[发明专利]培养单细胞生物的方法

说明书

本发明涉及培养单细胞生物，尤其是原核生物(例如真细菌和古细菌 (archaea))的方法；涉及用于该方法的设备，涉及在地下应用中使用和抑制这 些生物，涉及新的这样的生物，和涉及包含这些生物的组合物和库。

天然的地下烃储层(reservoir)提供了油和气的有限资源。因此重要的是对 从这些储层回收烃的过程进行优化。为了这个目的使用了很多技术，但是仍 然持续需要新的技术。

令很多人惊讶的是，在这些储层中充满(impregnate with)烃类的岩石，即 使处于表面以下几千米因而处于非常高的温度和压力下，也不是无菌的 (sterile)。存在单细胞生物，特别是原核生物如真细菌和古细菌。甚至已经提 出，这些微生物可能与烃类的产生有关。

我们已经认识到，促进或抑制这些内生微生物的生长，或者引入分离自 地下岩层的微生物培养物，可以提供改善储层管理的方法。但是为此，必需 将这些微生物收集并培养，且如果合适的话对其挑战(challenge)，从而可发现 生长抑制的方法。

当在环境的表面条件培养一些由地下岩层取回的微生物时，我们惊讶地 发现，如果在类似储层本身条件的物理化学条件下进行培养，则可以分离和 测试的微生物的范围明显更大，特别是如果取自储层的样品在培养前和培养 过程中保持在高压时。

这是特别让人惊讶的，因为不像气体，液体是非常难于压缩的。因此液 体培养基中的细菌基本上是充满液体的膜，其处于周围的液体中，其跨膜压 差如果存在，也是可以忽略的。因此可以期望的是，细菌生长基本上不受培 养基压力的影响。然而实际并非如此，因为我们发现在高压和环境压力下培 养的烃样品会导致完全不同的生物的生长，特别是一些只在高压条件下生长 的生物在环境(即地表)压力下不生长。此外，这些嗜压生物所用的某些酶似乎 在环境压力下不起作用，可能是由于三级结构的不同而引起的。

因此虽然已知要培养单独的地下微生物，但是先前并不知道要培养地下 生态系统，其由多样的微生物组成，其中一些在表面条件下不旺盛生长 (thrive)。如果井下处理(down-hole treatment)的效果能够在实验室条件再现， 那么就有必要使用本发明的新方法。

如此从一个方面看来，本发明提供产生地下微生物培养物的方法，所述 方法包括：从地下储层，例如从来自这种储层的流体流获得加压流体的样品； 在保持所述样品的压力的同时将其转移入发酵反应器；和在高压下和，优选 也在高温下，在所述反应器中培育所述样品。

通常在100至900bar，优选230至280bar，特别优选为取样储层或意欲 用培养的微生物处理的地层的压力的50％至150％，更特别是80％至120％， 尤其是90％至110％的压力培育样品。

样品优选为液体烃样品；然而也可以使用含水样品。取自储层的样品通 常包括气体、脂质、有机酸等。

培育温度通常为60至160℃，优选为80至100℃，特别优选地，在取样 储层或意欲用培养的微生物处理的地层的温度的20℃范围之内，特别是在 10℃范围之内。

在将样品转移至发酵反应器之前、过程中或之后，优选通过将样品与营 养物混合来进行培育。营养物可以包含矿物质和/或维生素，但优选至少包含 粉状岩石(pulverulent rock)，特别优选来自取样储层或来自意欲用经培养的微 生物处理的地层的岩石，或者与这种储层岩石在地质学上可比较的岩石。如 果期望的话，营养物还将包含来自取样储层的流体。通常，储层流体将为微 生物生长提供碳源。通常地，对于发酵过程，可以添加不同的营养物或抑制 剂，以确定它们对微生物生长的作用。

本发明的方法中的培育通常为7至360天，特别是180至240天。如果 期望的话，可以监测和控制培育过程，使得如果微生物没有生长或者如果微 生物生长达到了预定的可以接受的水平，则将其终止。监测可以原位进行， 或者在从发酵反应器提取的材料上进行，而且可以以任何适当的方式进行。 因此，例如，样品的混浊程度、营养物质中放射性示踪物(tracer)的吸收、有 机固形物含量等，通常可以用作监测的参数。监测通常通过下述方式进行： 抽取培养基的等分试样，并通过例如GC、LC-MS、MS等对它们进行分析， 以显示出气体产生或消耗或脂质的曲线。