微生物产品及其在生物修复以及去除油和天然气生产和加工设备中的石蜡和其它污染物质方面的用途

摘要

本发明提供了基于微生物的产品以及其在同时提高油井的油采收率的同时有效地从油生产设备和含油地层中去除诸如生物膜、垢、石蜡和/或沥青质等污染组合物的用途。本发明还可以用于分散石蜡和沥青质沉淀物，并降低重质原油的粘度。本发明进一步提供了用于生物修复烃污染场所的材料和方法。

权利要求

1.一种包含培养酵母及其生长副产物的组合物，其用于：

1)软化、液化和/或去除油和/或天然气生产或加工设备上的污染物；和/或

2)改善油的一种或多种性质；和/或

3)提高井的油采收率和/或使油井增产。

2.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物用于软化、液化和/或去除油和/或天然气生产或加工设备上的污染物。

3.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物用于改善油或天然气的一种或多种性质。

4.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物包含异常威克汉姆酵母或球拟假丝酵母。

5.根据权利要求1所述的组合物，所述酵母在施用时是有生存力的。

6.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物进一步包含以下各种中的一种或多种：生物表面活性剂、面包酵母和/或酿酒酵母、酵母提取物、盐和/或溶剂。

7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述生物表面活性剂是槐糖脂。

8.根据权利要求6所述的组合物，其中所述溶剂选自离子液体、异丙醇和氢氧化铵。

9.根据权利要求6所述的组合物，所述组合物包含：浓度为1％至4％的槐糖脂；

浓度为0.1％至1％的面包酵母和/或酿酒酵母；

浓度为1至20g/L的酵母提取物；

浓度为0.1％至5％的氢氧化铵；

浓度为0.1％至5％的异丙醇；以及

浓度为0.1％至5％的离子液体。

10.根据权利要求9所述的组合物，所述组合物进一步包含浓度皆为0％至0.1％的磷、镁、钾、葡萄糖和/或铵盐。

11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述酵母用一种以上的碳源培养。

12.根据权利要求11所述的组合物，其中所述碳源中的至少一种是50至100g/L的芥花籽油。

13.一种用于以生物化学方式增强油采收的组合物，所述组合物包含以下各种中的一种或多种：生物表面活性剂共混物、氢氧化铵、铵盐和醇溶剂。

14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述生物表面活性剂共混物包含2至5g/L的槐糖脂和任选地不大于0.05g/L的表面活性肽和/或0.05g/L的鼠李糖脂；

所述氢氧化铵以3ml/L至10ml/L的量存在；

选自磷酸铵、磷酸氢二铵和氯化铵的所述铵盐以2g/L至10g/L的量存在；以及所述异丙醇以2ml/L至100ml/L的量存在。

15.根据权利要求13所述的组合物，其中所述组合物中不存在微生物。

16.根据权利要求13所述的组合物，所述组合物用于提高低产井的油采收率。

17.一种用于同时提高油井的油采收率的同时从油和/或天然气生产或加工设备中去除污染物的方法，其中所述方法包括向所述井和/或设备施用权利要求1至16的组合物。

18.根据权利要求17所述的方法，所述方法进一步包括施用一种或多种用于微生物生长的营养素。

19.根据权利要求17所述的方法，所述方法进一步包括施用槐糖脂(0.005-0.1g/L)、磷酸铵或磷酸氢二铵(2-5g/L)和异丙醇(2-50ml/L)。

20.根据权利要求17所述的方法，其中将200至1000加仑的所述组合物泵送入和泵抽出油井而没有关井时间。

21.根据权利要求17所述的方法，所述方法用于软化、液化和/或去除石蜡、沥青质和/或垢。

22.根据权利要求17所述的方法，所述方法用于使油井增产。

23.根据权利要求17所述的方法，所述方法用于清洁油田管线、罐、套管、油管、杆、泵和/或井筒。

24.根据权利要求22所述的方法，其中所述细菌是硫还原细菌。

25.根据权利要求17所述的方法，所述方法用于减少微生物引起的腐蚀。

26.根据权利要求17所述的方法，其中沥青质在12小时或更短时间内溶解。

27.根据权利要求17所述的方法，所述方法用于提高低产井的油采收率。

28.一种用于改善油的一种或多种性质的方法，其中所述方法包括将所述油与权利要求1-16的组合物接触。

29.根据权利要求28所述的方法，所述方法用于减少甜味油向酸味油的转化和/或增加酸味油向甜味油的转化。

30.根据权利要求28所述的方法，所述方法用于将重油转化为轻油。

31.根据权利要求28所述的方法，其中所述方法在油藏中原位执行。

32.根据权利要求28所述的方法，其中所述方法不会导致原油降解成甲烷或其它气体。

33.根据权利要求28所述的方法，所述方法用于将沉淀的沥青质和/或石蜡分散在原油中。

34.根据权利要求28所述的方法，所述方法用于降低重质原油的粘度。

35.一种用于修复烃污染场所的方法，其中，所述方法包括向所述场所施用权利要求1-

16的组合物。

36.根据权利要求35所述的方法，所述方法进一步包括向所述场所施用一种或多种营养素。

37.根据权利要求35所述的方法，所述方法包括施用一种或多种分解和/或去除污染物的附加的微生物。

38.一种用于清洁储油罐的方法，其中所述方法包括将空气或甲烷在压力下注入到所述罐中，将权利要求1-16的组合物注入到所述罐中，并将所述罐搅动大约10分钟。

说明书

微生物产品及其在生物修复以及去除油和天然气生产和加工

设备中的石蜡和其它污染物质方面的用途

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2016年12月11日提交的美国临时申请序列号62/432,611、2017年2月22日提交的美国临时申请序列号62/461,985、2017年9月27日提交的美国临时申请序列号62/563,691、2017年6月21日提交的美国临时申请序列号62/523,021和2017年7月5日提交的美国临时申请序列号62/528,725的权益，所有这些申请均通过引用整体并入本文。

背景技术

[0003] 石油存在于地球的表面之下的储层岩石体内的小孔隙和狭窄裂缝中。储层的自然压力使石油流到地面，从而提供初次生产；然而，随着石油生产的进展，储层压力被耗尽到需要人工提升或泵送以保持经济的石油生产速率的程度。

[0004] 当需要为储层提供外部能量以实现附加的采收(二次采收)时，可以通过注入气体(注气)和/或水(水驱)来引入额外的能量。在油田操作几年之后，注入的流体优先沿着高渗透层流动，这导致这些流体绕过储层中的油饱和区域。因此，随着油的增加，水(或气体)的量也随之增加。通过降低油与水的比例，继续该过程最终变得不经济，并且必须放弃油田。在这种情况下，可以考虑第三阶段的采油，即所谓的三次采油或增强油采收(EOR：Enhanced Oil Recovery)。

[0005] 在该第三阶段，采用技术先进的方法来改变储层流体的性质或者储层岩石特征。一般来说，这些方法可以分为四大类如：热法、化学法、混溶法或溶剂注入法和微生物法。

[0006] 微生物增强油采收(MEOR：Microbial Enhanced Oil Recovery)是一个多学科领域，其中包括：地质学、化学、微生物学、流体力学、石油工程、环境工程和化学工程。根据油田的产油问题，可以将MEOR中进行的微生物过程划分为：井筒清理，去除堵塞油流动通道的泥浆和其它碎屑；井增产，改善从排水区域流入到井筒中的油流；以及增强的水驱，通过注入选定的微生物和有时注入营养素来增加微生物活性。

[0007] 因此，MEOR使用微生物和/或其代谢物来提高残余油的采收率。在本方法中，将营养素和优选在厌氧储层条件下生长的合适的细菌注入到储层中。可以包括生物表面活性剂、生物聚合物、酸、溶剂、气体和酶的微生物副产物改变油的性质以及油、水与多孔介质之间的相互作用，从而提高油的流动性，因此提高油的采收率。

[0008] 微生物在维护用于采油、传输和运输的设备和结构中也可以是有用的。导致结构失效和生产效率低下的最常见问题中的一个是在井筒、油管、流动管线、储罐、分离器以及油和天然气生产基础设施的其它组件中和周围形成沉积物。

[0009] 烃组合物的安全和高效生产取决于烃生产设施的正常运行。导致结构失效和生产效率低下的最常见问题中的一个是在井筒、油管、流动管线、储罐、分离器以及油和天然气生产基础设施的其它组件中和周围形成沉积物。

[0010] 这些有问题的沉积物是由例如石油流体的高分子量组分，最值得注意的是石蜡和沥青质形成的。原油中溶解度的丧失通常导致石蜡和沥青质沉淀并形成沉积物。这些沉积物可以与矿物组分混合形成垢。垢和其它沉积物的形成可能由例如原油的压力、组成和/或温度的变化引起。

[0011] 系统处理或去除沉积物对于维持正常运行的烃生产设施至关重要。一旦在表面上形成石蜡或沥青质沉积物薄层，则进一步积累的速率会急剧增加。此外，随着井龄的增长，石蜡和沥青质相关的问题变得更加普遍。此外，油产量随着储层压力的下降而下降，这进而降低了流速。膜和化学物质随着时间的推移在页岩的孔隙中积聚，从而减少了烃进入井筒的运动。这可能导致温度梯度的变化，从而导致更多的重烃积累。

[0012] 随着沉积物的厚度在生产和分配结构中随时间增加，结果是产量逐渐减少。在油管和套管结构中，沉积物开始减小管道的内径并限制油和天然气的自由流动。当这种情况发生时，结构的内部粗糙度也会增加，这提高了运移石油产品所需的泵压力。如果不进行处理，沉积物最终可能会导致完全堵塞。此外，取决于沉淀的位置，维护和/或紧急维修可能变得极其昂贵。

[0013] 目前的沉积物去除方法分为四大类：机械、化学、微生物和热去除。机械去除通常涉及使用刮刀或切割器来物理地去除沉积物。例如，在已经发生沉淀的罐中，必须切掉罐的侧面，然后用力，例如，然后用大锤来去除沉积物。对于管线，如果沉积物变得太厚而无法手动或机械去除，则通常需要完全更换管道。

[0014] 化学去除涉及使用可以溶解沉积物或干扰其结晶和形成的溶剂或表面活性剂。广泛使用的溶剂的实例包括甲苯和二甲苯。虽然这些化学溶剂有助于抑制石蜡和沥青质的沉淀，但它们不能阻止沉淀的发生。

[0015] 此外，某些细菌菌株可以用于降解沉积物本身，或可以产生这样做的天然生物表面活性剂。然而，除了这些方法之外，彻底去除沉积物通常还需要添加某种类型的热处理。例如，用蒸汽或热油进行热去除对于熔化或溶解沉积物是有用的，并且如所指出的，对于补充其它去除方法也是有用的。

[0016] 原油本身中存在大量的高分子量有机化合物也可能会给油的生产和运输带来困难。这是由于例如沥青质含量对油的粘度的影响。油中沥青质、石蜡和树脂的含量越高，油的粘度和密度就越大。粘度是油藏(oil reservoir)中流体的关键流变性质，并且可以极大地影响流体从储层运移并通过生产系统的能力。重油和超重油、焦油和/或沥青是高粘度的，因此提取和运输的负担很重。

[0017] 世界石油总储量的40％是重油和超重油，占3.6-5.2万亿桶石油。因此，回收这些高粘度烃可能具有重大的经济意义。尽管如此，大多数重油和超重油都不能通过常规方法回收。例如，需要大量的能量来将具有较高粘度的油通过管道泵送到炼油厂和加工设施。此外，粘度会影响原油可以泵送的速度，粘性越高的油会带来油田的整体生产力的下降。

