高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置及方法，属于地质微生物运动性能研究技术领域。该装置包括左右两个微生物培养罐、中间岩心夹持器、恒速恒压注入泵、环压控制泵等。培养罐体与岩心夹持器筒体之间采用连接法兰及大通径高压球阀连接；所述微生物培养罐体及岩心夹持器筒体各设计接口，用于注射菌液及采取样品。采用该装置的方法结合了渗流力学理论及微生物厌氧发酵培养技术实现了对多孔介质中地质微生物运动、代谢性能的研究。重点研究微生物通过多孔介质的能力及多孔介质对微生物生长、代谢、运动的影响，对深层地下环境中的地质微生物生命活动研究有着重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置及方法
本专利技术涉及地质微生物运动性能研究
，特别是指一种高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置及方法。
技术介绍
地质微生物是地球生物圈的重要组成部分，其在地球化学过程中发挥着重要作用，如通过生命代谢活动淋滤出岩石矿物中的重金属并富集成矿、重金属污染治理、参与油气的形成及稠油降解等方面。微生物在多孔介质中的生长代谢运动过程，包括有机质降解、微生物生长代谢繁殖等生物过程，以及水利作用下微生物和营养物质的运移过程，而且两者具有密切的联系。深层地下环境中的地质微生物生长代谢环境不同于自然环境中微生物，极端地质环境使得微生物具有特殊的适应能力与代谢功能，此外，微生物的代谢及趋化性等生命活动对多孔介质中的物质迁移与分布起到了多样而显著的作用。由此可见，对地质微生物的研究不仅对经济社会发展做出应有的贡献，还有助于解析生命起源、生命极限、生命本质等生命科学问题，因此其生物地球化学作用在地球系统科学研究中具有重大科学研究价值。随着研究领域逐渐向更深层地下环境拓展，地下微生物厌氧代谢活动与渗流行为的相互作用，已成为地下深层环境研究中不可回避的问题之一。对于这一问题的研究，现有技术手段仅停留在常压环境的研究，这不能代表极端高压条件下微生物生命活性。本专利技术所涉及的实验方法及装置可研究高压下油、气、水多相环境地质微生物的生长、代谢及运动性能，且可为其他研究提供基础。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置及方法，结合渗流力学和厌氧发酵技术设计的实验装置体现的功能是对高压、油气水三相环境中微生物运动性能的研究，重点研究微生物通过多孔介质的能力及多孔介质对微生物生长、代谢、运动的影响。该装置可利用真实地下岩心作为微生物在多孔介质中运动的介质，装置包括两个高压培养罐、岩心夹持器、环压控制泵、恒速恒压注入泵、真空泵、恒温培养箱、样品采集器和光源，高压培养罐和岩心夹持器位于恒温培养箱中，两个高压培养罐分居岩心夹持器两侧，高压培养罐和岩心夹持器通过连接法兰和大通量高压球阀连接，恒速恒压注入泵通过控制阀门连接左侧高压培养罐，高压培养罐上部设置两侧接口，高压培养罐顶部和底部设置高压培养罐压帽，高压培养罐压帽中间为高压培养罐视窗，环压控制泵通过阀门连接岩心夹持器，右侧的高压培养罐连接真空泵和样品采集器，右侧的高压培养罐出口处设置精密压力表，岩心夹持器两侧分别设置一个中间接口，短岩心置于岩心夹持器内。其中，高压培养罐的筒壁为耐腐蚀高压不锈钢材质，高压培养罐视窗为耐高压玻璃，用于观察微生物生长状况。微生物液体注入和样品采集均通过两侧接口进行。高压培养罐底部的高压培养罐视窗正对光源或显微镜，用于观察微生物生长状况。岩心夹持器与高压培养罐中间采用大通量球阀连接，以确保微生物流动不受通道尺寸影响，装置出口处连接真空泵以确保整个装置可达到无氧状态，用于研究兼性或厌氧微生物；该装置用于研究微生物运动及代谢性能，且能够取得较多样品以用于后续分子生物学分析。该装置耐受最大压力为10MPa。采用该装置进行实验的方法，包括步骤如下：S1：将切割好的短岩心装入岩心夹持器；S2：将岩心夹持器与两侧高压培养罐通过大通量高压球阀及连接法兰连接；S3：岩心夹持器上部接口连接环压控制泵，初始压力0.5-2MPa，并保持岩心夹持器环压始终大于高压培养罐内部压力0.5-2MPa；S4：关闭中间接口阀门；S5：打开大通量高压球阀，使整个系统处于连通状态；S6：左侧高压培养罐的两侧接口连接恒速恒压注入泵，右侧高压培养罐的两侧接口连接真空泵；S7：关闭控制阀门，用真空泵从右侧高压培养罐出口抽真空1-2h后关闭；S8：打开恒速恒压注入泵，以0.05-0.2mL/min注入液体；S9：当两侧高压培养罐内液体均为整个培养罐2/3以上时，从左侧高压培养罐入口处转接2％-6％的微生物菌液；S10：关闭左侧高压培养罐入口和右侧高压培养罐出口，静止培养10天以上；S11：每隔5-10天从中间接口处取微生物样品，-20℃保存以做后续微生物群落分析。其中，短岩心为干燥后岩心或饱和油后岩心，短岩心渗透率为50mDa以上。S8中注入的液体为微生物所需营养物质或溶解气后的气水混合物。S9中微生物为油藏采出水厌氧培养后的微生物群落或耐压单菌。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，结合了渗流力学理论及微生物厌氧发酵培养技术实现了对多孔介质中地质微生物运动、代谢性能的研究。重点研究微生物通过多孔介质的能力及多孔介质对微生物生长、代谢、运动的影响，对深层地下环境中的地质微生物生命活动研究有着重要的意义。附图说明图1为本专利技术的高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置结构示意图。