)，注水井平均吸水厚度增加0.5 m，儲量動用程度提高4.7%，整體地層壓力呈上升趨勢，開發(fā)指標變好，水驅(qū)狀況明顯改善。

由于微生物具有環(huán)境敏感性、油藏微生物多樣性高[1-2]的特點、油田地區(qū)分散、現(xiàn)場作業(yè)條件艱難、工作量大和人員基本不具備微生物學知識，針對長慶油田6 000萬t上產(chǎn)增儲目標，隨著長慶油田微生物活化水驅(qū)現(xiàn)場規(guī)模逐步增大，為適應現(xiàn)場需求，亟需開發(fā)快速、簡便、可操作性強的微生物檢測方法。測試瓶技術(shù)因其原理簡單、穩(wěn)定可靠得到廣泛認可和推薦[3-4]。本研究開展基于中國石油大學(北京)研制、北京華興試劑廠生產(chǎn)系列微生物測試瓶測試結(jié)果的可靠性。

1 材料與方法

1.1 測試材料

測試瓶：華興系列測試瓶纖細竿菌(XXG)、銅綠假單胞菌(PMA)、脫硫化弧菌(DSV)、腸桿菌(EBX)、腐生菌(TGB)、硫酸鹽還原細菌(SRB)和鐵細菌(IB)(北京華興試劑廠，2019年)。1 mL一次性無菌注射器；酒精燈或75%酒精；棉簽；無菌醫(yī)用口罩；乳膠手套；蒸餾水等。

1.2 測試樣品

純菌樣品。中國石油大學(北京)自主分離純化菌種銅綠假單胞菌和纖細竿菌[5](分離自長慶油田)，遼河中石大脫硫化弧菌(分離自遼河油田)。

混合樣品。油田混合樣品采自長慶油田某區(qū)塊11口采油井井頭產(chǎn)出液共11份。

上述所有樣品均分成3份，平行測試。

1.3 測試方法

基于出廠使用指南，樣品進行各類測試瓶的快速檢測。簡單的說，按無菌操作方式，抽取1 mL待測試液體(水樣、油樣或油水混合液)，分別注入9 mL測試瓶中，按絕跡稀釋法依次10-1，10-2……10-10梯度稀釋[6]，35℃恒溫恒濕(50%RH)避光培養(yǎng)1～7 d，連續(xù)觀察，每天記錄測試瓶色度和濁度變化，其中硫酸鹽還原細菌(SRB)測試14 d；腐生菌(TGB)、鐵細菌(IB)、脫硫化弧菌(DSV)和腸桿菌(EBX)檢測7 d；銅綠假單胞菌、纖細竿菌(枯草芽孢桿菌)檢測3 d。每樣三平行。

2 結(jié)果與討論

2.1 純菌檢測及測試瓶技術(shù)原理

XXG、PMA測試瓶是為油田現(xiàn)場復雜環(huán)境快速檢測純菌和該類微生物專門設計的，其原理是逐級梯度稀釋、微生物代謝物與測試瓶指示劑顯色反應、顏色/色度以及反應時間，表示了菌種數(shù)量、類型和活性見圖1和表1。

注：由于樣品差異、菌株差異和肉眼觀察差異，數(shù)量和色度僅供標準化參考，菌濃仍以絕跡稀釋法測定為準。圖中顯色為中國石油大學(北京)微生物地質(zhì)學實驗室典型顏色反應。

表1 三種典型油藏菌種測試瓶測試結(jié)果

硫酸鹽還原菌(SRP)數(shù)量較多，其中對產(chǎn)生硫化氫有最大貢獻的當屬脫硫化弧菌屬[7]。脫硫化弧菌(DSV)測試瓶即是為油田現(xiàn)場這類硫功能菌專門設計的，其原理是通過逐級梯度稀釋法，新物質(zhì)生成、黑色或濁度(絮狀)變化及反應時間表示了菌群、數(shù)量和活性。7 d內(nèi)非常明顯的展示了此類極強SRP的顯色和數(shù)量關(guān)系，見圖2和表1。

圖2 測試瓶對樣品微生物及混合樣品的典型顯色反應

2.2 測試瓶對混合液(采出液)穩(wěn)定性分析

基于對純菌的成功測試，測試瓶的穩(wěn)定性和有效性還需要考慮混合條件下對此類菌是否有特征響應性。本文對長慶油田某區(qū)塊11口采油井產(chǎn)出液(每樣三平行)進行現(xiàn)場測定，見表2。很明顯，幾類測試瓶均對現(xiàn)場11份樣品測試穩(wěn)定，未呈現(xiàn)(不干涉)目標菌的特征；DSV和SRB對應關(guān)系明顯，所有檢測數(shù)量均符合SRB>DSV；但TGB測試瓶顯示效果不佳，腐生菌(雜營非寄生菌)[6]檢出低于XXG檢出，甚至低于IB檢出見表2。

表2 各類測試瓶對油田現(xiàn)場混合液(產(chǎn)出液)的穩(wěn)定性測試結(jié)果(10n)a

從絕對數(shù)量來看，證實了實物目測結(jié)果見圖2，1～5和8號數(shù)量偏低，8號最低，7，9，10號菌量最高。1，6和11號由于樣品耗盡，評價不完整，其中6號目測顏色也深，但DSV和EBX指標顯示很低，說明此井受到人為和外界環(huán)境的干擾與5號類似，較少。TGB的7 d試驗證實其對總菌(腐生菌)檢測存在缺陷，一定程度上可用XXG-3取代。EBX數(shù)據(jù)顯示，大部分采油井已經(jīng)受到人為干擾。鐵細菌(IB)可能是地層水中本源存在的，但對鐵氧化菌的識別較低。判識1～11號總菌數(shù)的順序依次是：7，10，9>4，3>2，11>5，8，雖然1號和6號缺少數(shù)據(jù)，但從僅有的指標來看，微生物量不會太高。

3 結(jié) 論

總體而言，所用測試瓶取得了對純菌和混合液(產(chǎn)出液)的良好效果，通過顏色和濁度變化、絕跡梯度稀釋檢測目標微生物數(shù)量類型，結(jié)合色板比對法，認為(1)所有測試瓶都有特征響應性，互不干擾。(2)除TGB外，SRB，DSV，EBX，XXG，PMA和IB測試瓶對現(xiàn)場混合液微生物檢測有很好的響應，同一個樣品的3個平行測試結(jié)果一致，具有很好的重復性、特異性和專一性。(3)同時，由于DSV型測試瓶對脫硫化弧菌類的敏感響應，適合快速檢測，是SRB測試瓶的有力補充和升級。(4)XXG和PMA無論對于純菌或混合液，只要存在該類菌，都有特征響應，敏感度高。(5)一定程度上，XXG可以作為異營細菌量的評估，而PMA可以作為熒光細菌的快速評估。各類測試瓶對純菌和現(xiàn)場混合液檢測效果良好，特征唯一性、穩(wěn)定性和數(shù)量關(guān)系好，檢測快速，滿足實際需求，建議進一步加大加快規(guī)模化測試。

由于微生物特別是細菌和古菌對于環(huán)境的敏感性，測試瓶技術(shù)對于環(huán)境樣本中處于少量或弱勢/弱活性的菌的檢出不太高，本文建議進一步加強TGB、SRB和IB三大測試瓶深入研發(fā)，并適度開展基于目標定位的其它類型測試瓶研發(fā)，以滿足現(xiàn)場快速檢測需求。