[0018] 生物膜也可以在各种结构和加工机制中积聚，包括页岩地层面、井、管道和罐。“生物膜”包括由聚合物质的细胞外基质包围的紧密的微生物群组成的生物质层。生物膜粘附至许多人造机制，诸如油管和管道的表面上，并且可能会显著地损害它们的正常运行。此外，存在于石油钻塔中或石油钻塔上的许多生物膜含有硫酸盐还原细菌，这些细菌会生成强有力的化学副产物，例如，硫化氢。硫化氢气体对钻井工人是有害的，其可能会呼吸到硫化氢。此外，硫化氢可以导致油生产结构内各种机制的腐蚀。此外，硫化氢可以导致油在储存或运输期间变酸。酸味油含有高硫含量，由于加工油所需的时间和资源增加，这增加了生产者和消费者的成本。

[0019] 油和油加工设备中有机沉积物的积累可以具有复合效应。除非去除这些有机化合物，否则操作人员可能面临产量降低、泵功能不当、油管和管道堵塞以及生产完全丧失的可能性。在开发用于去除这些沉积物的方法时，必须考虑成本、加工安全性、大规模可持续性和对地层的破坏，以确保烃生产的长期效率。

[0020] 由于安全和高效的油和天然气生产的重要性以及有机化合物、沉积物和生物膜在油和天然气的生产和运输中所造成的困难，因此继续需要改进的方法来防止烃生产设施中存在这种污染物和/或从烃生产设施中去除这种污染物。

发明内容

[0021] 本发明提供了微生物以及其生长的副产物，诸如生物表面活性剂和/或酶。本发明还提供了使用这些微生物及其副产物的方法。有利地，本发明的基于微生物的产品和方法是环境友好的、操作友好的和成本有效的。

[0022] 在一个实施方式中，本发明提供了基于微生物的产品，以及它们在提高油井性能的同时从油生产设备中去除诸如生物膜、垢、石蜡和/或沥青质等污染组合物的用途。

[0023] 本发明进一步提供了用于生物修复烃污染场所的材料和方法。

[0024] 在某些实施方式中，本发明提供了一种用于通过向油井施用具有培养的酵母微生物和/或其生长产物的组合物来提高油生产效率的方法。有利地，本发明方法用于同时使油井增产，同时从井和油生产设备中去除石蜡、沥青质、垢和/或其它污染物。

[0025] 在一个实施方式中，提供了用于处理例如钻孔、油田、运输、传输和/或炼油设备和/或修复场所的方法。在某些实施方式中，所述方法用于提高产油量，以及维护例如涉及油和/或天然气生产、运输、储存和/或精炼的管道、钻头、罐和其它结构和设备。

[0026] 在具体的实施方式中，本发明提供了用于通过利用生物化学生产的微生物去除石蜡和/或沥青质的高效方法。由微生物产生的生物化学物质可能是例如生物表面活性剂。在附加的实施方式中，本发明的组合物和方法可以液化固体石蜡和/或沥青质，以及分散已从油中沉淀的石蜡和/或沥青质。更进一步地，所述组合物和方法可以通过例如改进来自井的油流同时提高油采收率。这甚至可以在生产不足的低产井(接近产完的井)中实现。

[0027] 在进一步的实施方式中，所述材料和方法可以用于生物修复，包括烃污染的水、土壤和其它场所的生物修复。

[0028] 在一些实施方式中，该方法利用酵母菌株和/或其生长的副产物。在一个实施方式中，在本发明的方法中使用的微生物是产生生物表面活性剂的酵母。例如，本发明提供了一种基于微生物的产品，其包含培养的球拟假丝酵母ATCC 22214和/或该微生物生长的产物。此外，本发明提供了一种基于微生物的产品，其包含培养的嗜杀酵母菌株，诸如例如，异常威克汉姆酵母(异常毕赤酵母)和/或其生长副产物。在一些实施方式中，微生物菌株可以与其它化学和/或微生物处理结合一起使用，包括与其它物种和/或微生物菌株结合一起使用。

[0029] 在某些实施方式中，本发明的基于微生物的组合物包括微生物和生物表面活性剂。生物表面活性剂可以是由微生物本身产生的那些生物表面活性剂，或者生物表面活性剂可以以粗制和/或纯化形式添加。在一些实施方式中，所述组合物进一步包括离子或半离子液体。

[0030] 在一些实施方式中，所述组合物进一步包括一种或多种面包酵母或酿酒酵母(酿酒酵母：Saccharomyces cerevisiae)、酵母提取物、盐和/或溶剂。

[0031] 在某些实施方式中，生物表面活性剂与也由微生物产生的溶剂和其它代谢物协同作用。

[0032] 在某些实施方式中，由于使用整个细胞培养物，本发明的组合物具有优于例如单独的生物表面活性剂的优点。这些优点可以包括以下中的一项或多项：作为酵母细胞壁的外表面的一部分的高浓度的甘露糖蛋白；酵母细胞壁中存在β-葡聚糖；培养物中存在生物表面活性剂；以及存在代谢物(例如，乳酸、乙醇、β-葡聚糖等)。在某些实施方式中，代谢物用作溶剂。

[0033] 在一个实施方式中，本发明提供了通过在适于生长和表面活性剂生产的条件下培养微生物菌株来生产微生物代谢物的方法；以及提纯代谢物的方法。根据本发明的微生物代谢物的实例包括生物表面活性剂、生物聚合物、溶剂、酶、蛋白质、酸、气体、毒素、醇、维生素、矿物质、微量元素和氨基酸。在一个优选的实施方式中，代谢物是生物表面活性剂。

[0034] 本发明的基于微生物的产品可以用于各种独特的环境中，因为，例如，能够高效地输送：具有活性代谢物的新鲜发酵液；细胞、孢子和/或菌丝体和发酵液的混合物；具有营养细胞、孢子和/或菌丝体的组合物；具有包括营养细胞、孢子和/或菌丝体的高密度细胞的组合物；基于微生物的短期产品；以及偏远地区的基于微生物的产品。

附图说明

[0035] 图1A-1B示出了在摇动之前，在5％离子溶液中，具有4g/L SLP的Star 3+中的100g沥青质沉淀物。图1A从下面示出了处理小瓶，其中沉淀物可见为沉淀在底部的黑色固体。图1B从侧面示出了同一处理小瓶。

[0036] 图2A-2B示出了在摇动之前，在具有4g/L SLP和1％离子溶液的Star 3+中的100g沥青质沉淀物。图2A从下面示出了处理小瓶，其中沉淀物可见为沉淀在底部的黑色固体。图2B从侧面示出了同一处理小瓶。

[0037] 图3A-3B示出了在摇动之前，在具有4g/L SLP的Star 3+中的100g沥青质沉淀物。图3A从下面示出了处理小瓶，其中沉淀物可见为沉淀在底部的黑色固体。图3B从侧面示出了同一处理小瓶。

[0038] 图4A-4B示出了在摇动之前，在单独的Star 3+处理中的100g沥青质沉淀物。图4A从下面示出了处理小瓶，其中沉淀物可见为沉淀在底部的黑色固体。图4B从侧面示出了同一处理小瓶。

[0039] 图5A-5B示出了在摇动之前，在单独的Star 3处理中的100g沥青质沉淀物。图5A从下面示出了处理小瓶，其中沉淀物可见为沉淀在底部的黑色固体。图5B从侧面示出了同一处理小瓶。

[0040] 图6示出了在摇动之前图1-5中的每个烧瓶。

[0041] 图7示出了在摇动5小时之后图1-5中的每个烧瓶。

[0042] 图8A-8B示出了使用本发明的石油焦的改质。图8A示出了装有岩石硬质石油焦的容器，需要使用锤子才能使其松动。图8B示出了在用本发明处理仅几小时之后液化的石油焦。

[0043] 图9示出了举例说明本发明在典型的炼油工艺中的应用的流程图。位于虚线之上和右侧的流程图的步骤表示现有的炼油厂工艺。位于虚线下方的流程图的步骤表示如何将本发明结合到实例炼油厂工艺中。

[0044] 图10A-10B示出了用本发明处理之后的重质原油TGA研究(10A)和BTU增加(10B)的结果。

[0045] 图11示出了在80°F下对三种不同类型的油施用本发明处理之后的API增加和粘度降低。

[0046] 图12示出了在水平井(斯佩克利沙，宾夕法尼亚州(Speechley Sand，PA))中石蜡分散和井增产处理的结果。

[0047] 图13示出了在竖井(特伦珀洛白云岩，俄亥俄州(Termpeauleau Dolomite，OH))中石蜡分散和井增产处理的结果。

[0048] 图14示出了本发明比热水、热油和基于溶剂的方法在石蜡控制中的优势。特别地，传统方法可以暂时去除石蜡，但必须经常重复。此外，传统的热油和热水处理可能会通过将石蜡进一步推入地层而破坏地层，并且溶剂可能具有极大的毒性。

[0049] 图15示出了固体沥青质(左)和使用本发明的固体沥青质的分散(右)。

[0050] 图16示出了用本发明处理之前和之后的石蜡污染的设备。

[0051] 图17示出了用本发明处理之前和之后井中产量的增加。

[0052] 图18示出了本发明处理对竖井(斯佩克利沙，宾夕法尼亚州(Speechley Sand，PA))处理之前和之后，对出售的油(BBL)、油罐油量(tank guage)(BBL/D)和ADJ天然气销售(MCF/D×3)的影响。两条实心的黑色的垂直线描绘了对井施行处理的点。处理前产油量为0.6BPD，处理后产油量为2.3BPD，总增产率为280％。

[0053] 图19示出了本发明处理对竖井(尼尼微沙，宾夕法尼亚州(Nineveh Sand，PA))处理之前和之后，对出售的油(BBL)、油罐油量(BBL/D)和天然气销售(MCF/D)的影响。两条实心的黑色的垂直线描绘了对井施行处理的点。

[0054] 图20示出了交替的石蜡分散和井增产处理方案的实例，其中地层具有高达90℃的温度、2.0的pH值、15的mD、15％的孔隙率、高达15％的盐度。

[0055] 图21示出了本发明成功用于处理石蜡和沥青质的地质、深度、渗透性和温度的范围。

具体实施方式

[0056] 本发明提供了含有微生物和/或其生长副产物的有利的基于微生物的产品。它们生长的副产物可以是，例如，生物表面活性剂、溶剂和/或酶。本发明还提供了使用这些基于微生物的产品的方法。有利地，本发明的基于微生物的产品和方法创建了微生物生态系统，其中大部分(如果不是全部)化学物质被微生物处理所取代。因此，与常规控制处理相比时，本发明是环境友好的、操作友好的和成本有效的。

[0057] 本发明提供了用于利用生物化学生产的微生物去除石蜡和/或沥青质的组合物和方法。由微生物产生的生物化学物质可能是，例如，生物表面活性剂。在附加的实施方式中，本发明的组合物和方法可以液化固体石蜡和沥青质，以及分散已从油中沉淀的石蜡和沥青质。

[0058] 在一个实施方式中，本发明提供了基于微生物的产品，以及它们在提高油井性能和去除石油钻井场所和石油生产设备中的诸如生物膜、垢、石蜡和/或沥青质等污染组合物方面的用途。

[0059] 在进一步的实施方式中，本发明的材料和方法可以用于生物修复，包括烃污染的水、土壤和其它场所的生物修复。

[0060] 在某些实施方式中，本发明提供了一种用于通过向油井施用具有酵母微生物和/或其生长产物的组合物来提高油采收率的方法。任选地，所述方法可以进一步包括添加有益于微生物生长的营养素，诸如例如，氮、硝酸盐、磷、镁、碳和/或电子接受盐。有利地，本发明方法用于同时使油井增产，同时从油井和油生产设备中去除石蜡、沥青质、垢和/或其它污染物。

