[发明专利]耐中高温产胞外水不溶性多糖原生质体融合工程菌及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程技术在微生物采油育种中的应用，具体涉及一种利用原生质体融合法构建的耐中高温产胞外水不溶性多糖原生质体融合工程菌，以及该原生质体融合工程菌小罐发酵的方法及其在选择性封堵中高温油藏高渗透层、提高其原油采收率中的应用。

背景技术

生物技术已经被越来越多的应用于石油领域，微生物采油技术就是其中之一。微生物提高原油采收率(Microbial Enhanced Oil Recovery，MEOR)技术能够进一步提高原油采收率，延长油田开发寿命，具有广阔的应用前景。该技术与其它采油技术相比，具有成本低、适用范围广、生物活性稳定、有效作用时间长、环境友好等优点。

微生物采油技术正逐渐成为提高油田产量的主要方法之一。由于油田储层裂缝非常发育、非均质性比较严重，并随开采程度的提高而逐渐加剧，目前较多的油田常规水驱效果较差。为解决低渗油藏裂缝发育、非均质问题，可利用微生物代谢产生的生物聚合物对低渗透油藏进行深部调剖。

生物聚合物用于MEOR主要作用是对高渗透区域经选择性封堵从而改变渗透率。通过选择性封堵的方式，生物聚合物可以将水驱方向引至含油丰富通道。这是一种水驱辅助手段，可以使注水井中注入的水绕开油井中的寡油带从而将更多的原油带到地面。前期注入的微生物或者营养物质通过高渗通道到达油井内部，生物膜在岩层生长堵塞孔喉从而使高渗区域渗透率降低，该过程可以平衡整个储层的渗透率并恢复水驱波及效率。具有MEOR应用前景的生物聚合物包括，由黄单胞菌(Xanthomonas campestris)代谢产生的黄原胶、乳酸杆菌(Leuconostoc mesenteroides)的代谢产物右旋糖苷、嗜盐单胞菌属(Halomonas sp.)或地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)代谢产生的果聚糖、短梗霉(Aureobasidium pullulans)代谢的生物大分子。

最初认为选择性封堵主要是由筛分作用决定的，即当孔喉半径小于菌体直径的两倍时效果为最好。死亡的菌株或是不能产生黏性物质的菌株较可代谢产生胞外多糖的菌株既不能封堵孔隙介质亦不能使介质的孔隙度降低。多糖的作用主要是保护菌株免受干燥和侵食，以及协助菌体粘附与介质表面。生物聚合物对填沙管及岩芯渗透率的影响已被实验室试验深入研究，作为封堵剂生物聚合物比菌体本身更有效。生物多糖作为水驱增稠剂已是众所周知，如黄单胞菌(Xanthomonas)利用碳水化合产生的热稳定杂多糖黄原胶，并已被用于水驱系统。虽然黄原胶是通过发酵碳水化合物得到的，但其应用的思路来源于化学法提高原油采收率。黄原胶的粘度、抗剪切力以及对温度和矿化度的耐受性使其成为EOR中理想的聚合物，这些正是其优于聚丙烯酰胺的理由。然而，黄原胶的成本较高且易被生物降解。另一种生物聚合物硬葡聚糖是由一类真菌的菌核代谢产生的，已有文献报道其可用于提高原油采收率。生物聚合物果聚糖可适用于油藏温度低于55℃、pH6-7、压力不高于500atm且盐浓度为4%的油井。虽然黄原胶为最有效的生物聚合物，但其他生物聚合物如热凝胶、葡聚糖及生物大分子在MEOR中的应用亦有文献报道。

另一方面，生物膜是由菌体、胞外聚合物及水组成的异构系统。对生物膜的研究表明生物膜是由不足27%的菌体、胞外产物、胞外聚合物、孔隙空间组成的。生物聚合物可以在油井孔隙中形成不同形状的生物膜，生物聚合物的产生及其随后形成的生物膜对MEOR的有效开展都非常重要，二者受水中的化学物质、pH值、表面电荷、微生物生理、营养物质及流体流动等参数的影响。

微生物采油的关键技术是能否获得性状优异的菌种，菌种的好坏直接关系到矿场应用的效益和前景。从自然界筛选得到的采油菌株性能各异，很难同时既具有优良的驱油性能，又具有很好的环境适应性，因此其矿场应用范围也往往受到很大的限制。微生物育种的目的就是要人为地使某种特定的代谢产物过量积累，把生物合成的代谢途径朝人们所希望的方向引导，或者通过细胞工程与基因工程的手段构建优良的微生物菌种，提高目的代谢产物的代谢水平，增强其环境适应性。如中国专利ZL201010597680.1中记载的耐高温产胞外水不溶性多糖基因工程菌，便是利用基因工程的方法将嗜热菌的基因组DNA通过电击转化的方法转入产胞外水不溶性多糖的菌株中，使后者能够在56℃以下的温度条件下产胞外多糖，从而提高了产胞外多糖菌株在油田的应用范围。但该专利中的基因工程菌代谢产生的胞外水不溶性多糖在发酵液上方聚结成一薄层，在摇晃培养瓶时所产多糖易分裂成碎片，韧性较差。

发明内容