上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称：生物技术与人类课程号：B1913班级号：F1305102 姓名：庄若云 学号：5130519031专业： 材料科学与工程 课程小论文 题目编号 微生物在石油工业中的应用 得分 序号 选题 1 生物技术的由来与发展 2 基因工程与农业革命 3 “黄金水稻”所引发的故事 4 “绿色革命”与农业基因工程 5 转基因食品安全吗？ 6 舌尖上的生物技术 7 功能食品与生物技术 8 新能源的希望生物柴油 9 化解能源危机的微生物 10 “白色革命”与生物技术 11 改变环境的基因科学 12 “红色革命”与基因工程 13 非典型战争一生物战与基因武器 14 抗生素与耐药菌 15 转基因的影响 16 基因的伦理 17 试管婴儿的是与非 18 转基因与生物多样性 19 人类基因与专利 20 自选题目（限在粮食或食品、能源或人类健康领域）
上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程号： BI 913 班级号： F1305102 姓名： 庄若云 学号： 5130519031 专业： 材料科学与工程 课程小论文 题目编号 微生物在石油工业中的应用 得分 序号 选题 1 生物技术的由来与发展 2 基因工程与农业革命 3 “黄金水稻”所引发的故事 4 “绿色革命”与农业基因工程 5 转基因食品安全吗？ 6 舌尖上的生物技术 7 功能食品与生物技术 8 新能源的希望-生物柴油 9 化解能源危机的微生物 10 “白色革命”与生物技术 11 改变环境的基因科学 12 “红色革命”与基因工程 13 非典型战争—生物战与基因武器 14 抗生素与耐药菌 15 转基因的影响 16 基因的伦理 17 试管婴儿的是与非 18 转基因与生物多样性 19 人类基因与专利 20 自选题目（限在粮食或食品、能源或人类健康领域）
微生物在石油工业中的应用 庄若云 (材料科学与工程学院，200240) 摘要：石油，是现代人类社会中不可或缺的一部分，衣食住行无一不依赖于它。石油既是影响着 世界局势的重要战略物资，又是我们所有生活的基础，因此如何有效地勘探，采集和利用石油便成 了一个非常有现实意义的问题。而在众多方法中，微生物脱颖而出。通过微生物等生物技术，我们 可以最大限度地去利用现有的自然资源，从而保证能源供给的充足，稳定和高效清洁。 关键词：石油工业：微生物：勘探：采油；炼油：除污 Applications of microorganism in oil industry Zhuang Ruoyun (School of Material Science and Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China) Abstract:Petroleum exerts a pivotal part in modern human society,considering all necessities from clothes to food to housing and transportation.Not only is petroleum an important strategy resource affecting the international situation,but it also lay a solid foundation for our daily life.As a consequence,how to exploit, collect and utilize petroleum is an extremely practical problem.Among all those solutions,microorganism distinguishes itself.Thanks to microorganism,we are able to utilize natural resources as much as possible to ensure stability and high efficiency Key words:oil industry;microorganism;exploit;collect oil;refine oil;remove impurities 0引言 在如今这个钢筋水泥铸就的世界中，石油这一能源巨头对于我们人类就像是饮用 水一般重要。没有了石油，所有的汽车只是一堆废铜烂铁：缺少了石油，整个国家的工 业制造危在旦夕。可是，与此同时我们也知道世界上的石油资源是有限的，而我们人类 可以触及的油田又是少之又少。于是，问题的关键就指向了如何高效地完成整个石油工 业过程，并且生产出质量优异对环境危害最少的石油。在科学家的不懈努力下，微生物 技术成为了一个相对有效的解决办法。微生物的应用渗透在石油工业的每一个环节中， 从勘探到采集到精炼，微生物都发挥了重要作用
