[發明專利]一種利用本源菌提高煤層氣產量的方法

有效

• 申請號: 201610710769.1
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN106285581B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 李勇;牛鑫磊;吳鵬;汪虎
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;E21B43/22;G01N1/28;C12N1/20
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11473
• 代理人: 閆冬

1.一種利用本源菌提高煤層氣產量的方法，其特征在于，包括以下步驟:

(1)產甲烷菌群落的富集和培養：從目標區域采集煤樣和水樣，進行產甲烷菌群落的富集培養和發酵，得到發酵液；

(2)超聲波耦合超臨界CO₂處理：利用實驗室運維管理系統，在實驗室分析超聲波耦合超臨界CO₂處理煤層試樣的最佳條件，并在最佳條件下對目標煤層進行處理；

(3)微生物降解煤：將所述步驟(1)獲得的發酵液注入所述目標煤層，持續檢測注入井口氣體組分和甲烷濃度變化，并利用排水降壓排采的方式收集甲烷；

所述步驟(1)包括以下步驟：

Ⅰ.在煤層氣井口處進行取樣，樣品瓶預先滅菌且充滿氮氣，水樣取滿至瓶中無空氣殘留，24小時之內以遮光的方式送入厭氧培養箱內；

Ⅱ.以目標煤層為碳源，從所述步驟Ⅰ產出水樣中培育其中的微生物菌群，富集培養的溫度為所述目標煤層溫度，添加適宜的營養基和微量元素，初始礦化度和PH值均與采出水樣一致，通過反復的培養和轉接獲得微生物群落；

Ⅲ.提煉所述步驟Ⅱ微生物群落中的水解發酵細菌、產氫產乙酸菌、硫酸鹽還原菌和產甲烷菌，分別進行分離和純化，各菌種純化3代后，挑取不同菌株組合，植入至培養基中，對比產甲烷量的高低，以30天為周期；

Ⅳ.將所述步驟Ⅲ中最有利菌種或不同配伍的菌種組合數量進行擴增，在發酵罐中將所述步驟Ⅲ發現的累計產甲烷量最高的菌種或菌種進行微生物發酵，擴增菌種數目，增強菌種活性。

2.如權利要求1所述的一種利用本源菌提高煤層氣產量的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的實驗室運維管理系統包括服務器、數據收集模塊、數據處理模塊和控制模塊；

所述數據收集模塊、所述數據處理模塊和所述控制模塊分別與所述服務器通訊連接；

所述數據收集模塊與所述數據處理模塊通訊連接，用于采集所述超聲波耦合超臨界CO₂處理煤層試樣的實驗參數，所述實驗參數包括溫度、壓力、時間和單位質量煤被生物降解產出的甲烷量；

所述數據處理模塊與所述控制模塊通訊連接，用于分析所述數據收集模塊采集到的信息，計算出最佳的實驗參數，即單位質量煤被生物降解產出的甲烷量最多的時刻的溫度、壓力和時間；

所述控制模塊，用于設置超聲波耦合超臨界CO₂處理煤層試樣的實驗參數以及顯示所述數據處理模塊的分析結果。

3.如權利要求1所述的一種利用本源菌提高煤層氣產量的方法，其特征在于，所述步驟Ⅲ中的菌株組合包括：a.水解發酵細菌、產氫產乙酸菌、b.硫酸鹽還原菌、c.產甲烷菌、d.水解發酵細菌、產氫產乙酸菌+硫酸鹽還原菌、e.水解發酵細菌、產氫產乙酸菌+產甲烷菌、f.硫酸鹽還原菌+產甲烷菌、g.水解發酵細菌、產氫產乙酸菌+硫酸鹽還原菌+產甲烷菌。

4.如權利要求2所述的一種利用本源菌提高煤層氣產量的方法，其特征在于，所述步驟(2)包括以下步驟：

Ⅰ.在實驗室，利用目標煤樣制備所述煤層試樣，進行所述超聲波耦合超臨界CO₂處理，進入所述實驗室運維管理系統，確定所述超聲波耦合超臨界CO₂處理實驗煤層的最佳實驗條件，包括溫度、壓力、時間；

Ⅱ.按照所述步驟Ⅰ中確定的溫度、壓力、時間，對目標煤層進行所述超聲波耦合超臨界CO₂處理，萃取、溶解煤中部分有機物，改善煤層孔隙、裂隙結構，促進甲烷解吸；

Ⅲ.在生產井口收集產出的甲烷，以降低煤層壓力。

5.如權利要求1所述的一種利用本源菌提高煤層氣產量的方法，其特征在于，所述步驟(3)包括以下步驟：

Ⅰ.檢測生產井口的氣體成分和濃度變化，采用煤層氣井常規鉆孔方式將所述步驟(1)中獲得的發酵液緩慢注入經所述步驟(2)處理的目標煤層中，并及時封孔；

Ⅱ.待甲烷濃度滿足利用條件時，通過排水降壓排采的方式將生產的甲烷進行開采并利用。

6.如權利要求1所述的一種利用本源菌提高煤層氣產量的方法，其特征在于，所述步驟(1)采用克隆文庫技術分析所述產甲烷菌群落結構，通過qPCR技術定量分析菌種。