第1章　绪　论

1.1　降解石油烃产甲烷的研究背景

对老油田进行深度开发，提高石油采收率已成为当前老油田开发的中心任务。现有的提高石油采收率的技术存在的主要问题是提高幅度有限，大量的残余石油滞留地下，因此如何利用大量残存在油藏中的石油成为了一项重要课题。通过微生物降解石油烃产甲烷，从而对残余石油进行利用是一条有效途径。最近，美国俄克拉荷马大学Suflita教授通过微生物的作用，将油藏中残余油转化为甲烷，可使老油田重获生机^[1]。而此微生物厌氧降解石油烃产甲烷过程是多种菌群参与的多步骤反应，在整个降解过程中影响反应速率的因素非常多^[2～6]。有学者研究认为：影响微生物厌氧降解石油的主要因素之一就是烃的化学性质，特别是溶解性^[7]。而且加快厌氧降解石油速度的可行方法之一就是增加微生物对石油烃的摄取能力^[8，9]，这就需要对石油烃和微生物菌群进行细致的研究。进一步研究表明：微生物还可以在油藏中代谢产生气体、生物表面活性物质、有机酸等，而这也是微生物强化石油开采技术的原理^[10～12]。所以需要对微生物产生的副产物进行细致研究。

油藏中的实验也证实了在有机质（特别是残余石油）降解过程中，公认的降解终端产物是甲烷，而电子受体耗尽是甲烷产生的基础，具体来说产甲烷古菌和其他功能菌群协同作用，最终使残余石油得到降解并产生甲烷^[13]。而在如何促进这一过程方面，有学者做了关于天然气成因的研究工作^[14～16]并推测：影响厌氧降解含碳有机质产甲烷的另一主要因素为可以供微生物利用的营养物质^[17]。进一步研究表明：微生物可以利用一些廉价的资源充当激活物产生可被利用的次级产物^[10]。这些次级产物可以增加微生物对石油的利用率。还有学者研究表明：多种营养物质和功能性外源微生物的注入可以提高降解石油烃产甲烷的效率，达到很好的预期效果^[10]。尤其在Muller ^[18]和Jack^[19]等的研究报告中，首先研究并证实了注入外源添加物质的情况下，石油烃被降解产甲烷；最近有很多学者也证实了这一过程，他们通过加入更有潜力的降解石油烃产甲烷的微生物来降解石油烃，取得了很好的效果^{[9，20～24]}。而地质学的研究也表明，在数千年来油藏内部一直自发进行着微生物降解石油烃产甲烷过程，因为地球内部的厌氧环境有利于这一过程的进行^{[23，25，26]}。并且在油藏采出液中也发现并鉴别出了各种各样的厌氧菌群^[27～31]，而且通过研究它们的代谢机制也都证实了在厌氧环境中石油烃能被微生物降解产甲烷的事实^[32～34]。