本发明属于油藏封存co2的资源化利用以及油藏微生物开发利用的技术领域，尤其是涉及一种促进油藏微生物转化co2产甲烷的方法。
背景技术：
随着工业化生产的加速，各种能源燃烧等释放co2的速度不断增长，co2作为大气中主要的温室气体，直接导致全球升温、气候异常等特殊天气现象发生，如任其发展则会对人类正常的生产生活造成严重影响。因此，将co2封存于低品位/枯竭油藏等地质构造已成为减少碳排放的新举措之一，受到世界多国政府和科研机构的高度重视。
油藏是典型的高温、高压、高矿化度、集油/气/水共存为一体的多孔介质环境，其中孕育着丰富的微生物及基因资源。其中，co2还原型产甲烷菌可以直接利用油藏中的co2与氢气发生还原反应进而产生甲烷(4h2+co2→ch4+2h2o)，反应的标准吉布斯自由能变化小于0，属于自发进行的反应。目前，在油藏样品中检测到能够利用氢气还原co2的产甲烷菌类型，在目的水平主要包括：甲烷微菌目(methanomicrobiales)、甲烷杆菌目(methanobacteriales)、甲烷球菌目(methanococcales)、甲烷胞菌目(methanocellales)和部分甲烷八叠球菌目(methanosarcinales)。由此，油藏具有转化co2为甲烷的生物学基础。
然而目前，针对油藏封存co2生物转化技术的实际应用还鲜有报道。同时，在自然状态下，油藏微生物转化co2产甲烷的速率较低。romashkino油田甲烷主要由重碳酸盐产生，速率为0.0126～0.2786ml/l/day。
公开号为cn103670347a的中国专利公布了一种活化油藏中产甲烷菌转化二氧化碳生产甲烷的方法，该方法包括如下步骤：(1)分析确定目标油藏流体中至少存在互营单胞菌或热袍菌中的一种菌，同时存在下列菌中的至少一种：甲烷杆菌、嗜热甲烷杆菌、甲烷绳菌、甲烷螺菌、甲烷囊菌；(2)向油藏中注入乙酸或乙酸盐，使油藏水中乙酸或乙酸盐浓度为5.0～10.0mm；(3)收获甲烷。该专利技术通过注入短链有机酸盐，刺激互营单胞菌(syntrophomonadaceae)或/和热袍菌(thermotogaceae)生长代谢，进而激活下游二氧化碳还原型产甲烷菌，由此提高还原co2产甲烷的速率。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服co2转化为甲烷速率低的问题而提供一种促进油藏微生物转化co2产甲烷的方法，本发明通过引入电子供体进而刺激提高油藏微生物转化co2产甲烷的速率。
电子供体在微生物活动中发挥着重要的作用，是进行氧化还原反应的必需物质。本研究发现，零价铁、铝、锌等作为电子供体时极大地促进了氢气的产生(例如：fe+2h2o→h2+fe2++2oh-)，进一步模拟实验表明，在基质中加入上述电子供体显著提高了微生物还原co2产甲烷的速率和产率；同时，作为生命活动的重要物质，这些电子供体氧化产生的离子可以提高微生物的代谢活性。为了加大电子供体的输送距离，将电子供体悬浮于高浓度聚合物溶液中注入，可有效地降低电子供体的沉降速度，保障其输送到油藏深处。基于上述认识，结合油藏中co2还原产甲烷速率低以及电子供体向油藏注入的问题提出了本发明。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种促进油藏微生物转化co2产甲烷的方法，包括以下步骤：
(1)分析确定目标油藏地层水中至少存在一种能够利用氢气还原co2的产甲烷菌；
(2)筛选目标油藏地层水ph为6.0～8.0；
(3)向目标油藏中注入电子供体，电子供体与地层水的质量体积比(w/v)为2～40g/l；
(4)收获甲烷气体。
步骤(1)中所述的产甲烷菌，在目的水平上包括但不仅限于：甲烷微菌目(methanomicrobiales)、甲烷杆菌目(methanobacteriales)、甲烷球菌目(methanococcales)和甲烷胞菌目(methanocellales)。
步骤(2)中，通过返排地层水样的方法，分析筛选目标油藏地层水ph为6.0～8.0。
步骤(3)中，电子供体与目标油藏地层水的质量体积比(w/v)为2～40g/l。
步骤(3)中，将电子供体悬浮于高浓度聚合物溶液中，再将高浓度聚合物溶液注入目标油藏地层水中。
所述的高浓度聚合物溶液优选为分子量1900万的聚丙烯酰胺溶液。
步骤(3)所述的电子供体包括但不仅限于零价铁、铝、锌等。
所述的电子供体粒径≤20μm。
步骤(4)所述的收获甲烷气体由产油井采出或者就地储存。
与现有技术相比，本发明为提高co2生物转化产甲烷速率提供了一种有效方法，为油藏封存co2的生物转化提供了可行性技术手段。针对具有利用氢气还原co2产甲烷菌的油藏，充分利用了油藏内源微生物实现转化。电子供体转化产生的氢气是产甲烷的重要前体，同时，产生的离子也可作为微生物生长代谢等活动的重要元素之一。转化产生的甲烷，既可以采出使用，又可以作为能源储备。本发明可以显著提高co2生物转化为甲烷的速率，具有简单方便、适用油藏范围广等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
