油藏中硫酸盐还原作用及其相关功能微生物的分子生态学研究

Sulfate reducing bacteria (SRB) is an important harmful microorganisms in the oilfield development, the formation plugging, corrosion of production system and pollution caused by its metabolite is a long-term difficult problem remains to be solved. At present, most of the study focus on activating nitrate reducing bacteria for inhibition of sulfate reducing bacteria by adding nitrate, so as to control the generation of hydrogen sulfide. However, researches about the affection of sulfate reduction by reservoir conditions and ecological structure of relative functional bacteria are rare. This application will link the main physical and chemical factors, such as temperature, salinity, pH and content of sulfate et al in the process of sulfate reduction in the reservoir with SRB community composition , and then study deeply on the response of the SRB with the changing of environmental conditions of the reservoir at molecular level, so as to expound the relationship between the change of the ecological structure and environment factors. In addition, through researching sulfate reduction process in reservoir and SRB and other related important functional bacteria such as nitrate reducing bacteria and methanogens, the ecological structure and regulatory mechanism between different functional microbial flora will be clarified. Researches above could provide useful theoretical information for the forecast of hydrogen sulfide and regulation of sulfate reduction. And have important practical significance for the prevention and control of hydrogen sulfide and corrosion in waterflood field.

硫酸盐还原菌(SRB)是油田开发中一类重要的有害微生物, 其代谢产物引发的地层堵塞、油田生产系统的腐蚀和污染是长期困扰各油田的难题。目前研究较多的是通过加入硝酸盐激活硝酸盐还原菌抑制硫酸盐还原菌，从而控制硫化氢的产生。但具体研究油藏条件对硫酸盐还原作用的影响及相关功能菌群间生态结构方面少有报道。本申请拟将影响油藏中硫酸盐还原过程中的主要理化因子如温度、矿化度、pH值及硫酸盐含量等原位信息与SRB 群落的组成联系起来，在分子水平上深入研究SRB对油藏环境条件变化的响应，阐述生态结构变化与环境因素改变之间的相互关系。此外，研究油藏中硫酸盐还原过程以及SRB 和油藏其它相关重要功能菌群如硝酸盐还原菌和产甲烷菌之间的协作、竞争关系，阐明不同微生物功能菌群之间的生态结构和调控机制。通过上述研究，为油田预测硫化氢和调控硫酸盐还原作用提供理论基础，对于注水开发油田防治硫化氢及其腐蚀具有重要实际意义。

硫酸盐还原菌（SRB）是油田开发中的一类重要的有害微生物，油藏环境条件对SRB的影响及其SRB与其他相关功能微生物菌群的相互作用是调控硫酸盐还原作用的重要影响因素。本项目以胜利油田的13个典型油藏为研究对象，通过全年的采样与监测，开展了油藏中硫酸盐还原作用及其相关功能微生物的的相互影响机制研究。通过24个油藏环境条件（pH、T、SS、DO、EC、TDS、Sa、TBD、Ch、Eh、NO3-N、NO2-N、NH4-N、、CODcr、BOD5、阴阳离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、Br-、SO42-、PO43-含量、总磷）对SRB的影响研究，阐述了SRB对油藏环境改变的响应规律，揭示了DO、pH、EC、NO3-N、NO2-N、NH4-N、Na+、K+、Cl- 是影响SRB的重要环境参数。通过研究SRB与五种油藏重要功能微生物（硝酸盐还原菌（DNB）、铁还原菌（FB）、产甲烷菌（MPB）、腐生菌（TGB）、发酵菌（ZYB））的相互关系，阐明了不同微生物功能菌群之间的生态结构变化与调节机制。结果表明，SRB与DNB、ZYB之间呈现协作关系，而与FB、MPB、TGB之间呈现竞争关系，这些竞争与协作关系对硫酸盐还原作用起着重要的调控作用。重要功能微生物菌群同样会对油藏环境改变产生明显响应，其响应规律为：T、TBD、Sa、Ch、TDS、COD、BOD、Na+、SO42-、Cl-是影响TGB的重要环境参数； SS、TDS、pH、DO、COD、BOD、Na+、SO42-、Mg2+是影响FB的重要环境参数；DO、pH、EC、TP、NO3-N、NH4-N、COD、BOD、Cl-、K+、Na+是影响DNB的重要环境参数；SS、TDS、Ch、TP、NO3-N、NH4-N、COD、BOD、SO42-、Mg2+、Ca2+、Br-、PO43-是影响MPB的重要环境参数；EC、DO、pH、NO3-N、NO2-N、NH4-N、K+、Cl-、Na+是影响ZYB的重要环境参数。不同油藏的微生物群落组成与多样性的动态变化表明，不同油藏的微生物群落结构呈现差异，对于绝大多数油藏而言，夏季（七、八、九月）的高温环境下alpha多样性显著降低，十月份呈现多样性上升的趋势。本项目取得的成果可为油藏预测硫化氢和调控硫酸盐还原作用提供重要的理论基础，对于注水开发油田防治硫化氢及其腐蚀具有重要意义。