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1、网上申报受理编号湖北省科技攻关计划课题申请书项目名称： 石油微生物新技术 课题名称： 石油微生物催化剂及制品 申请单位： 长江大学 （盖章）主管部门（单位）：湖北省教育厅 课题负责人： 向廷生 联系电话： 0716-8430561 8475095 湖北省科技厅制 2003 年 11 月 25 日计算机信息简表项目名称石油微生物新技术课题名称石油微生物催化剂及制品课题领域1、工业；2、农业；3、社会发展；4、软科学课题内容摘要（150字以内）本课题研制开发石油微生物催化剂，由微生物细胞、多种生物酶和高效激活剂等组成，在石油油藏岩石孔隙中含油土壤和含油污水及其他含油固体废弃物介质中。其中的高效激活
2、剂和生物酶类可显著提高细菌的生物活性和繁殖速度，明显加快石油烃类的降解速度，该新型催化剂技术可用于油水井微生物增产措施，微生物处理含油污水和含油固体废弃物，微生物清洗装油容器和管道、油轮等是一种新型绿色环保产品。承担单位名称长江大学行政主管部门湖北省教育厅详细地址湖北省荆州市南环路1号邮政编码434023法人代表华北庄承担单位机构代码4340001承担单位法人代码42016911-X单位类别 AA、事业型研究单位（即没有改制的研究单位）；AB、大专院校；AC、政府机关；AD、群众团体；AE、其它事业单位；BA、科研型企业（即转制为企业后的科研院所）；BB、全民所有制企业（即国有企业）；BC、集
3、体所有制企业；BD、个人独资企业；BE、合伙制企业；BF、股份有限公司；BG、有限责任公司；GH、股份合作制企业；GI、中外合资企业；GJ、中外合作经营企业；GK、外商独资企业；GL、港、澳、台投资企业；GM、其它企业单位所在地区武汉市B01 黄石市 B02 十堰市B03宜昌市B05 襄樊市 B06 鄂州市B07荆门市B08 孝感市 B09 荆州市 B10 黄冈市 B11 咸宁市 B12 随州市 B13 恩施州B28 仙桃市 B94 潜江市B95天门市B96 神农架 B97课题联系人向廷生联系电话0716-8430453 一、课题的意义和必要性油田在钻井、完井、修井、压井、洗井、冲砂、酸化、压
4、裂和采油等生产过程中，常常造成各种各样的油层伤害，如乳化堵塞、水锁、悬浮颗粒堵塞、石蜡胶质沥青质等沉积、水垢等，特别是无机垢等与有机质如原油、蜡等包裹在一起的复合堵塞以及油层岩石润湿性反转，给油田生产造成严重影响。此外，石油生产采出污水和固体废弃物的处理也是一大难题。因此，研究开发了各种各样物理化学方法和微生物方法进行油水井、三次采油，和污水污泥处理，取得了一定效果。但是物理方法解堵设备和操作工艺复杂，盲目性大，成本高，化学方法易造成二次污染及地面环保问题，微生物方法由于细菌代谢速度慢，缺乏高效微生物激活剂和生物催化剂，作用周期长，因此宜研究开发绿色环保，快速见效的多功能微生物催化剂及相关产品
5、和工艺技术。生物酶是一种以蛋白质为基质的非活性催化剂，系采用现代基因工程、细胞工程和酶工程等现代生化技术研制成的，具有快速、高效、环保等优点。近年来国外如美国、墨西哥、委内瑞拉、印尼和欧洲国家等地油田应用环保酶取得极好效果。国内大庆、胜利等大油田应用国外产品开展了先导性试验，见到良好效果。国内中科院所、南开大学、长江大学等地相关学者正在开展此项研究工作。 长江大学（江汉石油学院）MEOR项目组自2000年以来一直与俄罗斯科学院微生物研究所、大港油田合作开展本源微生物采油技术研究，其主要目的是研究开发高效激活剂快速激活油层中本源微生物。江汉石油学院MEOR项目组研制了固体微生物及生物催化剂经初步