微生物在石油工业中的应用 庄若云 （材料科学与工程学院，200240） 摘 要： 石油，是现代人类社会中不可或缺的一部分，衣食住行无一不依赖于它。石油既是影响着 世界局势的重要战略物资，又是我们所有生活的基础，因此如何有效地勘探，采集和利用石油便成 了一个非常有现实意义的问题。而在众多方法中，微生物脱颖而出。通过微生物等生物技术，我们 可以最大限度地去利用现有的自然资源，从而保证能源供给的充足，稳定和高效清洁。 关键词：石油工业;微生物;勘探;采油;炼油;除污 Applications of microorganism in oil industry Zhuang Ruoyun (School of Material Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China) Abstract: Petroleum exerts a pivotal part in modern human society, considering all necessities from clothes to food to housing and transportation. Not only is petroleum an important strategy resource affecting the international situation, but it also lay a solid foundation for our daily life. As a consequence, how to exploit, collect and utilize petroleum is an extremely practical problem. Among all those solutions, microorganism distinguishes itself. Thanks to microorganism, we are able to utilize natural resources as much as possible to ensure stability and high efficiency. Key words: oil industry; microorganism; exploit; collect oil; refine oil; remove impurities 0 引言 在如今这个钢筋水泥铸就的世界中， 石油这一能源巨头对于我们人类就像是饮用 水一般重要。没有了石油，所有的汽车只是一堆废铜烂铁；缺少了石油，整个国家的工 业制造危在旦夕。可是，与此同时我们也知道世界上的石油资源是有限的，而我们人类 可以触及的油田又是少之又少。于是，问题的关键就指向了如何高效地完成整个石油工 业过程，并且生产出质量优异对环境危害最少的石油。在科学家的不懈努力下，微生物 技术成为了一个相对有效的解决办法。微生物的应用渗透在石油工业的每一个环节中， 从勘探到采集到精炼，微生物都发挥了重要作用
1微生物勘探石油技术 1.1基本原理 在油藏压力的驱动下，油气藏的轻烃气体持续向地表做垂直扩散和运移，土壤中的 专性微生物以此作为其唯一能量来源，在油藏正上方的地表土壤中非常发育并形成微生 物异常。 1.2基本特点 1)可检测地表土壤或沉积物中烃氧化菌的异常分布，这种异常反映了来源于正下 方深部的油气藏的高丰度连续烃的供给： 2)可以区分油藏和气藏，并且能肯定地区分出烃前景的级别和无烃指示的区域： 3)对油田和油田气的勘探并不受上覆地层中不同厚度岩层的影响，微生物异常与 断层无关： 4)对浅层-中深层油藏和深部油藏都适用： 5)预测专一性强，成功率高。 1.3成功案例 根据美国地质微生物技术公司(GMT)的总结，在全球3000多个勘探项目中，采用这种 新型的微生物勘探模式而确定的1100口油气探井，钻探的成功率平均高达80%。而在中国， 我们也在不断研究这份技术，并在对华北东北的油田勘探中起到重要作用。 