其中：1-恒速恒压注入泵；2-两侧接口；3-高压培养罐视窗；4-高压培养罐压帽；5-高压培养罐；6-环压控制泵；7-恒温培养箱；8-精密压力表；9-真空泵；10-样品采集器；11-控制阀门；12-连接法兰；13-大通量高压球阀；14-中间接口；15-短岩心；16-岩心夹持器；17-光源。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置及方法。如图1所示，该装置包括两个高压培养罐5、岩心夹持器16、环压控制泵6、恒速恒压注入泵1、真空泵9、恒温培养箱7、样品采集器10和光源17，高压培养罐5和岩心夹持器16位于恒温培养箱7中，两个高压培养罐5分居岩心夹持器16两侧，高压培养罐5和岩心夹持器16通过连接法兰12和大通量高压球阀13连接，恒速恒压注入泵1通过控制阀门11连接左侧高压培养罐，高压培养罐5上部设置两侧接口2，高压培养罐5顶部和底部设置高压培养罐压帽4，高压培养罐压帽4中间为高压培养罐视窗3，环压控制泵6通过阀门连接岩心夹持器16，右侧的高压培养罐连接真空泵9和样品采集器10，右侧的高压培养罐出口处设置精密压力表8，岩心夹持器16两侧分别设置一个中间接口14，短岩心15置于岩心夹持器16内。高压培养罐5的筒壁为耐腐蚀高压不锈钢材质，高压培养罐视窗3为耐高压玻璃。微生物液体注入和样品采集均通过两侧接口2进行。高压培养罐5底部的高压培养罐视窗3正对光源17或显微镜。真空泵9保证整个装置内无氧。该装置耐受最大压力为10MPa。采用该装置进行实验的方法，包括步骤如下：S1：将切割好的短岩心15装入岩心夹持器16；S2：将岩心夹持器16与两侧高压培养罐5通过大通量高压球阀13及连接法兰12连接；S3：岩心夹持器16上部接口连接环压控制泵6，初始压力0.5-2MPa，并保持岩心夹持器16环压始终大于高压培养罐内部压力0.5-2MPa；S4：关闭中间接口14阀门；S5：打开大通量高压球阀13，使整个系统处于连通状态；S6：左侧高压培养罐的两侧接口连接恒速恒压注入泵1，右侧高压培养罐的两侧接口连接真空泵9；S7：关闭控制阀门11，用真空泵9从右侧高压培养罐出口抽真空1-2h后关闭；S8：打开恒速恒压注入泵1，以0.05-0.2mL/min注入液体；S9：当两侧高压培养罐内液体均为整个培养罐2/3以上时，从左侧高压培养罐入口处转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置，其特征在于：包括两个高压培养罐(5)、岩心夹持器(16)、环压控制泵(6)、恒速恒压注入泵(1)、真空泵(9)、恒温培养箱(7)、样品采集器(10)和光源(17)，高压培养罐(5)和岩心夹持器(16)位于恒温培养箱(7)中，两个高压培养罐(5)分居岩心夹持器(16)两侧，高压培养罐(5)和岩心夹持器(16)通过连接法兰(12)和大通量高压球阀(13)连接，恒速恒压注入泵(1)通过控制阀门(11)连接左侧高压培养罐，高压培养罐(5)上部设置两侧接口(2)，高压培养罐(5)顶部和底部设置高压培养罐压帽(4)，高压培养罐压帽(4)中间为高压培养罐视窗(3)，环压控制泵(6)通过阀门连接岩心夹持器(16)，右侧的高压培养罐连接真空泵(9)和样品采集器(10)，右侧的高压培养罐出口处设置精密压力表(8)，岩心夹持器(16)两侧分别设置一个中间接口(14)，短岩心(15)置于岩心夹持器(16)内。

【技术特征摘要】
1.一种高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置，其特征在于：包括两个高压培养罐(5)、岩心夹持器(16)、环压控制泵(6)、恒速恒压注入泵(1)、真空泵(9)、恒温培养箱(7)、样品采集器(10)和光源(17)，高压培养罐(5)和岩心夹持器(16)位于恒温培养箱(7)中，两个高压培养罐(5)分居岩心夹持器(16)两侧，高压培养罐(5)和岩心夹持器(16)通过连接法兰(12)和大通量高压球阀(13)连接，恒速恒压注入泵(1)通过控制阀门(11)连接左侧高压培养罐，高压培养罐(5)上部设置两侧接口(2)，高压培养罐(5)顶部和底部设置高压培养罐压帽(4)，高压培养罐压帽(4)中间为高压培养罐视窗(3)，环压控制泵(6)通过阀门连接岩心夹持器(16)，右侧的高压培养罐连接真空泵(9)和样品采集器(10)，右侧的高压培养罐出口处设置精密压力表(8)，岩心夹持器(16)两侧分别设置一个中间接口(14)，短岩心(15)置于岩心夹持器(16)内。2.根据权利要求1所述的高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置，其特征在于：所述高压培养罐(5)的筒壁为耐腐蚀高压不锈钢材质，高压培养罐视窗(3)为耐高压玻璃。3.根据权利要求1所述的高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置，其特征在于：微生物液体注入和样品采集均通过两侧接口(2)进行。4.根据权利要求1所述的高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置，其特征在于：所述高压培养罐(5)底部的高压培养罐视窗(3)正对光源(17)或显微镜。5.根据权利要求1所述的高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置，其特征在于：所述真空泵(9)保证整个装置内无氧。6.根据权利要求1所述的高压多相环境中地质微生物运动性能研究的装置，其特征在于：该装置耐受最大压力为10M...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋智勇，朱维耀，李华，王百川，黄堃，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11