[0061] 在某些实施方式中，所述方法用于使油井增产，和/或改进、增强和/或同时维护，例如涉及在油和/或天然气生产、运输、储存和/或精炼的管道、钻头、罐和其它结构和设备。本发明还可以用于水平井、竖井和/或压裂井、低产井(或接近产完的井)、流动管线的维护和/或增产，以及清洁储罐底部。

[0062] 在某些实施方式中，本发明的基于微生物的组合物包括微生物和生物表面活性剂。生物表面活性剂可以是由微生物本身产生的生物表面活性剂，或者生物表面活性剂可以以粗制和/或纯化形式添加。在一些实施方式中，所述组合物进一步包括离子或半离子液体。

[0063] 在某些实施方式中，生物表面活性剂与也由微生物产生的其它代谢物协同作用。

[0064] 在某些实施方式中，本发明提供了一种用于通过向油井施用具有酵母微生物和/或其生长产物的组合物来提高油采收效率的方法。所述组合物可以进一步包括面包酵母和/或酿酒酵母、酵母提取物、盐、溶剂和生物表面活性剂。

[0065] 在进一步的实施方式中，提供了一种用于以生物化学方式增强油采收的方法，其中，将包含以下各种中的一种或多种的组合物施用于油井：生物表面活性剂、氢氧化铵、铵盐和醇溶剂。在本方法中，所述组合物不包括微生物，因此其对提高低产井(stripper well)的产油量是特别有用的。

[0066] 任选地，所述方法可以进一步包括添加有益于微生物生长的营养素，诸如例如，氮、硝酸盐、磷、镁、碳和/或电子接受盐。

[0067] 本发明的组合物和方法可以用于石蜡和/或沥青质去除(例如，从杆、油管、套管、罐、管线、流动管线等)和乳化；防止石油生产/传输/精炼设备的腐蚀；降低井和提取的原油中的H2S浓度；清洁油田管线、罐、流动管线、储罐和井筒；垢、污泥和/或生物膜去除；防止垢、污泥和/或生物膜积聚；沉淀的石蜡和/或沥青质的分散；以及降低重质原油的粘度。

[0068] 有利地，本发明的石蜡和沥青质液化和分散处理可以释放卡住或浮动的杆，从而允许不能操作的油井恢复正常运行。此外，本发明的处理可以打开堵塞的通道，因此允许提高油产量。更进一步地，当与热油、水或溶剂相比时，本发明的处理需要较低的施用频率。图14示出了本发明与常规方法的比较。

[0069] 在一个实施方式中，本发明的组合物可以在例如25至60℃下高效地液化固体石蜡。在一些实施方式中，本发明还可以高效地将沥青质、沥青和树脂液化成更有价值和更有用的组分，诸如馏出物和/或气油馏分，而不将原油降解成甲烷或其它气体。这可以例如在一夜之间(或在12小时或更短时间内)实现。例如，沥青质和树脂可以升级成易燃的、可溶的形式，具有优于其不太易燃的固体状态的优点。有利地，本发明的组合物和方法在不引起油的TAN(总酸值：Total Acid Number)增加的情况下操作。

[0070] 本发明的基于微生物的产品的应用可以在钻井作业期间(例如，在钻井期间、在孔的下钻或起钻期间、在循环泥浆期间、在套管期间、在放置生产衬管期间和/或在固井期间等)进行，并作为生产处理。有利地，基于微生物的产品不会在油和天然气生产地层和设备中形成生物膜。

[0071] 在一些实施方式中，所述方法利用酵母菌株和/或其生长的副产物。在一个实施方式中，在本发明的方法中使用的微生物是产生生物表面活性剂的酵母。本发明提供了，例如，一种基于微生物的产品，其包含培养的球拟假丝酵母ATCC 22214和/或该微生物生长的产物。此外，本发明提供了一种基于微生物的产品，其包含培养的嗜杀酵母菌株，诸如例如，异常威克汉姆酵母和/或其生长副产物。

[0072] 在一个实施方式中，本发明提供一种被指定为“Star 3”的酵母发酵产物，其可以用于液化沉淀的和硬化的沥青质和树脂废料。经由产生槐糖脂的酵母(球拟假丝酵母ATCC 22214)的培养获得Star 3。在30℃培养4天后的发酵液中含有酵母细胞悬浮液和4g/L槐糖脂。

[0073] 在一个实施方式中，本发明提供一种被指定为“Star 3+”的酵母发酵产物，其可以用于液化沉淀的和硬化的沥青质和树脂废料。Star 3+是经由在含有必需的碳源、氮源、矿物质和任选的防止污染细菌生长的抗菌物质的培养基中产生槐糖脂的嗜杀酵母(异常威克汉姆酵母(异常毕赤酵母))培养获得的。培养物可以用附加的碳源，特别是饱和油生长。在25-30℃和pH为约5.0至约5.5下培养48-72小时之后收获发酵液。这是Star 3+产品。

[0074] 在一个实施方式中，本发明提供了一种用于通过向油井施用具有球拟假丝酵母微生物和/或其生长产物的组合物来提高油采收效率的方法。在某些实施方式中，所述组合物包括Star 3。

[0075] 在一个实施方式中，本发明提供了一种用于通过向油井施用具有嗜杀酵母微生物(例如，异常毕赤酵母)和/或其生长产物的组合物来提高油采收效率的方法。在某些优选的实施方式中，所述组合物包括Star 3+。

[0076] 在一个实施方式中，根据本发明的基于微生物的组合是通过从小规模到大规模的培养过程获得的。所述培养过程可以是，例如，浸没培养、表面培养、固态发酵(SSF：Solid State Fermentation)和/或其组合。

[0077] 选定的定义

[0078] 如本文所使用的，“污染物”是指导致另一种物质或物体变脏或不纯的任何物质。污染物可以是生物或非生物，也可以是无机或有机物质或沉积物。此外，污染物可以包括但不限于烃，诸如石油、焦油砂或沥青质；脂肪、油和油脂(FOG)，诸如烹饪油脂和猪油；脂质；
蜡，诸如石蜡；树脂；生物膜；或任何其它物质，称为是例如，污垢、灰尘、垢(包括硫化铁垢)、污泥、淤泥、渣、尘垢、浮渣、斑块、积聚物或残余物。

[0079] 如本文所使用的，在污染物或污垢的情况下使用的“清洁”意指去除或减少表面或设备中的污染物。清洁可以包括净化、除污、去污、清除或疏通，并且可以通过任何手段实现，包括但不限于：熔化、分散、乳化、溶解、刮擦、降解、喷砂、浸泡或裂解污染物。清洁可以进一步包括控制、抑制或防止进一步的污垢或污染发生。

[0080] 如本文所使用的，参考“基于微生物的组合物”意指包括由于微生物或其它细胞培养物的生长而产生的组分的组合物。因此，基于微生物的组合物可以包括微生物本身和/或微生物生长的副产物。微生物可能处于营养状态、孢子形式、菌丝体形式、任何其它形式的繁殖体或它们的混合物。微生物可以是浮游生物或生物膜形式，或两者的混合物。生长的副产物可以是例如代谢物、细胞膜组分、表达的蛋白质和/或其它细胞组分。微生物可能是完整的或溶解的。在优选的实施方式中，微生物与其生长在其中的液体培养基一起存在于基于微生物的组合物中。微生物可以以例如每毫升组合物1×104、1×105、1×106、1×107、1×108、1×109、1×1010或1×1011或更多的繁殖体的浓度存在。如本文所使用的，繁殖体是微生物的任何部分，新的和/或成熟的有机体可以从所述繁殖体发育，包括但不限于细胞、孢子、菌丝体、芽和种子。

[0081] 本发明进一步提供了“基于微生物的产品”，其是在实践中应用以获得期望的结果的产品。基于微生物的产品可以简单地是从微生物培养过程中收获的基于微生物的组合物。可选地，基于微生物的产品可能包括已经添加的其它成分。这些附加成分可以包括，例如，稳定剂、缓冲液、适当的载体(诸如水、盐溶液或任何其它适当的载体)、以支持进一步的微生物生长添加的营养素、非营养生长增强剂(诸如植物激素)和/或有助于跟踪微生物和/或其所施用的环境中的组合物的试剂。基于微生物的产品还可以包括基于微生物的组合物的混合物。基于微生物的产品还可以包括基于微生物的组合物的已经以如下某种方式处理的一种或多种组分，诸如但不限于过滤、离心、溶解、干燥、纯化等。

[0082] 如本文所使用的，“分离的”或“纯化的”核酸分子、多核苷酸、多肽、蛋白质或有机化合物(诸如小分子)基本上不含与其本质上相关联的其它化合物，诸如细胞材料。如本文所使用的，参考“分离的”菌株是指从其天然存在的环境中去除的菌株。因此，所分离的菌株可以作为例如生物学纯培养物存在，或作为与农业载体相关联的孢子(或其它形式的菌株)存在。

[0083] 在某些实施方式中，纯化的化合物为按重量计目标化合物的至少60％。优选地，所述制剂为按重量计目标化合物的至少75％、更优选至少90％、以及最优选至少99％。例如，纯化的化合物是按重量计期望的化合物的至少90％、91％、92％、93％、94％、95％、98％、99％或100％(w/w)的化合物。纯度是通过任何适当的标准方法，例如，通过柱色谱法、薄层色谱分析法或高效液相色谱法(HPLC：High-Performance Liquid Chromatography)分析测量的。纯化的或分离的多核苷酸(核糖核酸(RNA)或脱氧核糖核酸(DNA))在其天然存在状态下不含位于其侧翼的基因或序列。纯化或分离的多肽在其天然存在的状态下不含其它分子或其侧翼的氨基酸。

[0084] 本文提供的范围被理解为该范围内的所有值的简写。例如，1至20的范围被理解为包括来自由1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19和20组成的组中的任何数字、数字组合或子范围以及上述整数之间的所有中间十进制值，诸如例如1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8和1.9。关于子范围，从该范围的任一端点延伸的“嵌套子范围”是专门考虑的。例如，示例性范围1至50的嵌套子范围可以包括在一个方向上的1至10、1至20、1至30和1至40、或者在另一个方向的50至40、50至30、50至20和50至10。

[0085] 如本文所使用的，“减少”意指至少1％、5％、10％、25％、50％、75％或100％的负变化。

[0086] 如本文所使用的，“参考”意指标准或对照条件。

[0087] 如本文所使用的，在微生物的上下文中的“耐盐”意指微生物能够以15％或更高的氯化钠浓度生长。在一个具体实施方式中，“耐盐”是指在150g/L或更多NaCl中生长的能力。

[0088] “代谢物”是指通过代谢产生的任何物质(即，生长副产物)或参与特定代谢过程所必需的物质。代谢物可以是代谢的起始材料(例如，葡萄糖)、中间产物(例如，乙酰-CoA)或最终产物(例如，正丁醇)的有机化合物。代谢物的实例包括但不限于酶、毒素、酸、溶剂、气体、醇、蛋白质、维生素、矿物质、微量元素、氨基酸、聚合物和表面活性剂。

[0089] 如本文所使用的，“表面活性剂”是指降低两种液体之间或液体与固体之间的表面张力(或界面张力)的化合物。表面活性剂用作洗涤剂、润湿剂、乳化剂、发泡剂和/或分散剂。“生物表面活性剂”是由活细胞产生的表面活性物质。

[0090] 如本文所使用的，“重油”或“重烃”意指粘性烃流体。重烃可以包括高粘性烃流体，诸如重油、超重油、焦油和/或沥青。重油和超重油是高粘性的，密度接近甚至超过水。重烃可能包括中等至高含量的石蜡、树脂和沥青质，以及较小浓度的硫、氧和氮。重烃还可能包括芳烃或其它复杂环烃。附加元素也可能以痕量存在于重烃中。重烃可以通过API比重分类。重烃一般具有低于约20°的API比重。例如，重油一般具有约10-20°的API比重，而超重油一般具有低于约12°的API比重。在储层条件下，重烃的粘度一般大于约200cp，并且超重油的粘度一般为约10,000cp或以上。

