培养单细胞生物的方法技术

本发明专利技术提供产生地下微生物培养物的方法，所述方法包括：从地下储层获得加压流体的样品；在将所述样品保持压力的同时将其转移至发酵反应器中；和在高压下在所述反应器中培育所述样品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 本专利技术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专利技术的新方法。如此从一个方面看来，本专利技术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900 bar,优选230至280 bar，特别优选为取样储层或意欲 用培养的;f效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。C,优选为80至100。C，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。C范围之内，特别是在 l(TC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^i:生物生长的作用。本专利技术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^f效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。一旦产生了充足的微生物生长，通常将期望鉴定出已经在培养中增殖的 微生物。这可以通过下述方法容易地完成细胞裂解，然后核酸片段化(例如使用DNA酶或RNA酶)、片段复制(例如使用对原核生物通用的引物或其组 进行PCR);和片段分离(例如使用凝胶电泳)。然后可以将片段"特征 (signature)"与原核生物核酸片段的数据库进行比较，以确定培养物中存在哪 些微生物和其中是否有微生物是新的。当发现新微生物时，通常期望的是将 其分离，可能还要对其测序。分离通常可以用下述方法实现稀释，然后培 育，即，使用常规技术，但是仍然在高压下培育。测序可以用常规技术实现。在期望单独微生物或微生物组合的活样品时，可以使培养物非常緩慢地， 例如在至少10小时，优选至少24小时中达到环境压力和温度来实现。如果 期望的话，在减压过程中，可将培养物暴露于电场的脉冲以引起电致孔，从 而释放跨细胞膜的压差。然后可以通过常规方法从培养物中分离微生物，例如离心、在无菌流体 中重悬、再离心等。然后如果期望的话，可以将得到的材料冻干用于储存和/ 或运输。所用流体通常是矿物油或甘油。然而更优选地，培养物的样品可以在加压容器中储存，例如在进行培育 的压力储存。这种加压样品及其库，形成本专利技术的更多方面。从这方面看，本专利技术提供了加压容器，例如其内部压力为100至900 bar, 特别是200至350bar，其中包含微生物，任选地在烃基流体(例如甘油或矿物 油)中包含微生物，并且优选设有带阀取样口。从另一方面看，本专利技术提供微 生物库，其包含多个这种加压容器，例如至少10个，优选至少100个。在压力下但在环境温度或低于环境温度(sub-ambient)(例如低至液氮温度) 储存培养物是可行的，因为地下微生物在这样的条件下，可为基本上休眠的。在本专利技术的方法中，培育的混合物含量可以不同，以模拟不同的地下条 件。因此，例如疏酸盐、盐、水、曱烷、氮和二氧化碳的含量可以不同，以 模拟当水渗透入含烃地层时所遇到的条件，或者将水、天然气、氮气或二氧 化碳注入储层中以增强烃回收率时的那些条件，或者当对生产井实施挤压以 进行井下钻井处理(例如使用结垢抑制剂)时所遇到的那些条件。以此方式，从 培育过程中的培养物增殖，有可能确定适合微生物生长的条件，适合抑制微 生物生长的条件，用于井下注射以产生生物量(例如来阻碍水流)的适当的微生 物，等。确定了这些因素后，就有可能实施设计为增强或抑制微生物生长的井下 处理。这形成了本专利技术的又一个方面。因此，从又一个方面看，本专利技术提供用于地下储层处理的方法，例如处 理烃井的方法，所述方法包括向所述储层中注入;f敬生物培养物，可选地与所 述微生物的营养物一起注入，所述培养物通过高压培育产生。从再一个方面方面看，本专利技术提供增强从地下烃储层回收烃的方法，所 述方法涉及将流体注入所述储层以将烃驱动至生产井，其中预先选择所述流 体的组成，以抑制或促进所述储层中内源微生物的生长，例如基于本专利技术的 方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
产生地下微生物培养物的方法，所述方法包括：从地下储层获得加压流体的样品；在将所述样品保持压力的同时将其转移至发酵反应器中；和在高压下在所述反应器中培育所述样品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯K科特拉，奥德G布雷克斯泰德，阿斯盖尔温伯格，西德塞尔马库森，
申请(专利权)人：斯塔托伊尔海德罗公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]