分析胜利油田某区块地层水中的产甲烷菌组成，其中存在着两种能够利用氢气还原co2的产甲烷菌：属于甲烷杆菌目(methanobacteriales)的甲烷嗜热杆菌(methanothermobacter)和属于甲烷微菌目(methanomicrobiales)的甲烷囊菌(methanoculleus)。测定该油藏地层水ph为8.0。向50ml该地层水中添加电子供体零价铁(5～20μm)，零价铁与地层水的质量体积比(w/v)为40g/l，在55℃进行厌氧培养。经过16天的培养，添加电子供体体系的甲烷产量为176.0μmol，产甲烷速率为220.0μmol/l/day；而未添加电子供体的对照样品仅有1.7μmol甲烷产生，产甲烷速率为2.1μmol/l/day。
实施例2：
分析江苏油田某区块地层水中的产甲烷菌组成，其中存在着多种能够利用氢气还原co2的产甲烷菌：属于甲烷杆菌目(methanobacteriales)的甲烷嗜热杆菌(methanothermobacter)和属于甲烷微菌目(methanomicrobiales)的甲烷囊菌(methanoculleus)、甲烷石状菌(methanocalculus)和甲烷袋菌(methanofollis)。测定该油藏地层水ph为6.0。向50ml该地层水中添加电子供体铁片，铁片与地层水的质量体积比(w/v)为2g/l，在55℃进行厌氧培养。经过32天的培养，添加电子供体体系的甲烷产量为149.8μmol，产甲烷速率为93.6μmol/l/day；而未添加电子供体的对照样品仅有8.6μmol甲烷产生，产甲烷速率为5.4μmol/l/day。
实施例3：
分析胜利油田某区块地层水中的产甲烷菌组成，其中存在着一种能够利用氢气还原co2的产甲烷菌，为属于甲烷杆菌目(methanobacteriales)的甲烷嗜热杆菌(methanothermobacter)。测定该油藏地层水ph为6.7。向50ml该地层水中添加电子供体零价铁(5～20μm)，零价铁与地层水的质量体积比(w/v)为10g/l，在55℃进行厌氧培养。经过12天的培养，添加电子供体体系的甲烷产量为309.0μmol，产甲烷速率为515.0μmol/l/day；而未添加电子供体的对照样品仅有7.6μmol甲烷产生，产甲烷速率为12.7μmol/l/day。
实施例4：
分析华北油田某区块地层水中的产甲烷菌组成，其中存在着多种能够利用氢气还原co2的产甲烷菌：属于甲烷杆菌目(methanobacteriales)的甲烷嗜热杆菌(methanothermobacter)和甲烷杆菌(methanobacterium)、属于甲烷微菌目(methanomicrobiales)的甲烷螺菌(methanospirillum)、属于甲烷球菌目(methanococcales)的甲烷球菌(methanococcaceae)。测定该油藏地层水ph为7.1。向50ml该地层水中添加电子供体铝粉(10～20μm)，铝粉与地层水的质量体积比(w/v)为15g/l，在55℃进行厌氧培养。经过30天的培养，添加电子供体体系的甲烷产量为198.0μmol，产甲烷速率为132.0μmol/l/day；而未添加电子供体的对照样品仅有5.7μmol甲烷产生，产甲烷速率为3.8μmol/l/day。
实施例5：
分析华北油田某区块地层水中的产甲烷菌组成，其中存在着两种能够利用氢气还原co2的产甲烷菌：属于甲烷微菌目(methanomicrobiales)的甲烷螺菌(methanospirillum)和甲烷绳菌(methanolinea)。测定该油藏地层水ph为6.7。向50ml该地层水中添加电子供体锌粉(6～20μm)，锌粉与地层水的质量体积比(w/v)为5g/l，在55℃进行厌氧培养。经过21天的培养，添加电子供体体系的甲烷产量为105.7μmol，产甲烷速率为100.7μmol/l/day；而未添加电子供体的对照样品仅有5.8μmol甲烷产生，产甲烷速率为5.5μmol/l/day。
实施例6：
分析胜利油田某区块地层水中的产甲烷菌组成，其中存在着两种能够利用氢气还原co2的产甲烷菌：属于甲烷微菌目(methanomicrobiales)的甲烷囊菌(methanoculleus)和属于甲烷杆菌目(methanobacteriales)的甲烷嗜热杆菌(methanothermobacter)。测定该油藏地层水ph为7.2。采用岩芯进行物理模拟实验，岩芯长30cm，厚度1.5cm，孔隙度27％，渗透率365md，饱和地层水(含重碳酸盐1.1g/l)，将电子供体零价铁(10～20μm，中值为15μm)悬浮于分子量1900万的聚丙烯酰胺溶液(2.0g/l)中注入，零价铁与地层水的质量体积比(w/v)为10g/l，封闭岩芯。20天后检测，产甲烷速率为100.7μmol/l/day，比油藏自然状态下产甲烷速率高出8倍以上。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。