采油微生物代谢产物分析

代谢产物的定性和定量分析方 法（ 包 括 样 品 前 处 理 ）：短 链 有 机 酸 分 析（ 衍 生 化 法，等 速 电 泳 法，各 种 直 接 分 析 方
法）；生物表面活性剂样品的提取和分析方法（轴对称液滴分析法，快速液滴破裂实验法，直接薄层色谱法，比色法，
超声波振荡法）；生物气分析简介；有机物（醇、醛、酮等）分析简介。指出了代谢产物分析对微生物采油机理研究和
采油微生物代谢产物及其分析是研究微生物采 油机理研究的重要理论基础，它制约 HA,I 室内实 验和矿场应用的开展以及微生物采油技术的推广和 最终产业化的进程。
! 采油微生物主要代谢产物
采油微生物代谢产物（3/5FE%&-5/）的分析研究， 主要针对以烃类为碳源的采油微生物在模拟油藏环
境条件下产生的酸、生物气、生物表面活性剂、有机 溶剂及生物聚合物等。这些研究皆与阐明微生物采 油机理相关［!!>］。采油微生物代谢产物的类 型 很 多，但与采油机理密切相关的主要是酸、生物表面活 性剂、气体等代谢产物。
其它测定有机酸的方法还有比色法、柱色谱法、 纸色谱法等，这几种方法各有缺点，比色法只能测定 单个酸，不能测定混合酸；柱色谱法和纸色谱法分离 时间较长，试剂用量大，准确度低，重现性差。
"#$ 生物表面活性剂分析 以烃类为碳源的采油微生物代谢产生的生物表
面活性剂有多种类型，如糖脂、脂肽、磷脂等。 !0#0" 生物表面活性剂样品的提取
该方法也是先采用水相蒸发法除去大量的无机 盐和 表 面 活 性 剂 等 物 质，浓 缩 后 直 接 进 行 1" 或 1"／2+分析。该方法较衍生化简单直接，也减少了 有机酸的损失［*3］。
对于微生物发酵液中短链有机酸的定量测定方 法，较为常用的就是传统的酸碱滴定法，也可以采用 色谱峰积分的方法进行含量的测定。
"#! 样品前处理 发酵万结方束数后据，将发酵液静置待油水分层后，先用
双层滤纸粗过滤，再用油剂膜细过滤，最后离心除菌 体。短链有机酸测试水样品可以先加碱固定。表面 活性剂测试样品要经过萃取富集等预处理。得到的 样品最好尽快测定，储存可能带来不必要的误差。
"#" 短链有机酸分析 以烃类为碳源的采油微生物代谢产生的短链有
" 收稿日期：#))!;!#;)>；修改日期：#))#;)+;#!。 作者简介：包木太（!"?!J），男，#))!年?月毕业于青岛海洋大学海洋化学专业，获博士学位，研究方向为微生物驱油理论，现为青岛海 洋大学与胜利油田合作培养博士后，研究方向为内源微生物采油技术，联系电话：（)+<*）=++?#>=，通讯地址：#+?))) 山东省 东营市西三路!==号胜利油田采油工艺研究院微生物研究中心，A;3F-&：E35E&K$3F-&’4&%.’D%3，E35E&K$!*>’D%3。
等速 电 泳 法 测 定 短 链 有 机 酸 的 方 法 已 有 报 道［/］。该法是 基 于 有 机 酸 和 无 机 盐 等 在 有 机 溶 剂 中溶解度的不同，先用水相蒸发法将大量的氯离子 除去，利用两台等速电泳仪在多种电解质体系中对 短链有机酸进行定性定量对照实验测定。 !0!0# 直接进样法
采油微生物代谢产生表面活性剂是其共有的生 物学特性。生物表面活性剂是一种集亲水基和亲油 基（憎水基）于一身的两亲化合物。亲油基一般是长 链脂肪酸或";烷基，#;羟基脂肪酸；而亲水基团则有 多种 形 式，可 以 由 糖、磷 酸、氨 基 酸、环 肽 或 醇 等 构 成。生物表面活性剂能形成较强的乳状液，改变岩 石表面的润湿性，显著降低水／原油／岩石体系的界
表! 采油微生物代谢产物及其对油藏的作用
代谢产物类型
代谢产物对油藏的作用
酸 有 机 酸（甲 酸、 溶解孔喉中碳酸盐岩或其胶结物，提高 乙酸、丙酸等低分子 孔隙度和渗透率，改善原油的流动性 酸）
无机酸（%$+#!） 生物表面活性剂
与碳酸盐岩反应产生 "#$ 等气体，增加 油层压力，部 分 气 体 溶 于 原 油 使 原 油 膨 胀，粘度降低
不同类型生物表面活性剂的提取方法不同［**］。 微生物表面活性剂的提取方法不外乎两类［*］：一是
$H8
油田化学
"88"年
从自然界中直接获取；一是通过物理!化学的方法得 到。常用的化学方法有硫酸铵沉淀法，丙酮沉淀法，
酸沉淀法，溶剂萃取法，结晶法。常用的物理方法有
离心法，吸附法，泡沫分离沉淀法，切向流过滤法，过
采油微生物代谢产物分析"
包木太!，#，牟伯中>，王Байду номын сангаас林!