2微生物强化采油技术 2.1定义 是指向油藏中注入适合的菌种及营养物，使菌株在油藏中繁殖，代谢石油，产生气 体和活性物质，降低油水界面张力，以提高石油采收率。 2.2特点 是继热力驱、化学驱、聚合物驱之后利用微生物的有益活动及代谢产物来提高原油 采收率的一项非常有前景的综合性技术。它适用范围广，工艺简单，投资少，见效快， 功能多，费用低，不损伤油层并且没有污染。 2.3发展历程 基于Bastin?等人在油层水中发现存在着SRB菌等生理菌群的现象，Beckman在l936年 首次提出了细菌采油构想。 而在1934年，Zobe11首先申请了把细菌直接注入地下以提高采油率的专利。 随后直至现在，人们依然致力于微生物采油的工业试验，不停地改进发展这项重要
1 微生物勘探石油技术 1.1 基本原理 在油藏压力的驱动下，油气藏的轻烃气体持续向地表做垂直扩散和运移，土壤中的 专性微生物以此作为其唯一能量来源，在油藏正上方的地表土壤中非常发育并形成微生 物异常。 1.2 基本特点 1）可检测地表土壤或沉积物中烃氧化菌的异常分布，这种异常反映了来源于正下 方深部的油气藏的高丰度连续烃的供给； 2）可以区分油藏和气藏，并且能肯定地区分出烃前景的级别和无烃指示的区域； 3）对油田和油田气的勘探并不受上覆地层中不同厚度岩层的影响，微生物异常与 断层无关； 4）对浅层-中深层油藏和深部油藏都适用； 5）预测专一性强，成功率高。 1.3 成功案例 根据美国地质微生物技术公司(GMT)的总结,在全球3000多个勘探项目中,采用这种 新型的微生物勘探模式而确定的1100口油气探井,钻探的成功率平均高达80%。而在中国， 我们也在不断研究这份技术，并在对华北东北的油田勘探中起到重要作用。 2 微生物强化采油技术 2.1 定义 是指向油藏中注入适合的菌种及营养物，使菌株在油藏中繁殖，代谢石油，产生气 体和活性物质，降低油水界面张力，以提高石油采收率。 2.2 特点 是继热力驱、化学驱、聚合物驱之后利用微生物的有益活动及代谢产物来提高原油 采收率的一项非常有前景的综合性技术。它适用范围广，工艺简单，投资少，见效快， 功能多，费用低，不损伤油层并且没有污染。 2.3 发展历程 基于Bastin等人在油层水中发现存在着SRB菌等生理菌群的现象，Beckman在1936年 首次提出了细菌采油构想。 而在1934年，Zobell首先申请了把细菌直接注入地下以提高采油率的专利。 随后直至现在，人们依然致力于微生物采油的工业试验，不停地改进发展这项重要
技术。 2.4微生物采油菌种分类 1)好氧菌，只有在氧存在下生命才能继续： 2)厌氧菌，在无氧条件下存在，其能量从氧化的分子的降解中获得 3)兼性菌，能存在于有氧或无氧环境中： 4)嗜温菌，能在45摄氏度以下温度环境中生存： 嗜热菌，能在45摄氏度以上温度环境中生存。 2.5微生物在采油中的作用 一般是利用以蜡为碳源的耐氧厌氧菌对原油的作用以及在此过程中产生的轻组分 与有机酸，醇和表面活性剂等代谢产物来改善原油的流动性，改善油水界面状况和立冬 关系，以增加油井产藏油量，提高油田开发效果。 具体作用为改变原油组成，降低原油黏度以及改变驱油环境。 2.6微生物采油存在的问题 由于微生物的有害活性，会产生一下三种问题： 1)消耗石油，特别是在地面带有氧气的水中以及在有营养物的油层里。大约会有10% 的损失： 2)堵塞油层，但这种作用反过来可转化为游泳的封堵技术： 3)SB腐蚀问题，一方面采取杀菌的方法，一方面采取选择菌种消除的方法。 3微生物炼油技术 3.1产生背景 原油中含有硫，氮，重金属等很多杂质，其中原油中的硫元素会对环境造成很大的 危害，造成诸如酸雨等的一系列问题，而目前的形势就是原油中的硫含量正在不断上升， 所以为提高油品质量，我们需要寻求一些新的炼油技术。现在所掌握的主要技术有：微 生物脱硫，微生物脱氮和微生物脱重金属。 3.2微生物脱硫 微生物脱硫就是利用微生物或它所含的酶催化含硫化合物(H2S、有机硫)、将其所 含的硫积放出来（转化为$0或）的过程。 微生物脱硫的很大一个优点就是不需要催化剂，不需处理化学污泥，产生很少生物 污染，低能耗，回收硫，效率高，无臭味。缺点是过程不易控制，条件要求苛刻等。 目前利用的最为广泛的就是光合细菌和无色硫细菌两种。但是光合细菌脱硫条件实 在太为苛刻，所以现在还无法投入真正的石油工业中，还处于实验室小规模实验阶段