6、试验取得一定效果。因而，在此基础上，进一步研究开发高效微生物催化剂及相关产品和技术，开发具有我国自主知识产权的专利技术，用于微生物采油、微生物污水处理和含油固体废弃物处理及石油容器、管道清洗等，将创造显著的经济效益和环境效益，对我国的石油石化工业的发展具有重大意义。二、相关领域国内外技术现状和发展趋势生物酶是一种绿色环保的生物催化剂，具有优异的生物催化功能，近年来在石油开采领域解堵驱油和石油污水、含油污染物降解、装油容器管道清洗中应用越来越广泛。早在1976年美国环保酶国际公司总裁Jay Silverstein 研究开发的微生物培养基酶克服了传统产品的二次污染问题，成功提高污水处理效率，成为美
7、国污水处理授权产品。此后，欧美微生物学家不断进行深入研究，并且拓展新的用途，生物酶现已应用于石油工业油水井增产处理，油污土壤、含油污水处理和油罐清洗等过程。目前已研究开发22种微生物环保酶。这些生物酶无毒性、无腐蚀性、无挥发性，并且可全部生物降解。具体如下：BR有效的生物性污染补救产品，分解油类、脂肪类和芬香类等化学污染物。应用在土壤和水污染，美国环保总署和国家紧急事故处理指定产品。 C处理高密度的有机纤维物质。 COMP为好氧微生物、真菌、增效厌氧微生物，吞吃为加工的原料，将废物变成稳定、无臭、无味腐殖物质的 D/N 包含氨硝化细菌、亚硝酸盐硝化细菌和自然产生的特效微生物促进氨硝化/氮化硝酸
8、盐的分解过程 DOC有机废物除臭剂，代替有毒的化学清洁剂清洁物体表面污染和除臭 E-Z O为浓缩的分解剂，改善沉淀、减少生化氧需求、减少悬浮物、油脂、臭味和污泥等 GT LGD有效分解管道中的杂物，例如淋浴和水漕排水系统、汽水、啤酒排管系统、制冷空调管道等，特别为清洁油脂收集器本身和油脂收集器之前/之后的管道而研制。为美国农业部认可产品。 L 用在大流量的动物脂肪和固体油类的处理，大大增加在屠宰场、肉类加工厂和肉铺和公共污水处理系统中的前期有机废物处理的分解能力 M 专门处理和分解各种棘手的污染物，例如多氯化联二苯和多核芳香烃的化学污染物 N减少细丝状菌和相关泡沫，增强氨硝化作用 P吸收磷酸盐
9、、用氧作为营养成分保持磷的一种处理剂，经处理的磷会在正常的污水（废物）处理过程中移走 THE POUCH减少泵房、污水收集和注出池油脂及气味的分解剂 R SEP分解下水道的各种废物，改善腐化系统的处理能力，减少优质、浮垢覆盖和臭味，是特别为地下污水系统而研制的粉剂 T加快和增强自然发生的硫磺循环，将硫磺化合物转换变成基本的硫磺和水，减少硫化氢造成的臭味，特别为硫磺化合物而研制的分解剂。在液体油污的处理上，由于碳氢化合物污染物存在于水和固体沉淀物中，微生物酶加入到液体油污里，经过混合及搅拌后，生物酶可以将固体表面的油直接释放出来。生物酶与绝大多数的碳氢化合物以及油不会形成化学乳化作用。这就使得油
10、漂浮在生物酶的上面，而其中的固体物质会挣脱油的束缚自由的沉淀到环保酶层的底部。这样可回收生物酶和石油。 对于处理被碳氢化合物污染的轻质风化固体废弃物而言，只需将环保酶稀释，直接加入到固体废弃物中然后经过搅拌过程即可，不需要其它的化学添加剂。这类反应是典型的生化反应过程，油从固体表面的释放过程仅仅需要几秒钟的时间。现代工业产生的污染物主要有三种形式：气-媒介污染物；水-媒介污染物；固体-基质污染物。水-媒介污染物主要是由于液体碳氢化合物与水接触产生的副产品，有时其中也含有少量的固体粒子。 固体-基质的污染物主要是由于土壤和其它的固体沉淀物中混有有毒的油类以及重金属离子。生物酶可以用于解决与水-媒
