[发明专利]一种基于轻烃氧化菌异常进行油气勘探的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种采用分子生物学技术，并应用于微生物油气勘探，有效避免地表污染或近地表生物成因的油气微生物勘探方法。

背景技术

石油和天然气是关乎国计民生的基础能源。经过多年的三维地震勘探，我国大多数易于发现的油气藏资源已经探明并开发。规模较小、非构造型及隐蔽的油气藏资源成为目前勘探的首要目标。但对这些油气资源使用地震的手段勘探成本过高且数据分析困难。

油气微生物勘探技术是近地表地球化学勘探技术的一个分支，具有直接、有效、成本低等特点。它可作为一种独立技术，在没有地质或地震资料地区进行初勘，确定远景区，进行油藏性质和储量评价；也可与三维地震和化学勘探相结合，更准确地确定井位，扩边增储，查明未发现的含油气圈闭及漏失的油气藏，增加成功率，减少勘探成本及风险。

油气微生物勘探的技术原理是：埋藏在地下深处的油气藏，在各种动力作用下， 油气藏的轻烃气（主要是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷）通过微渗漏持续向地表扩散和运移，土壤中的专性微生物以轻烃气为其唯一能量来源，在油藏正上方的地表土壤中非常发育并形成微生物异常，通过检测微生物异常可预测下伏油气藏的存在。轻烃气的微渗漏具有三个特点：一是垂向性，轻烃微渗漏时的运移方向总体上是垂直的，所以微生物异常的范围大致对应于地下油气藏的边界，且微生物异常的强度与油气藏的原始含量相对应；二是普遍性，即绝大多数油气藏都存在轻烃气的微渗漏，所以微生物检测方法适用大部分油气藏的勘探；三是动态性，即随着油气藏的不断开发，轻烃微渗漏强度会相应降低，这种动态变化可以表征油气田开发中剩余油气的分布变化。

油气微生物勘探技术于1937年由前苏联科学家创立，随后，美国和德国开展了大量研究工作，近年印度也进行了相关研究。我国在该领域研究始于20世纪50年代中期，90年代后该技术重新得到重视。目前，得到广泛应用的油气微生物勘探技术主要是德国Wagner博士研发的微生物油气勘探（Microbial Prospection for Oil and Gas，MPOG）技术和美国Hitzman博士研发的微生物油气调查 (Microbial Oil Survey Technique，MOST)技术。这两种技术对微生物检测方法是培养法。主要涉及的指示性菌种包括甲烷氧化菌、乙烷氧化菌、丙烷氧化菌和丁烷氧化菌等。但据报道，土壤中99.7％以上的微生物都是不可培养的，所以培养法不能对自然环境中原生的相关轻烃氧化菌准确估值。且实验室采用的培养条件也可能使原本很少的微生物数量被放大，出现假异常。此外，培养法操作繁琐，劳动强度大，培养时间长（需要14～21天），费时费力，不能满足大批量样品快速检测要求。因此，如何提高油气微生物勘探精度和效率一直是国内外专家学者努力解决的问题。实时荧光定量PCR技术是一种新的分子生物学技术手段，它不需要培养，而是直接从样品中提取细菌总DNA，检测指示菌的功能基因含量，检测结果包括可培养及不可培养的指示菌，较培养法更为准确、快捷（2～3小时即可检测完毕）、高通量（1次可检测96个样品）。

实时荧光定量PCR 技术作为核酸定量方法，在微生物生态学领域中得到了广泛的应用，如用于环境中特定微生物群落变化的动态监测，用于特定微生物群落生理代谢的研究以及环境微生物群落分布的研究。该技术在油气微生物勘探中的应用亦有报道，如采用可培养技术和实时荧光定量PCR技术可分别检测油田包气带剖面不同深度的甲烷氧化菌，研究结果显示，采用实时荧光定量PCR技术甲烷氧化菌检出量比可培养技术的甲烷氧化菌检出量大1～2个数量级。

微生物油气勘探需要重视指示菌种的选择。甲烷氧化菌是一种专性菌，只能利用甲烷或甲基类化合物作为唯一碳源和能源。因为油气藏向上运移的轻烃气中甲烷含量较多，通过测定甲烷氧化菌可以确定地下油气藏的存在。但由于非油气区的同样深度也能检出相同量的生物成因甲烷，所以近地表土壤中的甲烷氧化菌不能专一的指示下部油气藏微运移的甲烷，使得甲烷氧化菌作为油气藏勘探出现假阳性的风险。丙烷也是微渗漏烃的重要组成成分，与甲烷来源的不确定性相比，丙烷唯一的来源是地下油气藏。虽然其在轻烃气中的含量不如甲烷，但由于持续向上运移，使得上覆土壤中的丙烷氧化菌大量积累，与土壤背景值相比，数量异常大，因而可通过检测这种异常来推测油气藏的存在。与甲烷氧化菌相比，丙烷氧化菌是油气探测更可靠的指示菌。

发明内容