[0091] 根据本发明的微生物的生长

[0092] 本发明提供了用于培养微生物和生产微生物代谢物和/或微生物生长的其它副产物的方法。微生物培养系统通常使用浸没培养发酵；然而，也可以使用表面培养和混合系统。如本文所使用的，“发酵”是指在受控条件下细胞的生长。生长可以是好氧的或厌氧的。

[0093] 在一个实施方式中，本发明提供了用于生产生物质(例如，有生存力的细胞材料)、细胞外代谢物(例如小分子和排泄蛋白)、残余营养素和/或细胞内组分(例如酶和其它蛋白质)的材料和方法。

[0094] 在一个实施方式中，本发明提供了通过在适于代谢物的生长和生产的条件下培养本发明的微生物菌株来生产微生物代谢物的方法；以及提纯代谢物的方法。在一个具体实施方式中，代谢物是生物表面活性剂。

[0095] 根据本发明所使用的微生物生长容器可以是用于工业用途的任何发酵罐或培养反应器。在一个实施方式中，容器可以具有功能控制/传感器或者可以连接到功能控制/传感器以测量培养过程中的重要因素，诸如pH、氧气、压力、温度、搅拌轴功率、湿度、粘度和/或微生物密度和/或代谢物浓度。

[0096] 在进一步的实施方式中，容器还能够监测容器内微生物的生长(例如，细胞数和生长阶段的测量)。可选地，可以从容器中提取每日样品，并通过本领域已知的技术，诸如稀释涂布技术进行计数。稀释涂布是一种用于估计样品中微生物的数量的简单技术。该技术还可以提供可以比较不同环境或处理的指数。

[0097] 在一个实施方式中，所述方法包括用氮源补充培养物。氮源可以是，例如，硝酸钾、硝酸铵、硫酸铵、磷酸铵、氨、尿素和/或氯化铵。这些氮源可以单独使用或以两种或两种以上的组合使用。

[0098] 所述方法可以为生长的培养物提供氧合作用。一个实施方式利用空气的慢速运动来去除含低氧的空气并引入含氧空气。含氧空气可以是通过包括用于液体的机械搅动的叶轮和用于向液体供应气体气泡以将氧气溶解到液体中的空气喷布器等机制每日补充的环境空气。

[0099] 所述方法可以进一步包括用碳源补充培养物。碳源通常是碳水化合物，诸如葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、海藻糖、甘露糖、甘露糖醇和/或麦芽糖；有机酸，诸如乙酸、富马酸、柠檬酸、丙酸、苹果酸、丙二酸和/或丙酮酸；醇，诸如乙醇、异丙醇(isopropyl)、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、异丁醇和/或甘油；脂肪和油，诸如大豆油、米糠油、芥花籽油、橄榄油、玉米油、芝麻油和/或亚麻籽油等；这些碳源可以单独使用或以两种或两种以上的组合使用。

[0100] 在一个优选的实施方式中，所述方法包括使用两种碳源，其中一种是选自油菜、蔬菜、玉米、椰子、橄榄或适合于例如烹饪的任何其它油的饱和油。在一个具体实施方式中，饱和油是2％的芥花籽油。

[0101] 在一个实施方式中，培养基中包括用于微生物的生长因子和微量营养素。当生长的微生物不能生产它们所需的所有维生素时，这是特别优选的。培养基中还可以包括无机营养素，包括诸如铁、锌、铜、锰、钼和/或钴等微量元素。此外，还可以包括维生素、必需氨基酸和微量元素的来源，例如，以面粉或膳食的形式，诸如玉米粉，或以提取物的形式，诸如酵母提取物、马铃薯提取物、牛肉提取物、大豆提取物、香蕉皮提取物等，或以纯化形式。还可以包括氨基酸，诸如例如，对蛋白质的生物合成有用的氨基酸，例如L-丙氨酸。

[0102] 在一个实施方式中，也可以包括无机盐。可用的无机盐可以是磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、硫酸镁、氯化镁、硫酸铁、氯化铁、硫酸锰、氯化锰、硫酸锌、氯化铅、硫酸铜、氯化钙、碳酸钙、氯化钠和/或碳酸钠。这些无机盐可以单独使用或以两种或两种以上的组合使用。

[0103] 在一些实施方式中，用于培养的方法可以进一步包括在培养过程之前和/或培养过程期间在液体培养基中添加附加的酸和/或抗菌剂。抗菌剂或抗生素用于保护培养物免受污染。此外，还可以添加消泡剂，以防止在培养期间产生气体时泡沫的形成和/或积累。

[0104] 混合物的pH应适合于目标微生物。诸如碳酸盐和磷酸盐的缓冲液和pH调节剂可以用于将pH稳定在优选值附近。当金属离子以高浓度存在时，可能需要在液体培养基中使用螯合剂。

[0105] 用于培养微生物和生产微生物副产物的方法和设备可以在分批、准连续或连续的过程中执行。

[0106] 在一个实施方式中，用于培养微生物的方法在约5°至约100℃、优选15至60℃、更优选25至50℃下执行。在进一步的实施方式中，培养可以在恒定温度下连续执行。在另一个实施方式中，培养可能经受变化的温度。

[0107] 在一个实施方式中，在所述方法和培养过程中使用的设备是无菌的。诸如反应器/容器的培养设备可以与消毒单元例如高压灭菌器分离开，但是连接到消毒单元。培养设备也可以具有在开始接种之前原位消毒的消毒单元。空气可以通过本领域已知的方法进行消毒。例如，环境空气可以在被引入容器之前通过至少一个过滤器。在其它实施方式中，培养基可以是巴氏灭菌的，或者任选地，根本不加热，其中可以利用低水活度和低pH来防治细菌生长。

[0108] 在一个实施方式中，本发明进一步提供了一种用于生产微生物代谢物诸如乙醇、乳酸、β-葡聚糖、蛋白质、肽、代谢中间产物、多不饱和脂肪酸和脂类的方法。通过所述方法产生的代谢物含量可以是，例如，至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。

[0109] 发酵液的生物质含量可以是，例如从5g/l至180g/l或更多。在一个实施方式中，液体培养基的固体含量为10g/l至150g/l。

[0110] 由目标微生物产生的微生物生长副产物可以保留在微生物中或分泌到液体培养基中。在另一个实施方式中，用于生产微生物生长副产物的方法可以进一步包括浓缩和纯化目标微生物生长副产物的步骤。在进一步的实施方式中，液体培养基可以含有稳定微生物生长副产物的活性的化合物。

[0111] 在一个实施方式中，在培养完成时(例如，在液体培养基中例如达到期望的细胞密度或指定代谢物的密度时)去除所有的微生物培养组合物。在该批程序中，在收获第一批时开始全新的批次。

[0112] 在另一个实施方式中，在任何一次仅去除发酵产物的一部分。在本实施方式中，具有生存力的细胞的生物质作为新培养批次的接种物保留在容器中。被去除的组合物可以是不含微生物的液体培养基或含有细胞、孢子、菌丝体、分生孢子或其它生殖繁殖体。以这种方式，就产生了准连续系统。

[0113] 有利地，该方法不需要复杂的设备或高能耗。目标微生物可以原位小规模或大规模培养和利用，甚至还可以与培养基混合。类似地，微生物代谢物也可以在需要的场所大量生产。

[0114] 有利地，基于微生物的产品可以在偏远地区生产。在一个实施方式中，基于微生物的产品可以用于人类营养和/或疾病预防和/或治疗。微生物生长设施可以通过利用例如太阳能、风能和/或水力发电等在电网外运行。

[0115] 根据本发明生长的微生物菌株

[0116] 根据本发明的系统和方法生长的微生物可以是，例如，细菌、酵母和/或真菌。这些微生物可以是天然的或遗传修饰的微生物。例如，微生物可以用特定的基因进行转化以表现出特定的特性。所述微生物也可以是期望菌株的突变体。用于制备突变体的程序在微生物学领域中是众所周知的。例如，紫外线和亚硝基胍被广泛用于该目的。

[0117] 在一个实施方式中，微生物是酵母或真菌。适合根据本发明使用的酵母和真菌物种包括假丝酵母属、酿酒酵母属(酿酒酵母、布拉氏酵母、圆酵母)、伊萨酵母属、克鲁维酵母属、毕赤酵母属、威克汉姆酵母属(例如，异常威克汉姆酵母)、球拟酵母(Starmerella)(例如，球拟假丝酵母)、菌根、被孢霉属、须霉属、布莱克斯利、破囊壶菌、腐霉、虫霉属、出芽短梗霉菌、蚜虫拟酵母、韦氏镰刀菌属、曲霉属、木霉属(例如，里氏木霉、哈茨木霉、勾状木霉、绿色木霉)和/或根霉属。

[0118] 在一个实施方式中，酵母是嗜杀酵母。如本文所使用的，“嗜杀酵母”是指以分泌毒性蛋白质或糖蛋白为特征的酵母菌株，该菌株本身对其具有免疫性。由嗜杀酵母分泌的外毒素能够杀死其它酵母、真菌或细菌的菌株。例如，可以由嗜杀酵母防治的微生物包括镰刀菌和其它丝状真菌。根据本发明的嗜杀酵母的实例是可以在食品和发酵工业，例如，啤酒、葡萄酒和面包制作中安全使用的那些；可以用于防治可能污染此类生产过程的其它微生物的那些；可以用于食品保存的生物防治的那些；可以用于治疗人类和植物二者真菌感染的那些；以及可以用于重组DNA技术的那些。此类酵母可以包括但不限于威克汉姆酵母属、毕赤酵母属(例如，异常毕赤酵母、季也蒙毕赤酵母、库德里阿兹威氏毕赤酵母)、汉逊酵母属、酿酒酵母属、孢汉逊酵母属(例如，葡萄有孢汉逊酵母)、玉蜀黍黑粉菌、汉逊德巴利氏酵母属、假丝酵母属、隐球酵母属、克鲁维酵母属、球拟酵母属、黑粉菌属、拟威尔酵母属、接合酵母属(例如，拜氏接合酵母)以及其它等等。

[0119] 在优选的实施方式中，微生物可以选自嗜杀酵母的菌株。在甚至更优选的实施方式中，微生物是异常威克汉姆酵母菌株。

[0120] 异常威克汉姆酵母，也称为异常毕赤酵母和异常汉逊酵母，常与食物和谷物生产有关。异常威克汉姆酵母产生包含外切-β-1,3-葡聚糖酶的杀伤毒素。此外，异常威克汉姆酵母产生能够降低水的表面/界面张力的生物表面活性剂，以及各种其它有用的溶剂、酶和代谢物，诸如植酸酶、乙酸乙酯、乙酸、乳酸、异丙醇、乙醇以及其它等等。

[0121] 在一个实施方式中，微生物菌株选自球拟酵母(Starmerella)进化枝。根据本发明有用的球拟酵母(Starmerella)微生物的培养物、球拟假丝酵母可以从美国模式培养物集存库(ATCC：American Type Culture Collection)，10801 University Blvd.，Manassas，Va.20110-2209 USA获得。保管人已经给保藏物指定登记号为ATCC No.22214。

