油气藏埋存二氧化碳生物转化甲烷的机理和应用研究进展

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• 责任者：魏小芳^c中石油勘探开发研究院提高采收率国家重点实验室^d1970^f高级工程师 ; 罗一菁^c中国石油大学(北京)重质油实验室 ; 刘可禹 ; 帅燕华
• 刊名：地球科学进展
• 出版年：2011
• 卷期：26^b5总197
• 关键词：油气藏 ; 二氧化碳 ; 甲烷20^a地下储存 ; 生物地球化学 ; 微生物 ; 生物气 ; 可再生资源
• 页码：499～506
• 索书号：P206/208-147
• 图表：^c表1参77插图
• 分类号：0831,0300
• 文摘期号：2011/11

摘要

埋存CO₂生物转化CH₄技术是利用油、气藏中内源微生物，以埋存的CO₂为底物，通过CO₂生物还原途径合成CH₄的生物技术。此技术因兼备CO₂减排的环保意义、生物合成CH₄的再生能源意义、延长油气藏寿命和潜在经济收益等优势有着广泛应用前景。CO₂的捕集、埋存和油气藏生物多样性为此技术的实施提供了可行性。油藏中低矿化度的地层水中存在产H₂和CH₄的微生物，一定的成岩阶段生物气藏成因主要源于代谢CO₂/H₂的甲烷菌。因此，一定条件下油气藏内源微生物能够生物转化CO₂。但是，油气藏埋存CO₂生物转化CH₄的实现受到各种条件的制约，包括:发酵菌群、产H₂菌群和甲烷菌群之间的合作关系；甲烷菌群结构是否合理；甲烷菌和硫酸盐还原菌两大菌群之间的竞争和共代谢关系；以及CO₂还原需要的H₂来源等。相对于已知的代谢途径，油气藏中CO₂还原途径可能更加复杂。因此，无论是微生物学家还是石油工程师，通过调控油气藏参数来实现生物合成CH₄还是一个很大的挑战。目前，埋存CO₂生物转化甲烷处于研究的实验室探索阶段，需要突破的瓶颈是寻找合适的油气藏、激活内源微生物实现CH₄的再生，达到有经济意义的CH₄转化速率和转化率。尽管埋藏CO₂生物转化CH₄是一个仅有10年研究历史的新技术，相信不久的将来，该项生物技术的广泛应用将会为人类可再生能源和CO₂减排做出贡献。