（!’青岛海洋大学化学化工学院，青岛 #**))>；#’中国石化胜利油田公司采油工艺研究所，东营 #+?)))； >’华东理工大学化学系，上海 #))#>?）
摘要：简述了以烃为碳源的采油微生物在模拟油藏条件下的主要代谢产物类型和对油藏的作用，着重介绍了这些
技术应用的意义。
关键词：采油微生物；代谢产物；分析方法；综述
中图分类号：@A>+?’"：B">"’""
文献标识码：C
微 生 物 提 高 原 油 采 收 率 技 术（3-D6%E-F& /:2F:D/0%-&6/D%G/67，HA,I）利用微生物在油藏中 的有益活动，微生物的代谢作用及代谢产物对原油／ 岩石／水界面性质的作用，改善原油的流动性质，提 高采收率。它是目前国内外发展迅速的一项提高原 油采 收 率 技 术，也 是 #! 世 纪 一 项 高 新 生 物 技 术。 HA,I 具 有适用 范围广、工 艺简 单、经济 效益 好、无 污染等特点，已经越来越受到人们的重视。该项技 术的关键就是注入的微生物菌种能否在地层条件下 生长繁殖及微生物的代谢作用和代谢产物能否有效 地改善原油的流动性质和液固界面性质等。
基金项万目方：国数家据自然科学基金（+""?<)!<）“采油微生物代谢作用及产物对采收率影响的研究”，中国石油中青年科技创新基金（中国石油
科技字［!"""］第>号（!+））“微生物代谢产物对提高采收率的影响”。
第*/卷第$期
包木太，牟伯中，王修林：采油微生物代谢产物分析
*./
面张力，有助于原油从岩石表面剥落。生物表面活 性剂具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡、保温、 润湿、洗涤、渗透、杀菌、防腐等功能，因此也广泛应 用于洗涤、医药、食品、农药等各个领域［!］。
机酸主要是 "*!") 的小分子有机酸，这些酸能使储 层中的碳酸盐岩溶解产生大量的次生孔隙。短链有 酸的分 析 已 有 报 道［/］。 下 面 的 论 述 主 要 针 对 微 生 物采油研究领域。 !0!0" 衍生化法
气相色谱法是目前较为常用的测定方法，短链 有机酸是采油微生物发酵液及油田产出水中最主要 的水溶性有机组分，气相色谱法（1"）测定水溶液中 的有机酸，通常是将水样蒸馏浓缩后进行衍生化萃 取。然后进行测试。衍生化方法主要有甲酯化法、 乙酯化法、丁酯化法和苄酯化法等。衍生化方法的 缺点是较为繁琐，而且常常受其他有机组分的干扰。 !0!0! 等速电泳法
降低原油／岩石／水界面张力 乳化原油 改变岩石的润湿性
气体（"#$，"%!，%$， &$，%$+）
增加驱动压力 溶解于原 油 中 使 原 油 粘 度 下 降，流 动 性 改善 使原油膨胀，粘度降低
有机 溶 剂（醇 类，酮 类，醛类）
生物聚合物
溶解于原油中降低原油粘度 溶解孔喉中重质组分
提高驱动相粘度，改变流度比 堵塞高渗 透 层，增 大 水 驱 扫 油 效 率 并 降 低水油比
生物体（细胞）
细胞体堵塞高渗透层 细胞体在水／油界面分裂，降低界面张力 细胞体在水／岩石界面生长，改变润湿性
$ 采油微生物代谢产物分析
采油微生 物 在 合 适 的 培 养 基、,%、温 度 和 通 气 搅拌（或厌氧）等发酵条件下进行生长繁殖和合成代 谢产物（生物活性物质）。微生物代谢产物在发酵液 中浓度往往很低并与许多溶解的和悬浮的杂质夹杂 在一起，必须进行预处理。其目的是改变发酵液的 物理性质，提高从悬浮液中分离固形物的速度，实现 工业规模的过滤，尽可能使产物转入便于以后处理 的相中（多数是液相），并除去发酵液中的部分杂质， 以利于后继操作［-，.］。
进行抽 提。另 外，提 取 物 应 在 <8: 下 进 行 浓 缩 干 燥［$"］。
在上述中性条件下，细胞中还存在胞壁结合型
脂类，即使用溶剂反复提取也提取不出。这时应把
中性条件下提取过的样品与酸或碱一起加热，再测
定水解后被提取出来的脂类。这可以在密封的玻璃
管用<(3*／=盐酸于$88:处理"小时后再用乙醚 提取。
采油微生物代谢产酸主要是指产低分子量的短 链有机脂肪酸如乙酸、丙酸、丁酸等。这些有机酸可 有效地溶解储油岩层孔隙中沉积的碳酸盐，增大油 层的孔隙度和渗透率，改善原油的流动环境。酸与 碳酸盐岩反应产生的 1,# 等气体可增加油层压力， 部分气体溶于原油中使其膨胀，降低原油粘度，改善 其流动性，从而提高原油的采收率［>］。
离’()*+,-（商品名：生 物 乳 化 剂，有 "、#两 种 类 型， 为阴离子型 ;<半乳糖胺聚合物，主要是由乙酸钙不 动杆菌 ./0!$（0#*3(’$%&#’()#&:#$&#(’*#+- ./0!$） 代谢产生）和 12342+5’6+,-（商品名：生物分散剂，主 要是由乙酸钙不动杆菌 0#*3(’$%&#’()#&:#$&#(’*#+代谢产生）［$$］。但对于酵母菌等多数微生物，为了