技术。 2.4 微生物采油菌种分类 1）好氧菌，只有在氧存在下生命才能继续； 2）厌氧菌，在无氧条件下存在，其能量从氧化的分子的降解中获得； 3）兼性菌，能存在于有氧或无氧环境中； 4）嗜温菌，能在45摄氏度以下温度环境中生存； 嗜热菌，能在45摄氏度以上温度环境中生存。 2.5 微生物在采油中的作用 一般是利用以蜡为碳源的耐氧厌氧菌对原油的作用以及在此过程中产生的轻组分 与有机酸，醇和表面活性剂等代谢产物来改善原油的流动性，改善油水界面状况和立冬 关系，以增加油井产藏油量，提高油田开发效果。 具体作用为改变原油组成，降低原油黏度以及改变驱油环境。 2.6 微生物采油存在的问题 由于微生物的有害活性，会产生一下三种问题： 1）消耗石油，特别是在地面带有氧气的水中以及在有营养物的油层里。大约会有10% 的损失； 2）堵塞油层，但这种作用反过来可转化为游泳的封堵技术； 3）SRB腐蚀问题，一方面采取杀菌的方法，一方面采取选择菌种消除的方法。 3 微生物炼油技术 3.1 产生背景 原油中含有硫，氮，重金属等很多杂质，其中原油中的硫元素会对环境造成很大的 危害，造成诸如酸雨等的一系列问题，而目前的形势就是原油中的硫含量正在不断上升， 所以为提高油品质量，我们需要寻求一些新的炼油技术。现在所掌握的主要技术有：微 生物脱硫，微生物脱氮和微生物脱重金属。 3.2 微生物脱硫 微生物脱硫就是利用微生物或它所含的酶催化含硫化合物（H2S、有机硫）、将其所 含的硫积放出来（转化为S0或）的过程。 微生物脱硫的很大一个优点就是不需要催化剂，不需处理化学污泥，产生很少生物 污染，低能耗，回收硫，效率高，无臭味。缺点是过程不易控制，条件要求苛刻等。 目前利用的最为广泛的就是光合细菌和无色硫细菌两种。但是光合细菌脱硫条件实 在太为苛刻，所以现在还无法投入真正的石油工业中，还处于实验室小规模实验阶段
日后说不定可以有大突破。因此目前取得进展独占鳌头的就是无色硫细菌，已经进行了 中试和生产性试验。 3.3微生物脱氮 微生物脱氮基本原理为硝化反应，氨化反应和反硝化反应。主要的控制因素为温度， PH值，溶解氧，碳氮比，泥龄以及有毒物质。但是微生物脱氮的需求并没有脱硫那么大， 所以市场上主要的关注方向还是微生物脱硫。 4微生物处理石油污染 4.1微生物处理采油污水 4.1.1微生物处理采油污水原理 随着油田开发进入后期，采出液的含水量会逐年上升，由此污水量也就升高。采油 污水中含有大量有害物质，如果不加处理，将会对地球环境造成损害。微生物处理采油 污水就是利用光合菌群和酵母菌群为主导，协同其他有益微生物共同作用，产生抗氧化 物质，通过氧化还原发酵等途径分解氧化有机物，把有害物质转化为无毒无害物质。 4.1.2成功案例 著名的墨西哥湾原油泄露事件就是利用微生物来处理的，所以微生物还可以处理浮 油泄露，这种办法具有效率高费用低，无二次污染的优点。 4.2微生物处理油污染土壤 4.2.1技术产生背景 虽然人类采油炼油的技术在不断上升，可是随着开采量的加剧，石油污染的问题还 是在日趋严重，这其中油污染土壤是个很严重的问题。一旦土壤被污染，那农作物，植 物，家畜都会被影响，而人作为食物链顶端就吸收进了最大量的有毒物质。因此处理， 净化这类土壤势在必行。 4.2.2微生物处理油污染土壤原理 所谓微生物法就是利用微生物自我调控机制以及对污染物的综合净化功能处理土 壤中的石油类污物，使它们在生物的新陈代谢训话中转化和去除土壤中的石油类污染物。 该方法较之比较传统的焚烧法，固化法，热脱附法和洗涤法都更为环保，高效，简便和 经济，是一种比较理想的净化土壤法。 5微生物在石油工业中的展望 微生物，这些细小到用肉眼都无法触及的生物用它无穷的力量渗透进了石油工业的 整个躯干。从勘探石油到采油到炼油到解决石油污染问题，这每一环中人类都依靠微生
日后说不定可以有大突破。因此目前取得进展独占鳌头的就是无色硫细菌，已经进行了 中试和生产性试验。 3.3 微生物脱氮 微生物脱氮基本原理为硝化反应，氨化反应和反硝化反应。主要的控制因素为温度， PH值，溶解氧，碳氮比，泥龄以及有毒物质。但是微生物脱氮的需求并没有脱硫那么大， 所以市场上主要的关注方向还是微生物脱硫。 4 微生物处理石油污染 4.1 微生物处理采油污水 4.1.1 微生物处理采油污水原理 随着油田开发进入后期，采出液的含水量会逐年上升，由此污水量也就升高。采油 污水中含有大量有害物质，如果不加处理，将会对地球环境造成损害。微生物处理采油 污水就是利用光合菌群和酵母菌群为主导，协同其他有益微生物共同作用，产生抗氧化 物质，通过氧化还原发酵等途径分解氧化有机物，把有害物质转化为无毒无害物质。 