[0122] 在一个实施方式中，本发明提供了酵母菌株ATCC 22214及其突变体的用途。该菌株是槐糖脂(SLP)生物表面活性剂的有效生产者。

[0123] 在一个实施方式中，微生物是蚜虫拟酵母的菌株。该微生物是甘露糖赤藓糖醇脂(MEL)生物表面活性剂的有效生产者。

[0124] 在一些实施方式中，微生物是细菌，包括革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌。细菌可以是，例如芽孢杆菌属(例如，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、厚壁芽孢杆菌、红土芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、淀粉基面芽孢杆菌)、梭菌属(丁酸梭菌、酪丁酸梭菌、乙酰丁酸梭菌、尼珀梭菌7号梭菌和贝氏梭菌)、固氮菌属(定氮菌、圆褐固氮菌)、假单胞菌(绿针假单胞菌亚种-致黄假单胞菌(克鲁弗)，铜绿假单胞菌)、放射形土壤杆菌、固氮螺旋菌、根瘤菌属、少动鞘氨醇单胞菌、真氧产碱杆菌(富养罗尔斯通氏菌)和/或深红红螺菌。

[0125] 在一个实施方式中，微生物是假单胞菌的非致病性菌株。优选地，该菌株是鼠李糖脂(RLP)生物表面活性剂的生产者。

[0126] 在一个实施方式中，微生物是枯草芽孢杆菌的菌株，其是表面活性肽生物表面活性剂的有效生产者。

[0127] 根据本发明，可以使用其它微生物菌株，包括例如，能够积累大量，例如，糖脂-生物表面活性剂的其它真菌菌株。根据本发明有用的生物表面活性剂包括甘露糖蛋白、β-葡聚糖和其它具有生物乳化和表面/界面张力降低性质的代谢物。

[0128] 基于微生物的产品的制备

[0129] 本发明的一种基于微生物的产品简单地是含有微生物和/或由微生物产生的微生物代谢物和/或任何残余营养素的发酵液。发酵产物可以直接使用而无需提取或纯化。如果需要，可以使用文献中描述的标准提取和/或纯化方法或技术容易地实现提取和纯化。

[0130] 基于微生物的产品中的微生物可以是活性或非活性形式。基于微生物的产品可以在不进一步稳定、保存和储存的情况下使用。有利地，直接使用这些基于微生物的产品保持了微生物的高生存能力，减少了外来物质和不期望的微生物污染的可能性，并且保持了微生物生长的副产物的活性。

[0131] 由微生物生长产生的微生物和/或液体培养基可以从生长容器中去除，并经由例如管道转移用于立即使用。

[0132] 在其它实施方式中，可以将组合物(微生物、液体培养基或微生物和液体培养基)放置在适当尺寸的容器中，考虑到例如预期用途、预期的施用方法、发酵罐的尺寸以及从微生物生长设施到使用位置的任何运输方式。因此，放置基于微生物的组合物的容器可以是，例如，从1加仑至1000加仑或更多。在其它实施方式中，容器是2加仑、5加仑、25加仑或更大。

[0133] 在某些实施方式中，本发明的组合物比例如单独生物表面活性剂具有优势，包括以下一种或多种：高浓度的甘露糖蛋白作为酵母细胞壁的外表面的一部分(甘露糖蛋白是一种能够达到80％的乳化指数的高度有效生物乳化剂)；酵母细胞壁中存在生物聚合物β-葡聚糖(一种乳化剂)；在培养物中存在能够降低表面和界面张力二者的生物表面活性剂；以及存在代谢物(例如，乳酸、乙醇等)。

[0134] 在从生长容器中收获基于微生物的组合物时，可以在收获的产品放入容器和/或管道中(或以其它方式运输以供使用)时添加另外的组分。该添加剂可以是，例如缓冲液、载体、在同一或不同的设施中生产的其它基于微生物的组合物、粘度调节剂、防腐剂、用于微生物生长的营养素、跟踪剂、溶剂、杀生物剂、其它微生物以及具体用于预期用途的其它成分。

[0135] 可以包含在根据本发明的配方中的其它合适的添加剂包括通常用于此类制剂的物质。此类添加剂的实例包括表面活性剂、乳化剂、润滑剂、缓冲剂、溶解度控制剂、pH调节剂、防腐剂、稳定剂和紫外线耐光剂。

[0136] 在一个实施方式中，所述组合物可以进一步由包括有机和氨基酸或其盐的缓冲剂组成。合适的缓冲液包括柠檬酸盐、葡糖酸盐、酒石酸盐、苹果酸盐、乙酸盐、乳酸盐、草酸盐、天冬氨酸盐、丙二酸盐、葡庚糖酸盐、丙酮酸盐、半乳糖酸盐、葡糖二酸盐、亚酒石酸盐、谷氨酸盐、甘氨酸、赖氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、半胱氨酸、精氨酸及其混合物。也可以使用磷酸和亚磷酸或其盐。合成的缓冲液适合使用，但优选使用天然缓冲液，诸如上面列出的有机和氨基酸或其盐。

[0137] 在进一步的实施方式中，pH调节剂包括氢氧化钾、氢氧化铵、碳酸钾或碳酸氢钾、盐酸、硝酸、硫酸或混合物。

[0138] 在一个实施方式中，配方中可以包括诸如作为多元酸的盐，诸如碳酸氢钠或碳酸钠、硫酸钠、磷酸钠、磷酸二氢钠的含水制剂的附加的组分。

[0139] 在一些实施方式中，可以添加附加的组分以提高基于微生物的组合物的有效性及其在烃处理中的用途，例如通过能够更多地从沥青中提取轻质烃馏分诸如轻油和/或焦油馏分。

[0140] 例如，在一个实施方式中，除了由于微生物代谢而已经存在于组合物中的那些之外，所述组合物可以包括添加的纯化的生物表面活性剂或溶剂。在一个实施方式中，可以将离子或半离子液体添加到所述组合物中以提高其有效性。例如，可以向组合物中添加1％、2％、3％、4％、5％或更大的离子液体。离子液体可以用作共溶剂并且可以防止在烃组合物中形成环键，这是烃沉淀的一个原因。

[0141] 有利地，根据本发明，基于微生物的产品可以包括微生物在其中生长的液体培养基。所述产品可以是，例如，至少按重量计，1％、5％、10％、25％、50％、75％或100％的液体培养基。产品中的生物质的量按重量计，可以是例如0％至100％，包括其间的所有百分比。

[0142] 任选地，产品可以在使用之前储存。储存时间优选短。因此，储存时间可以少于60天、45天、30天、20天、15天、10天、7天、5天、3天、2天、1天或12小时。在一个优选的实施方式中，如果产品中存在活细胞，则将产品储存在冷却温度下，诸如例如，低于20℃、15℃、10℃或5℃。另一方面，生物表面活性剂组合物通常可以在环境温度下储存。

[0143] 在一个实施方式中，本发明提供了称为“Star 3”的酵母发酵产物，其可以用于液化例如沉淀和硬化的石蜡、沥青质和树脂废料。经由培养产生槐糖脂的酵母(球拟假丝酵母ATCC 22214)获得Star 3。在30℃培养4天之后的发酵液含有酵母细胞悬浮液和4g/L槐糖脂。

[0144] 在一个实施方式中，本发明提供了一种用于通过向油井施用具有Starmerella酵母微生物和/或其生长产物的组合物来提高油采收效率的方法。在某些实施方式中，所述组合物包括Star 3。

[0145] 在一个实施方式中，本发明提供了一种称为“Star 3+”的酵母发酵产物，其可以用于液化沉淀的和硬化的沥青质和树脂废料，同时提高油井的油采收率。Star 3+是经由在含有必需的碳、氮、矿物质和任选的防止污染细菌生长的抗菌物质的来源的培养基中培养嗜杀酵母异常威克汉姆酵母而获得的。培养物可以用附加的碳源，特别是饱和油生长。在25-30℃和pH约5.0至约5.5培养48-72小时之后收获发酵液。

[0146] 有利地，Star 3和Star 3+不在油和天然气生产地层和/或设备内形成生物膜。

[0147] 有利地，本发明组合物可以用于同时提高油采收率(例如，通过使油井增产)，同时从石油生产设备中去除石蜡、沥青质、垢、生物膜和其它污染物。

[0148] 在一个实施方式中，本发明提供了一种用于通过向油井施用具有嗜杀酵母微生物和/或其生长产物的组合物来提高油采收效率的方法。在某些实施方式中，所述组合物包括Star 3+。

[0149] 在某些优选的实施方式中，所述组合物包括Star 3+、面包酵母和/或酿酒酵母(即，一种或多种酿酒酵母菌株)、酵母提取物、盐、溶剂和生物表面活性剂。

[0150] 根据本发明的生物表面活性剂包括，例如低分子量糖脂(GL)、脂肽(LP)、黄素脂(FL)、磷脂和诸如脂蛋白、脂多糖-蛋白质复合物和多糖-蛋白质-脂肪酸复合物的高分子量聚合物。在一个实施方式中，微生物生物表面活性剂是糖脂，诸如鼠李糖脂(RLP)、槐糖脂(SLP)、海藻糖脂或甘露糖赤藓糖醇脂(MEL)。

[0151] 生物表面活性剂可以以纯化形式添加，或者可以作为微生物生长的结果存在于基于微生物的组合物中。

[0152] 优选地，生物表面活性剂是浓度为约1g/L至10g/L、优选约2至5g/L的槐糖脂。

[0153] 在一些实施方式中，生物表面活性剂也可以是诸如表面活性肽的脂肽和/或鼠李糖脂。表面活性肽可以以不大于0.05g/L的浓度添加。鼠李糖脂可以以不大于0.05g/L的浓度添加。

[0154] 在一些实施方式中，存在生物表面活性剂的混合物。优选地，所述混合物包含槐糖脂和任选地甘露糖赤藓糖醇脂、表面活性肽或鼠李糖脂中的一种或两种。

[0155] 在一些实施方式中，组合物中使用的溶剂中的一种选自无机或有机酒精，包括例如乙醇、丁醇、丙醇和异丙醇。在一个优选的实施方式中，将1至100ml/L、更优选2至50ml/L的量的异丙醇添加到组合物中。

[0156] 在一些实施方式中，所述组合物进一步包括作为溶剂的离子或半离子液体。离子液体可以用作共溶剂并且可以防止在烃组合物中形成环键，这是烃沉淀的一个原因。适用于本发明组合物的示例性离子液体包括但不限于硝酸乙基铵或七水合甘油/硫酸镁。优选地，所述组合物中离子液体的浓度范围为约0.1％至约5％。

[0157] 离子液体完全由离子或阳离子和阴离子的组合组成。许多离子液体以有机盐的形式存在，熔点低于100℃，或者通常甚至低于室温。最常见的离子液体是由有机基阳离子和无机或有机阴离子制备的离子液体。至少一种离子具有离域电荷，并且一种组分是有机的，这防止形成稳定的晶格。例如，离子液体可以适合于用作烷基化和聚合反应以及二聚、低聚乙酰化、复分解和共聚反应中的催化剂和溶剂。离子液体的诸如熔点、粘度和溶解度等性质由有机组分上的取代基和抗衡离子决定。

[0158] 在一些实施方式中，所述组合物进一步包括作为溶剂的氢氧化铵。优选地，氢氧化铵(70％溶液)以约1至50ml/L、更优选3至10ml/L的浓度存在于所述组合物中。

[0159] 在一些实施方式中，所述组合物进一步包括选自磷、镁、钾、葡萄糖和铵的盐和/或矿物盐。优选地，添加1至20g/L、并且更优选2至10g/L的铵盐，例如磷酸铵、磷酸氢二铵、氯化铵或另一种二元或一元盐。

[0160] 在一些实施方式中，所述组合物进一步包括浓度为1至50g/L、优选1至20g/L的酵母提取物。

[0161] 在一些实施方式中，其中存在高比例蜡和垢，例如，所述组合物可以包括面包酵母和/或酿酒酵母(即，酿酒酵母菌株)。优选地，所述组合物中存在的酵母的浓度为0％至1％。

