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      生產(chǎn)硫化物的細菌主導著水力壓裂的油氣井
      
			
      
				2019-06-12 14:43:06
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      研究人員發(fā)現(xiàn)，居住在水力壓裂頁巖地層的微生物通過一條知之甚少的途徑產(chǎn)生有毒的腐蝕性硫化物。該團隊的研究結果于本周發(fā)表在美國微生物學會開放獲取期刊mSphere上，該研究結果表明，石油和天然氣行業(yè)可能需要新的方法來監(jiān)測和減少裂縫性頁巖中產(chǎn)生硫化物的細菌。
      

      生產(chǎn)硫化物的細菌主導著水力壓裂的油氣井
      

      “這是一個非常荒涼的環(huán)境，高壓，鹽度和溫度在地下2000米左右。你會認為在壓裂過程中引入的微生物會死亡，但其中一些會讓自己過上好日子，”Mike Wilkins說道。哥倫布俄亥俄州立大學的環(huán)境微生物學家和該研究的高級研究員。“該行業(yè)花費了大量資金試圖將微生物排除在這些系統(tǒng)之外。”
      

      水力壓裂，也稱為“壓裂”，涉及將水，砂和化學品高壓注入頁巖地層，以形成釋放油和氣的裂縫網(wǎng)絡，將其泵送回地面并回收。僅在過去十年中實踐，對裂縫網(wǎng)絡中的微生物生態(tài)系統(tǒng)知之甚少。
      

      產(chǎn)生硫化物的微生物導致鉆井作業(yè)的多個問題。氫硫化物可以“酸”的阱，并且必須從油和氣體中的昂貴的工藝分離。硫化物可能對鉆井墊上的工人有毒，并且還會腐蝕性地降解金屬管道。微生物本身可以通過用生物質或排泄的沉淀物填充微小裂縫來破壞提取過程。
      

      威爾金斯的團隊之前發(fā)現(xiàn)，特別是Halanaerobium的一個細菌家族主導了裂縫性井生態(tài)系統(tǒng)。這些細菌可以將環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的硫代硫酸鹽轉化為硫化物。該團隊與西弗吉尼亞大學和太平洋西北國家實驗室的合作者一起決定跟蹤在俄亥俄州法拉盛附近的Utica頁巖地層中發(fā)現(xiàn)的微生物群落催化的硫循環(huán)。[俄勒岡州鉆井平臺的圖像，用于研究。圖片來源：Rebecca Daly]
      

      威爾金斯說：“井不斷地將已經(jīng)存在于裂縫中的液體拉了幾個月，所以這是一種很好的方法，可以讓化學和生物學方法了解那里發(fā)生的情況。”他的團隊在120天內收集了液體樣本，以測量含硫化學物質和存在的細菌種類。
      

      他們發(fā)現(xiàn)，在開始抽取和抽取井液后10天內，Halanaerobium達到了近100%的細菌群落優(yōu)勢，并在接下來的100天內保持如此。然后研究小組對存在的基因進行了研究，以尋找能夠催化硫反應的酶。他們發(fā)現(xiàn)了多種硫氰酸鹽，一種可以將硫代硫酸鹽還原為亞硫酸鹽和元素硫的酶，以及一種將亞硫酸鹽還原為硫化物的厭氧亞硫酸鹽還原酶。如果Halanaerobium物種將這兩種酶一起使用，微生物可能會使用環(huán)境硫代硫酸鹽來生成硫化物。
      

      為了證實這一點，研究小組培養(yǎng)了從井樣品中分離出的Halanaerobium。實驗室培養(yǎng)的細菌產(chǎn)生兩種酶，當在培養(yǎng)基中加入硫代硫酸鹽時，產(chǎn)生硫化物。最后，研究小組測量了微生物喜歡消耗的特定硫同位素，并發(fā)現(xiàn)隨著時間的推移，樣品中的硫同位素減少了。“這表明這口井中的硫循環(huán)是一種微生物過程，而不是非生物過程，”威爾金斯說。
      

      目前的工業(yè)測試僅通過檢測硫酸鹽還原活性來監(jiān)測產(chǎn)生硫化物的微生物。“硫酸鹽還原菌在海水和地下水中非常常見，并將硫酸鹽轉化為硫化物，”威爾金斯說。然而，Halanaerobium將硫代硫酸鹽轉化為硫化物。因此，威爾金斯指出，今天對這口井的測試會錯誤地導致油井操作員認為沒有產(chǎn)生硫化物。
      

      “了解哪些微生物正在造成潛在的破壞是非常重要的，以便井操作員可以更好地瞄準它們，”他說。Wilkins說，Halanaerobium被發(fā)現(xiàn)在從德克薩斯州到賓夕法尼亞州的裂縫井生態(tài)系統(tǒng)中占主導地位，因此改進對硫化物產(chǎn)量的監(jiān)測可能是全國井產(chǎn)能的關鍵。
      
			

			
        
      
			
      
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