[发明专利]一种从油/气藏环境中提取微生物宏基因组的方法

说明书

技术领域

本发明涉及分子生态学技术领域，具体的说是由油/气藏复杂环境中直接提取微生物宏基因组的简易方法。

背景技术

微生物采油/气技术及油/气藏微生物勘探技术的重点之一在于了解油/气藏复杂环境中微生物的整体信息。限于目前技术手段的局限，只有大约1%左右的微生物可为人工培育及认识，为此上世纪末，科研工作者开发了宏基因组技术，宏基因组学是通过提取某一环境中的所有微生物基因组DNA、构建基因组文库及对文库进行筛选而寻找和发现新的功能基因及活性代谢产物的一种方法。

1998年Handelsman等首次提出宏基因组的概念，并将其定义为：一种以环境样品中的微生物全体基因组作为研究对象，以功能基因筛选和测序分析为研究手段，为微生物多样性、种群结构、进化关系、功能活性、相互协作关系，以及与环境之间的关系为研究方向的新的微生物研究方法，并第一次使用了Meta-genomics这个名词。其基本策略流程为：样品和基因（组）的富集；提取特定环境中的基因组DNA；构建宏基因组DNA文库；筛选目的基因；以及目的基因活性产物表达。宏基因组学避开了微生物分离培养的过程, 极大地扩展了微生物资源的利用空间，是现代基因工程一个新的发展方向和研究热点。

宏基因组学研究的首要前提在于获得自然界真实无偏好的微生物基因组信息，但由于油/气藏环境的复杂性，其操作相对困难。

油/气藏是一种独特的极端生态环境，其蕴含着丰富的微生物类群；这些微生物具有多种代谢类型，通过其本身在油/气藏中的繁殖生长以及代谢产物的作用，可在MEOR（Microbial Enhanced Oil Recovery，微生物强化采油）和MPOG（Microbiological Prospecting of Oil and Gas，微生物油气勘探）中发挥重要作用。

MEOR是指将地面分离培养的微生物菌液和营养液注入油层，或单纯注入营养液激活油层内的微生物，使其在油层内生长繁殖，产生有利于提高采收率的代谢产物，以提高油田采收率的采油方法，俗称微生物采油，其机制在于：

1．改变原油的组成，降低其粘度

微生物在生长代谢过程中，以原油中的正构烷烃作为自身生长的碳源，从而改变原油的碳链组成；另一方面，微生物生长时释放出的生物酶，可以降解原油，使原油碳链断裂，高碳链原油变成低碳链原油，重组分减少，轻组分增加，凝固点和粘度降低，从而起到降粘、防蜡的作用。

2．改变原油的驱油环境，使其更易于采出地面

（1）产生表面活性剂

微生物的代谢会产生表面活性剂，这些生物表面活性剂可以降低油水界面张力，减小水驱油毛管力。另外，生物表面活性剂会改变油/气藏岩石的润湿性，使其从亲油变成亲水，这样吸附在岩石表面的油膜脱落下来，油藏剩余油饱和度降低，从而提高原油采收率。

（2）产生生物气

大多数微生物在代谢过程中都会产生气体，如二氧化碳、氢气、氮气等，这些气体溶解在水中，可以降低原油粘度，提高原油流动能力。另外，这些气体的存在还会增加油层压力，间接减小剩余油饱和度。同时，气泡的贾敏效应还会增加水流阻力，提高注入水波及效率。

（3）产生酸及有机溶剂

微生物的代谢产生相对低分子量的有机酸，也有部分无机酸，它们能溶解碳酸盐，一方面增加岩石孔隙度，提高了渗透率；另一方面，释放二氧化碳，提高了油层压力，从而降低原油粘度，提高了原油的流动能力。微生物的代谢过程还会产生醇、酯等有机溶剂，可以改变岩石表面性质和原油物理性质，使吸附在岩石表面的原油被释放出来，并易于采出地面。

（4）形成生物聚合物

在微生物的代谢过程中会产生生物聚合物。这些生物聚合物可以在油藏高渗透区选择性地封堵大孔道，调整注水油层的吸水剖面，增大注入水扫油面积。生物聚合物还可以增加水的粘度，降低水油比，提高注入水的扫油效率，从而提高采收率。

3． 微生物的直接作用

微生物在岩石表面生长，会占据孔隙空间而驱走原油。另外，微生物能吸附到岩石表面，在油膜下生长，最后把油膜推开，使原油释放出来。