[0162] 在一个实施方式中，本发明提供了一种用于提高油采收率的生化产品。用于以生物化学方式增强油采收的产品可以包括以下各种中的一种或多种：一种或多种生物表面活性剂、氢氧化铵、铵盐和醇溶剂，但不包括微生物。这对于提高低产井的油采收率是特别有用的。

[0163] 用于以生物化学方式增强油采收的产品中使用的生物表面活性剂的共混物可以使用任何数量的组合和比例配制。在某些实施方式中，所述组合物包括SLP、MEL、RLP和/或表面活性肽。

[0164] 在某些实施方式中，生物表面活性剂共混物仅包括浓度为每升组合物约2ml(400-500g/L溶液)的SLP。

[0165] 在一些实施方式中，用于以生物化学方式增强油采收的组合物包括溶剂。溶剂可以是醇，例如乙醇或异丙醇。在具体的实施方式中，溶剂是浓度为1ml/L至5ml/L、优选浓度为约3ml/L的异丙醇。在某些实施方式中，溶剂以25至100g/L、优选30至35g/L的浓度添加。

[0166] 在一些实施方式中，铵盐可以是氯化铵、磷酸铵或磷酸氢二铵。在具体的实施方式中，铵盐是浓度为1至5ml/L、优选约2ml/L的磷酸铵或磷酸氢二铵。在某些实施方式中，铵盐以2至10g/L的浓度添加。

[0167] 在一些实施方式中，用于以生物化学方式增强油采收的组合物包括氢氧化铵。在具体的实施方式中，氢氧化铵的浓度为1ml/L至10ml/L、优选约3ml/L。在一些实施方式中，氢氧化铵是70％的溶液。

[0168] 在一个示例性实施方式中，通过添加100加仑包含微生物及其生长副产物的培养基和100加仑的水和生物表面活性剂溶液来配制基于微生物的产品。生物表面活性剂，优选槐糖脂，以0.005至0.1g/L的浓度存在于最终组合物中。也可以向产品中添加异丙醇(2-50mL/L)和磷酸氢二铵或磷酸铵(2-5g/L)。

[0169] 在提高油采收率的同时去除污染物

[0170] 本发明提供了用于提高石油钻井场所的石油产量的材料和方法。有利地，本发明利用一种处理来同时执行两种提高油采收率的机制。特别地，本发明可以用于通过例如使井的油流增产(stimulate)，同时从油井和油生产设备中去除可能例如阻碍或减缓油流的石蜡、沥青质、垢和其它污染物来提高油采收率。本发明特别适用于竖井，并且也可以用于提高低产井(或生产不足的井)的油采收率。

[0171] 在一个方面，本发明提供了用于施用基于微生物的产品以从例如油管、管道、井、孔、罐、泵和其它设备和材料中去除石蜡、沥青质和其它污染物质的方法、系统和装置。在另一个方面，本发明提供了用于处理含有此类污染物的油的方法和材料。有利地，本发明的使用可以改善和/或提高油井采收率，有助于油井增产，以及恢复产量不足的井甚至死井的健康。

[0172] 本发明是环境友好的，因为与现有操作相比，本发明可以显著减少与重质原油生产相关的温室气体排放，例如，减少50％。这主要是由于经由燃料卡车运输和运送的需求减少，但也是由于处理油所释放的甲烷减少，以及在提取和精炼重油所需的发动机、涡轮机和燃烧式加热器的废气减少。

[0173] 在具体的实施方式中，提供了用于同时提高油井的油采收率同时从油和/或天然气生产或加工设备中去除污染物的方法，其中所述方法包括将本发明的组合物施用于所述井和/或设备。所述方法可以进一步包括为微生物生长施用营养素。

[0174] 在一个实施方式中，所述方法可以进一步包括将槐糖脂(0.005-0.1g/L)、磷酸铵或磷酸氢二铵(2-5g/L)和异丙醇(2-50ml/L)施用于所述井中。

[0175] 如本文所使用的，“施用”组合物或产品是指使其与目标或场所接触，使得所述组合物或产品可以对所述目标或场所有影响。该影响可以归因于例如微生物生长和/或生物表面活性剂、溶剂和/或其它生长副产物的作用。根据本发明的组合物可以用于清洁管道、罐、油管、杆、泵、设备、土壤和/或表面或材料。例如，基于微生物的产品也可以注入到油井和/或与油井相关联的管道、泵、罐等中。

[0176] 存在与油加工设备相关联的许多类型的污染物，诸如油、石蜡、沥青/沥青质、树脂、硫、焦油副产物、生物膜和其它粘性材料。本发明的组合物可以用于去除与采油、传输和加工相关联的任何一种或多种污染物。

[0177] 在一个实施方式中，本发明的组合物可以在例如25至60℃下液化固体石蜡。在一些实施方式中，本发明还可以将沥青质、沥青和树脂液化成更有价值和更有用的组分，诸如较轻的馏分和/或气油馏分，而不将原油降解成甲烷或其它不期望的气体。这可以例如在一夜之间，即，在十二小时或更短时间内实现。例如，沥青质和树脂可以升级成易燃可溶的形式，具有优于其不易燃固体状态的优点。

[0178] 在某些实施方式中，本发明可以用于分散沉淀的石蜡、沥青质和/或其它污染物质，从而允许从原油和设备中更容易和更便宜地去除这些污染物。

[0179] 在一个示例性实施方式中，石蜡和/或沥青质分散可以通过在油管与套管之间的环形空间中施用约200-600加仑的处理物(treatment)来实现，在所述环形空间中该处理物可以流过泵并进入油管中。该处理可以在少于24小时的关井时间内产生效果。优选地，不需要关井时间。

[0180] 在另一个示例性实施方式中，除了石蜡和/或沥青质分散之外，还可以实现进一步的使井增产，即产量增加。例如，在施用石蜡和/或沥青质分散处理之后，可以将15至1,000BBLS体积的本发明处理物施用到油管与套管之间的环形空间中，在所述环形空间中该处理物然后可以置换到地层中。地层孔隙度、渗透率和厚度可以决定所用处理物的体积。在大约3天的关闭时间之后，粘度和界面张力降低，从而导致更大幅度的采收率增加。

[0181] 有利地，本发明可以在操作链的所有阶段中施用，包括勘探和生产(E&P)运营商(例如，陆上和海上井筒、流动管线和罐)、中游(例如，管道、油轮、运输、储灌)，以及在炼油厂(例如，热交换器、熔炉、蒸馏塔、炼焦器、加氢裂化装置)。

[0182] 在一个实施方式中，本发明可以用于防止石蜡和沥青质沉淀和/或沉积发生。沉淀物的分散或溶解降低了沉积在石油和天然气设备上或在其中的油中可用的污染物的浓度。因此，本发明允许延迟或完全消除与去除沉淀物和沉积物有关的预防性维护的必要性，以及更换或修理设备部件的需要。

[0183] 在一个具体实施方式中，本发明可以用于在精炼操作中分散沥青质沉淀物。在原油的加工或升级期间，高温和真空条件会导致结焦、结垢和催化剂失活。为了减少例如切断发生沉淀的管道和/或交换器管束的巨大费用。优先沥青质沉淀的其它领域包括热交换器、熔炉、蒸馏塔、炼焦器、加氢裂化装置等。

[0184] 在一个实施方式中，本发明可以用于处理重油以改善石油的一种或多种特征。例如，该组合物可以施用于含有重质原油的地层，从而降低重油的粘度。有利地，本发明可以减少和/或消除对蒸汽注入和其它热、化学和机械方法提取重油的需求和相关联的成本。进一步减少或消除对稀释剂(例如，轻质或精制原油)和水套的需求，以帮助使重质原油运移通过管道。更进一步，随着重油粘度的降低，由于对油罐卡车和储罐的需求减少并且管道运输的使用变得更加可行，因此油的运输不那么复杂和/或成本高。

[0185] 此外，所述组合物可以施用于含有不期望浓度的硫化氢的油层。在一个实施方式中，所述方法可以用于抑制或消除硫酸盐还原细菌，减少硫化氢的产生和微生物诱导腐蚀(MIC：Microbial Induced Corrosion)，以及将酸味油转化为甜味油(或甚至保存甜味油)。

[0186] 所述组合物可以进一步施用于例如，储罐和运输罐、油轮、船舶、卡车、管线和流动管线中，用于石蜡污泥和结垢的分散，而不需要机械清洁溶液或有毒溶剂。本发明提供了清洁罐的方法，所述方法可以在几天内，例如，少于一周的时间内有效地分散污泥和石蜡积聚。

[0187] 在一个实施方式中，提供了清洁储罐或运输罐的方法，其中，将空气或甲烷在压力下注入到罐中，然后注入本发明基于微生物的组合物。此外，所述方法可以进一步包括在用本发明组合物处理之后将任何废水泵送到处理厂。优选地，将空气或甲烷注入到罐中以允许大约10分钟的搅动。

[0188] 用于去除石蜡、沥青质和其它污染物、分散油中的沥青质和石蜡沉淀物以及降低油和天然气中粘度和硫化氢的方法，可以与将本发明组合物施用到石油加工设备的表面和/或通过所述设备的油中的方法作为一种组合的工艺一起实现。换句话说，可以在处理原油的同时清洁设备。

[0189] 根据本发明可以清洁和净化的天然气和油加工设备包括与天然气和油采收、传输、运输和加工相关联的所有类型和种类的设备。这包括例如气井和油井套管、泵、杆、管道、管线、罐等。预期本发明组合物可以与所有此类设备一起使用。

[0190] 在某些实施方式中，在本发明的方法中使用的组合物含有有效清洁设备和/或提供有效处理以抑制固体积聚的量的成分。有多种方式可以使用根据本发明的组合物来实施去除或防止气井和油井以及设备中污染物积聚的方法。

[0191] 除了清洁井和相关联的设备之外，通常还期望通过套管中的穿孔将组合物引入到周围地层中。可以通过施用的压力迫使组合物进入到周围地层中，或者如果允许组合物凝结在套管的底部，则该组合物可以在没有附加的压力的情况下渗入到地层中。该组合物渗透地层，溶解地层中的堵塞物，以提供更高效的油气采收。

[0192] 在一个实施方式中，一种清洁和维持工作井(包括周围地层)的方法，包括向井的套管侧(背线)浇注或注入组合物并使其与已经在井中的流体混合的步骤。当存在足够的流体时，组合物然后可以任选地通过例如泵循环24-72小时，优选48-72小时。例如，在循环之前，可以将该组合物凝结8至24小时。凝结时间、循环时间和剂量取决于预期存在的石蜡、沥青质、生物膜、垢和/或其它污染物的量，以及井的深度和尺寸。基本初始剂量可以是但不限于20加仑组合物并且为了保持一个清洁的(clear)结构，每口井定期至少约5加仑组合物，例如，每两周一次、每月一次、每两个月一次。

[0193] 在附加的实施方式中，本发明的组合物可以直接施用于设备。例如，在将杆和套管放入到气井和/或油井中之前，可以将这些部件喷洒或浸泡在组合物中。部件可以浸入到装有该组合物的罐中，以防止污染物的腐蚀和积聚。

[0194] 可以将组合物借助于注入泵引入到离岸气井或油井中，以减少井套管和传输管线中的污染物，特别是石蜡。除了与陆地油井相关联的问题之外，离岸井还具有海洋或海水表现为海洋底部与平台之间的管线和内容物的冷却剂的进一步的问题。因此，离岸井具有石蜡积聚的特别问题。为了处理管线，例如，1-500加仑至1000桶、10,000桶或更多的组合物，可以以例如每分钟1至20加仑、或者每分钟1至20桶的注入速率施用于组合物。