11、介污染物、固体-基质污染物两种有关的污染物的问题。生物酶主要应用领域如下： 油田生产井解堵（修井）。 油田输油管道内壁油泥清理（输油管解堵）。 油田集输站和炼油厂大罐沉积物及油泥清理（清洗油罐并回收原油）。 卡车油罐及铁路运输油罐的清洗工作。 河运驳船，海运驳船，远样运输船的油箱底层污物的清洗。 地上储油罐及地下储油罐的清理。 金属表面防锈保护油的清理。 金属组件及电子元件表面油污的清除及清理。 其它各种情况洒落地面的油污（泥）的清理。 洒落地面的农药（苯、甲苯类）的清理。此外，生物酶可用作压裂液瓜胶的破胶剂，这方面研究每年都有许多专利发表，并且已成功应用到油田生产中，取得良好的增产效果。利用
12、生物酶在油气井的井眼或地层中产生某些特殊的化学剂（酸、冻胶、树脂矿物），进行酸化、增产、增注、控水或防砂。利用酶控制化学剂的形成，可使化学剂在地层内就地产生并均衡分布。关于这方面的研究也有报道。生物酶在油气田开采中应用属于现代生化高新技术，在国外已有成功先例，国内正在研究并有少量应用报道。它具有环保无毒高效的优点，还可进行化学剂的有效传递并减少其用量，因此具有广阔的应用前景。由微生物合成的生物表面活性剂具有许多化学合成表面活性剂所缺乏的优异性能，如无毒、可生物降解、对环境无污染，适合于恶劣环境如高温高盐等，因而引起人们的极大兴趣。自20世纪80 年代以来，国外已开始采用生物表面活性剂乳化清洗技
13、术，如美国、前苏联、德国、日本、以色列、中国等地的学者对生物表面活性剂产生菌的筛选、产物的结构和性能、产率的提高以及产品的分离纯化等做了大量的研究工作。并开发了许多用途，如提高石油采收率，油污染土壤和水的生物修复，装油容器、管道、机械设备的清洗，生物制药，化妆品、保健品等。生物表面活性剂具有两亲结构，可牢固吸附在油水界面，低分子生物表面活性剂对降低界面张力和表面张力极为有效，高分子生物表面活性剂可牢固粘合在界面，利于油水乳状液的稳定，可作为一种优良的生物乳化剂。它们具有三种显著的特点：(1)增加亲油的水不溶培养基质的表面积：(2)通过增加亲油培养基的溶解性或从表面吸附它们而增加其生物利用率；(
14、3)调整微生物与表面的附着和分离。因而对石油污染的土壤、水、金属器皿的生物修复和分离清洗十分有效。目前，微生物学家们正在利用分子生物学技术研究微生物对石油烃降解的机理，关键基因的提取分离和控制技术，优化育种提高微生物产生物表面活性剂的收率，开发发酵产物的就地利用技术，从而加快开发生物表面活性剂的商业用途。低粘度乳状液易于用泵抽出，破乳后可轻易分离回收大部分油。生物表面活性剂主要由石油烃降解菌产生并可增加细菌与石油烃培养介质的接触(见Prince&Morton，Robert等报道)，也可由可溶性的碳源如碳水化合物产生(见Cooper等，PersonMolin等报道)，IMBanat等培育了一种高
15、产生物表活剂(BS)优势菌株Petl006，并通过清洗1500L的油罐中间试验证实了这种清洗工艺的可行性。在此基础上，对科威特850m3油泥进行了清洗处理(油罐直径44m，油污高度1-1.5m)，回收了774m3原油，占91%，经济效益显著。与传统的人工清洗工艺相比，大大减轻了对人体的危害程度。生物表面活性剂在环境工程中得到了应用。生物补救是目前研究非常热门的一种现场处理各种环境污染的技术，具有处理费用低和效率高的优点。世界各国都投入大量资金进行研究和开发，据报道美国每年用于生物修复的费用就达20亿美元。生物表面活性剂能增强憎水性化合物的亲水性和生物可利用性，并且无毒、可生物降解，因此在石油工业和石油污染