4.1.2 成功案例 著名的墨西哥湾原油泄露事件就是利用微生物来处理的，所以微生物还可以处理浮 油泄露，这种办法具有效率高费用低，无二次污染的优点。 4.2 微生物处理油污染土壤 4.2.1 技术产生背景 虽然人类采油炼油的技术在不断上升，可是随着开采量的加剧，石油污染的问题还 是在日趋严重，这其中油污染土壤是个很严重的问题。一旦土壤被污染，那农作物，植 物，家畜都会被影响，而人作为食物链顶端就吸收进了最大量的有毒物质。因此处理， 净化这类土壤势在必行。 4.2.2 微生物处理油污染土壤原理 所谓微生物法就是利用微生物自我调控机制以及对污染物的综合净化功能处理土 壤中的石油类污物，使它们在生物的新陈代谢训话中转化和去除土壤中的石油类污染物。 该方法较之比较传统的焚烧法，固化法，热脱附法和洗涤法都更为环保，高效，简便和 经济，是一种比较理想的净化土壤法。 5 微生物在石油工业中的展望 微生物，这些细小到用肉眼都无法触及的生物用它无穷的力量渗透进了石油工业的 整个躯干。从勘探石油到采油到炼油到解决石油污染问题，这每一环中人类都依靠微生
物实现了一步步的突破。微生物某种意义上来说就像是强效催化剂，让整个石油工业运 转的更快，更绿色，更经济。微生物在石油工业中的历史虽然只有短短几十年，但确实 石油工业历史上卓越的一大步。微生物从某种意义上来说，只要找到培养它们的方法， 那这个资源就是殚之不竭的。所以在有充分资源的保障下，我们还应更深入地区挖掘微 生物的妙用。 今后的石油工业，较之现在，我相信是一个更为由微生物技术主导的产业。在搜索 文献，发现发表在中国期刊上的有关微生物在石油工业中应用的文章是逐年增多，也就 是说中国也在这方面付出了不懈努力，并取得了可喜的成果。中国作为资源大国，若是 再拥有先进的开采技术，那我们就把石油这一战略资源牢牢把握住了。另外，我认为中 国应投入更多的精力到微生物处理石油污染这一块，毕竞污染了土地水源这些基础，一 个国家还谈何国际立足之地。 [参考文献] [1]李阳.微生物与石油工业[J刀.油气地质与采收率，2002,04：1-4. [2]徐丽雯，于磊.油气及石油微生物勘探[J].中国化工贸易，2013,11. [3]汪卫东.微生物采油技术研究及试验[J].石油钻采工艺，2012,01：102-107 [4]张云波，宗明月，刘其友，贾惠平，赵东风.一种微生物絮凝剂在炼油废水中的 应用[J].广西大学学报，2010,03：1001-1003. [5]甄丽莎，谷洁，胡婷，刘晨，贾凤安，吕睿.石油烃类污染物降解动力学和微生 物群落多样性分析[J].农业工程学报，2015,15：231一238 [6]张秀霞，张守娟，张涵，韩雨彤，郭云霞.固定化微生物对石油污染土壤生物学特 性的影响[J.石油学报，2015,01：212-218
物实现了一步步的突破。微生物某种意义上来说就像是强效催化剂，让整个石油工业运 转的更快，更绿色，更经济。微生物在石油工业中的历史虽然只有短短几十年，但确实 石油工业历史上卓越的一大步。微生物从某种意义上来说，只要找到培养它们的方法， 那这个资源就是殚之不竭的。所以在有充分资源的保障下，我们还应更深入地区挖掘微 生物的妙用。 今后的石油工业，较之现在，我相信是一个更为由微生物技术主导的产业。在搜索 文献，发现发表在中国期刊上的有关微生物在石油工业中应用的文章是逐年增多，也就 是说中国也在这方面付出了不懈努力，并取得了可喜的成果。中国作为资源大国，若是 再拥有先进的开采技术，那我们就把石油这一战略资源牢牢把握住了。另外，我认为中 国应投入更多的精力到微生物处理石油污染这一块，毕竟污染了土地水源这些基础，一 个国家还谈何国际立足之地。 [参考文献] [1] 李阳.微生物与石油工业[J].油气地质与采收率,2002，04:1-4. [2] 徐丽雯，于磊. 油气及石油微生物勘探[J].中国化工贸易，2013，11. [3] 汪卫东．微生物采油技术研究及试验[J]．石油钻采工艺，2012，01:102-107． [4] 张云波，宗明月，刘其友， 贾惠平，赵东风．一种微生物絮凝剂在炼油废水中的 应用[J]．广西大学学报，2010，03：1001-1003． [5] 甄丽莎，谷洁， 胡婷，刘晨，贾凤安， 吕睿．石油烃类污染物降解动力学和微生 物群落多样性分析[J]．农业工程学报，2015，15：231—238． [6] 张秀霞，张守娟，张涵，韩雨彤，郭云霞.固定化微生物对石油污染土壤生物学特 性的影响[J].石油学报，2015，01：212-218