[0195] 本发明的处理物可以在一系列不同的地质构造中是有效的，如图21所示。例如，本发明可以用于深度约7000英尺或更深的地层、和浅约1500英尺或更浅的地层。此外，本发明可以用于具有一定范围的孔隙率和/或渗透率的地层中，例如约0.1％至约20％或更多。本发明还可以用于具有宽范围的温度、pH和盐度的地层中。

[0196] 在要求保护的本发明的方法中使用的基于微生物的产品可以含有有效清洁井、地层和设备的量的成分，以在其表面上提供有效的涂覆层，以防止进一步积聚污染物、垢和腐蚀，和/或将原油的粘度降低到期望的水平。

[0197] 基于微生物的产品可以与促进基于微生物的产品粘附到待处理表面的组合物一起施用。粘附促进物质可以是基于微生物的产品的组分，或者它可以与基于微生物的产品同时或相继施用。粘附促进剂可以包括有机或无机颗粒、诸如钙、镁、磷酸盐和钠、铁的离子、被代谢成乙酰辅酶A、乙酰磷酸和乙酸盐的碳源。

[0198] 可以根据需要添加高达例如，50wt.％或更多的添加剂，用于特定应用，诸如改变VOC水平、增加混合物的渗透性、降低混合物的粘度、作为混合物中溶剂不溶物的偶合剂以及为亲油和亲水土壤提供溶剂。

[0199] 合适的添加剂包括萜烯、萜烯醇、C8-C14醇酯共混物、二醇、乙二醇醚、酸酯、二酸酯、石油烃、氨基酸、烷醇胺和胺、优选C4-C6脂肪族二元酸酯的甲基或异丁基酯和N-甲基-2-吡咯烷酮。

[0200] 萜烯的实例包括d-柠檬烯和α和β-蒎烯和萜烯醇，包括萜品醇。C8-C14醇酯共混物包括来自埃克森化工(Exxon Chemical)的EXXATE 900、1000、1200；二醇包括丙二醇、二丙二醇和三丙二醇；和乙二醇醚包括二丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇正丁基醚、乙二醇单丁醚和二乙二醇单丁醚。酸酯包括油酸甲酯和亚油酸甲酯，以及二酸酯包括戊二酸、己二酸和琥珀酸的甲基或丁基二酯。石油烃包括AROMATIC 100、AROMATIC 150ISOPAR M和ISOPAR K。

[0201] 诸如吗啉、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、1,3-丙二胺、2-氨基-1,3-丙二醇和3-氨基丙醇等胺以及诸如三乙醇胺、二乙醇胺、2-氨基甲基丙醇和单乙醇胺等烷醇胺充当污染物的分散剂并使脂肪酸和油溶解。氨基酸提供单乙醇胺的无毒替代品并充当金属螯合剂。C4-C6脂肪族二元酸酯的甲基或异丁酯和N-甲基-2-吡咯烷酮也是有用的。

[0202] 可以使用通常在清洁组合物中使用的其它添加剂，包括水软化剂、螯合剂、缓蚀剂和抗氧化剂，这些添加剂以有效进行其预期功能的量添加。这些添加剂及其量完全在本领域的技术范围内。合适的水软化剂包括线性磷酸盐、苯乙烯-马来酸共聚物和聚丙烯酸酯。合适的螯合剂包括1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、1-苯基-3-异庚基-1,3-丙二酮和2-羟基-5-壬基苯乙酮肟。缓蚀剂的实例包括2-氨基甲基丙醇、二乙基乙醇胺苯并三唑
(diethylethanolamine benzotraizole)和甲基苯并三唑。适用于本发明的抗氧化剂包括(BHT)2,6-二叔丁基对甲酚、(BHA)2,6-二叔丁基对苯甲醚、伊士曼(Eastman)抑制剂OA BM-草酰双(苄叉酰肼)和伊士曼DTBMA 2,5-二叔丁基对苯二酚。

[0203] 所有添加剂的闪点应大于100°F、优选大于150°F、并且更优选195°F TCC，以获得大于200°F的最终产品闪点。

[0204] 基于微生物的产品在生物修复中的应用

[0205] 在一个实施方式中，本发明的组合物和方法可以用于土壤、表面、水或受烃污染的其它场所的生物修复。

[0206] 本发明的实施方式包括受污染固体、土壤和水(地面和表面)的原位和非原位二者生物修复方法，其中原位技术被定义为以最小的干扰施用于例如在该场所的土壤和地下水的技术。非原位技术是施用于例如已经经由例如挖掘(土壤)或泵送(水)等方式从该场所移除的土壤和地下水的技术。

[0207] 由于成本较低，对环境的干扰较少，原位技术通常是最理想的选择。原位处理可能受到例如土壤的可以有效处理的深度的限制。在许多土壤中，对于理想的生物修复速率，有效的氧扩散延伸到土壤中仅几厘米到约30厘米的范围。

[0208] 在本发明的一些实施方式中，原位技术涉及将本发明的修复组合物机械地摊铺在受污染的表面上。这可以使用标准摊铺机(spreader)或喷洒器装置执行。在一些实施方式中，单个摊铺步骤可以完成施用过程，其中所有的组分都包括在单一配方中。在使用两部分或多部分配方的其它实施方式中，可以使用多个摊铺步骤。在一个实施方式中，可以使用机械作用将所述生物修复组合物摩擦、刷涂或加工到待清洁的表面或地面，以使所述生物修复组合物加工到所述表面的孔或颗粒中和/或使所述生物修复组合物摊铺在受污染区域周围。在更进一步的实施方式中，当施用于固体表面时，修复组合物的施用可以随后施用液体，例如水。可以使用本领域普通技术人员已知的标准方法将水作为喷雾施用。也可以使用其它液体润湿剂和润湿配方。

[0209] 可以在本发明的一些实施方式中使用的原位技术的进一步的实例包括生物通风、生物降解、生物喷射和生物强化。生物通风涉及通过井向污染场所供应空气和营养素。在本发明的一些实施方式中，加压空气可以用作气动载气，以将本发明的基于微生物的修复组合物运输到地下污染区，诸如供水和含水层。

[0210] 原位生物降解可以进一步涉及循环水溶液通过受污染的土壤来供应氧气和营养素，从而刺激天然存在的细菌以降解污染物。本发明的一些实施方式包括在施用本发明的固体或液体生物修复组合物之后，用于地下水处理的含水营养素和氧气或其它电子受体的渗透。

[0211] 原位生物喷射通常涉及在地下水位以下的压力下注入空气以增加地下水氧浓度并提高本发明的微生物或天然存在的细菌对污染物的生物降解速率。生物喷射增加了饱和区中的混合，从而增加了土壤与地下水之间的接触。安装小直径空气注入点的简易性和低成本使得系统的设计和构造具有相当大的灵活性。在本发明的一些实施方式中，生物喷射方法的加压空气可以充当载气，以将本发明的粉末和/或液体修复组合物气动输送到地下水源，例如含水层。

[0212] 非原位技术通常涉及从地面挖掘或去除受污染的土壤。可以在本发明的一些实施方式中使用的非原位生物修复技术的实例包括土地耕作、堆肥、生物堆和生物反应器。

[0213] 非原位土地耕作是一种将受污染的土壤挖掘并摊铺在准备好的床上，并且定期耕作，直到污染物被降解的技术。除了施用本发明的组合物之外，该方法还可以用于刺激本土生物降解微生物并促进其对污染物的好氧降解。一般来说，该实践仅限于处理表面10-35厘米的土壤。在本发明的一些实施方式中，本发明的修复组合物可以在至少一种应用中施用于制备的床，然后进行定期耕作。该组合物可以补充本土微生物，可能导致污染物的更快和更彻底的修复。

[0214] 非原位堆肥是一种涉及将受污染的土壤与无害有机改良剂(诸如粪肥或农业废料)相组合的技术。这些有机材料的存在支持了丰富的微生物种群和堆肥的高温特性的发展。类似于上述的土地耕作实例，在本发明的一些实施方式中，本发明的组合物可以与堆肥方法组合，以创建更有效和更快速的受污染场所的生物修复。

[0215] 非原位生物堆是土地耕作和堆肥的混合体。本质上，工程细胞被构造为充气堆肥堆。通常用于处理石油烃表面污染，生物堆是可以通过浸出和挥发控制污染物的物理损失的土地耕作的精制版本。生物堆为本土好氧和厌氧微生物提供了有利的环境。本发明非常适合于使用生物堆补充和改进污染物的生物修复。

[0216] 包括淤浆反应器或含水反应器的生物反应器用于从受污染的羽流中泵出的受污染的土壤和水的非原位处理。反应器中的生物修复涉及通过工程控制系统(engineered containment system)处理受污染的固体材料(土壤、沉积物、污泥)或水。淤浆生物反应器可以被定义为一种用于创建三相(固体、液体和气体)混合条件的安全壳和设备(containment vessel and apparatus)，以提高作为能够降解目标污染物的受污染的土壤和生物质(通常是本土微生物)的水淤浆的土壤边界和水溶性污染物的生物修复速率。一般来说，生物反应器系统中的生物降解的速率和程度大于原位或固相系统中的生物降解的速率和程度，因为所包含的环境更易于管理，因此更具可控性和可预测性。在本发明的一些实施方式中，本发明公开的组合物用于提高生物反应器中污染物分解反应的效率和反应速率。

[0217] 在一个实施方式中，本发明的微生物组合物分散在受油污染的土壤中，同时被支撑在载体上。载体可以由能够在其上相对温和地保留微生物的材料制成，从而使由此增殖的微生物易于释放。载体优选是便宜的，并且可以作为如此施用的微生物的营养源，特别是可以逐渐释放的营养源。优选的可生物降解的载体材料包括玉米壳、糖工业废料或任何农业废料。载体的含水量通常为按重量计1％至99％、优选按重量计5％至90％、更优选按重量计10％至85％。当载体的含水量太低时，微生物存活是困难的。另一方面，当载体的含水量太高时，所得载体表现出使其本身难以处理的劣化的物理强度。

[0218] 还可以将增强微生物的生长和生物表面活性剂的生产的物质添加到基于微生物的产品和/或处理场所。这些物质包括但不限于油、甘油、糖或其它营养素。例如，可以将支持产生生物表面活性剂的微生物的生长的碳基质添加到该组合物或目标区域。产生生物表面活性剂的生物可以在基质上生长，就地产生生物表面活性剂并防治线虫。

[0219] 碳基质可以包括但不限于有机碳源，诸如包括用于煎炸油的天然或合成油；脂肪；脂质；蜡(天然或石蜡)；脂肪酸，诸如月桂酸；肉豆蔻等；脂肪酸醇，诸如月桂醇；脂肪酸与甘油的两亲性酯，诸如甘油单月桂酸酯；脂肪酸的二醇酯，诸如聚乙烯单硬脂酸酯；脂肪酸胺，诸如月桂胺；脂肪酸酰胺；己烷；甘油；葡萄糖等。优选使用水不溶性碳基质以促进生物表面活性剂的生产。

[0220] 虽然没有必要，但优选用足够量的特定生物表面活性剂加标或修饰碳基质，以启动乳化过程，并抑制或减少产生生物表面活性剂的生物的其它竞争生物的生长。

[0221] 在一个实施方式中，所述组合物包括生物表面活性剂。该组合物优选地含有活性组分，诸如生物表面活性剂，其浓度为按重量计0.01至90％(wt％)、优选0.1至50wt％、更优选0.1至20wt％。

[0222] 在另一个实施方式中，所述组合物包括包含SLP和MEL的生物表面活性剂的混合物。该组合物优选地含有活性组分，SLP和MEL的混合物，其浓度为按重量计0.01至90％(wt％)、优选0.1至50wt％、并且更优选0.1至20wt％。生物表面活性剂的混合物还可以包括其它糖脂生物表面活性剂，诸如RLP；以及脂肽，诸如表面活性肽。

[0223] 有利地，天然生物表面活性剂能够抑制竞争生物的生长并促进特定的产生生物表面活性剂的生物的生长。

[0224] 基于微生物的产品的本地生产

[0225] 在本发明的某些实施方式中，微生物生长设施以期望的规模生产新鲜的、高密度的微生物和/或目标微生物生长副产物。微生物生长设施可能位于施用场所处或在施用场所附近。该设施以分批、准连续或连续培养的方式生产高密度的基于微生物的组合物。

[0226] 本发明的微生物生长设施可以位于将使用基于微生物的产品的位置(例如，采油、钻井、采矿、废料处理、停放、修复或水产养殖设施)。例如，微生物生长设施距离使用位置可能小于300、250、200、150、100、75、50、25、15、10、5、3或1英里。

[0227] 因为基于微生物的产品可以在本地产生，而不依赖于常规微生物生产的微生物稳定、保存、储存和运输过程，所以可以产生更高密度的活微生物、孢子、菌丝体、分生孢子或其它微生物繁殖体，因此，需要较小体积的基于微生物的产品用于现场应用，或者在必要时允许更高密度的微生物应用以实现期望的功效。这允许使系统有效的缩小的生物反应器(例如，较小的发酵罐、较小的起始材料供应、营养素、pH控制剂和消泡剂)。基于微生物的产品的本地生成还有助于在产品中包含生长液体培养基。液体培养基可以含有在发酵期间产生的特别适合本地使用的试剂。

[0228] 本地生产的高密度、强健的微生物培养物在该领域中比那些经历了营养细胞稳定、已经形成孢子或已在供应链中停留一段时间的微生物培养物更有效。与其中细胞、孢子、菌丝体、分生孢子和/或其它微生物繁殖体已经与发酵生长培养基中存在的代谢物和营养素分离开的传统产品相比，本发明的基于微生物的产品是特别有利的。缩短的运输时间使新批次的微生物和/或其代谢物能够在当地需求所需的时间和体积下生产和交付。

[0229] 本发明的微生物生长设施产生新鲜的基于微生物的组合物，其包含微生物本身、微生物代谢物和/或其中生长微生物的液体培养基的其它组分。如果需要，所述组合物可以具有高密度的营养细胞或营养细胞、生殖孢子、分生孢子、菌丝体和/或其它微生物繁殖体的混合物。有利地，组合物可以定制，以在指定的位置使用。在一个实施方式中，微生物生长设施位于将使用基于微生物的产品的场所或在将使用基于微生物的产品的场所附近。

[0230] 有利地，这些微生物生长设施提供了解决当前问题的解决方案，该问题依赖于由于上游加工延迟、供应链瓶颈、不当储存以及其它意外事件妨碍及时交付和应用例如，有生存力的高的细胞和/或繁殖体计数产物以及其中微生物最初生长的相关液体培养基和代谢物，而使产品质量受到损害的遥远工业规模的生产商。

[0231] 有利地，在优选的实施方式中，本发明的系统利用天然存在的本地微生物及其代谢副产物的能量来提高油采收、传输和/或精制。

[0232] 各个容器的培养时间可以是例如1至7天或更长。培养产物可以以多种不同方式中的任何一种收获。

[0233] 由于基于微生物的产品是在施用场所的现场或附近生成的，不需要常规生产的稳定、保存、长期储存和广泛运输过程，因此可以生产更高密度的活微生物，从而需要在现场施用中使用更小体积的基于微生物的产品。这允许缩小的生物反应器(例如，较小的发酵罐、较小的起始材料供应、营养素、pH控制剂和消泡剂等)；没有理由稳定细胞或将它们从其培养液中分离出来；并有利于产品的可运输性。

[0234] 微生物生长设施通过其定制基于微生物的产品的能力提供制造多功能性，以提高与目的地地理的协同作用。

[0235] 例如，在24小时发酵内的本地生产和交付结果是纯的、高细胞密度组合物和显著更低的运输成本。鉴于在开发更有效和更强大的微生物接种剂方面取得快速发展前景，消费者将从这种快速交付基于微生物的产品的能力中获益良多。

[0236] 本地微生物可以基于例如耐盐性、在高温下生长的能力以及使用本文所描述的序列的遗传鉴定来鉴定。

[0237] 在一个实施方式中，根据本发明的组合物是通过从小(例如，实验室环境)到大(例如，工业环境)规模的培养过程获得的。这些培养过程包括但不限于浸没培养/发酵、表面培养、固态发酵(SSF)及其组合。

[0238] 进一步定义

[0239] 与“包括(including)”或“含有(containing)”同义的过渡术语“包含(comprising)”是包含性的或开放性的，并且不排除附加的、未列举的要素或方法步骤。相比之下，过渡短语“由......组成(consisting of)”排除了权利要求中未指定的任何要素、步骤或成分。过渡短语“基本上由......组成(consisting essentially of)”将权利要求的范围限制于指定的材料或步骤“以及那些对所要求保护的发明的基本和新颖特征(一个或多个)没有产生实质影响的材料或步骤”。

[0240] 除非特别说明或从上下文中显而易见，否则如本文所使用的，术语“或”理解为包括在内。除非特别说明或从上下文中显而易见，否则如本文所使用的，术语“一个(a,an)”和“所述(the)”应理解为单数或复数。

[0241] 除非特别说明或从上下文中显而易见，否则如本文所使用的，术语“大约”应理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差范围内。大约可以理解为在规定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％的范围内。除非上下文另有明确规定，否则本文中提供的所有数值均由术语“大约”修饰。

[0242] 本文中对变量的任何定义中的化学基团列表的叙述包括将该变量定义为任何单个基团或所列基团的组合。本文中对变量或方面的实施方式的叙述包括该实施方式作为任何单个实施方式或与任何其它实施方式或其部分组合。

[0243] 本文所引用的所有参考文献均通过引用整体并入本文。

[0244] 实施例

[0245] 实施例1-使用STAR 3+液化沉淀的沥青质

[0246] 使用本发明的Star 3+处理物液化炼油厂的完全沉淀和硬化的沥青质。如图1-6所示，比较了Star 3+(500ml)、4g/L纯化的SLP和离子液体的溶液相对于在摇瓶中液化100g沥青质沉淀物的能力。如图7所示，还将Star 3处理物的有效性与Star 3+的有效性进行了比较。

[0247] 如图8所示，烧瓶经受5小时的摇动，然后测定沥青质沉淀的量。

[0248] 实施例2-用于发酵生物乳化酵母的实例方案

[0249] 包含两个碳源的营养培养基用于培养例如威克汉姆酵母属、毕赤酵母属和/或球拟酵母(Starmerella)进化枝的酵母。第一碳源是浓度为20至50g/L的糖，诸如右旋糖或葡萄糖。第二碳源是浓度为50至100g/L的疏水碳源，诸如纯化的芥花籽油或植物油。

[0250] 还添加了诸如尿素或铵盐的氮源，以及镁、磷酸盐和钾源。

[0251] 发酵发生1至5天。可以获得的酵母的最终浓度为约5亿至25亿CFU/mL。

[0252] 实施例3-在110L反应器中发酵用于槐糖酯(SLP)生产的球拟假丝酵母

[0253] 使用由PLC操作的带有水过滤、温度控制单元和板上鼓风机的便携式、气升式全封闭反应器。当生长用于SLP生产的球拟假丝酵母时，该反应器的工作容积为90L。

[0254] 在优选的实施方式中，用于SLP生产的营养素是葡萄糖、尿素、酵母提取物、芥花籽油、硫酸镁和磷酸钾。

[0255] 反应器接种在烧瓶中生长的8升液体培养物。在25℃下并且pH为3.5时，SLP生产的培养周期的持续时间为7-8天，每天进行两次取样。

[0256] SLP的最终浓度为约工作容积的10％，在这种情况下，大约9L产品，每升含有300-400克SLP。

[0257] 实施例4-在450L反应器中发酵用于SLP生产的异常威克汉姆酵母

[0258] 使用由PLC操作的带有水过滤、温度控制单元和用于充分通风的鼓风机的可移动气升式反应器。该过程可以作为分批培养过程进行。当生长用于SLP生产的威克汉姆酵母属或毕赤酵母属时，该反应器的工作容积为400L。

[0259] 在优选的实施方式中，用于SLP生产的营养素是葡萄糖、尿素、酵母提取物、芥花籽油、硫酸镁和磷酸钾。

[0260] 该反应器的接种需要至多工作容积的5％液体种子培养物。在25℃下并且pH为3.5时，培养周期的持续时间为7天，每天进行两次取样。

[0261] SLP的最终浓度为约工作容积的20-25％，在这种情况下，大于90L的产品形式。

[0262] 实施例5-在900L反应器中发酵用于细胞和单细胞蛋白生产的异常威克汉姆酵母[0263] 使用便携式反应器，该反应器分为两个由中央气升运行的罐，以帮助同时混合两个罐。当生长用于细胞生产的威克汉姆酵母属和/或毕赤酵母属时，该反应器的工作容积为600L。

[0264] 在优选的实施方式中，用于细胞生产的营养素是葡萄糖或烘焙糖、尿素、酵母提取物、硫酸镁和磷酸钾。

[0265] 反应器接种2％的种子培养物。发酵持续48-72小时，无pH稳定，并且温度为26至32℃。

[0266] 细胞的最终浓度将为每升湿重100g。湿生物质浓度可以达到每周期90千克，蛋白质浓度高达45千克。

[0267] 实施例6-在2000L反应器中发酵用于细胞和单细胞蛋白生产的异常威克汉姆酵母[0268] 使用便携式反应器，该反应器分为两个配有用于它们之间的质量交换的两个环的方形罐。当生长用于细胞生产的异常威克汉姆酵母时，该反应器的工作容积为750L。

[0269] 在一个优选的实施方式中，用于细胞生产的营养素是葡萄糖或烘焙糖、尿素、酵母提取物、硫酸镁和磷酸钾。

[0270] 反应器接种2％的种子培养物。发酵持续48-72小时，无pH稳定，并且温度为26至32℃。

[0271] 细胞的最终浓度将为每升湿重100g。湿生物质浓度可以达到每周期200千克，蛋白质浓度高达100千克。

[0272] 实施例7-在便携式14L反应器中发酵用于SLP生产的球拟假丝酵母

[0273] 该反应器是带有空气喷布器和叶轮的可高压灭菌的夹套玻璃容器。它配备有溶解氧、pH、温度和泡沫的探针；它具有一个带有彩色触摸屏界面、内置泵、气体流量控制器和pH/DO泡沫/液位控制器的集成控制站。反应器的工作容积为10升。

[0274] 营养培养基含有葡萄糖、酵母提取物、尿素和植物油。接种物可以是占总培养物量的约5-10％的1至2日龄的球拟假丝酵母培养物。培养持续时间和现成产品收集持续5-14天。最终SLP产量可以达到每周期1-2千克。

[0275] 实施例8-在便携式14L反应器中发酵用于甘露糖赤藓糖醇脂(MEL)生产的蚜虫拟酵母

[0276] 该反应器是带有空气喷布器和拉什顿叶轮(Rushton impeller)的蒸汽可高压灭菌的夹套玻璃容器。它配备有DO、pH、温度和泡沫的探针。它具有一个带彩色触摸屏界面、内置泵、气体流量控制器和pH/DO泡沫/液位控制器的集成控制站。反应器的工作容积为10升。

[0277] 营养培养基组成：硝酸钠、磷酸钾、硫酸镁、酵母提取物和植物油。接种物可以是占总培养物量的约5-10％的1至2日龄的蚜虫拟酵母培养物。培养持续时间和样品采集发生在9-15天。最终的MEL产量可以达到800-1000克。