CN1349587A - 减少注入井和回收井结垢的方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种方法和装置,其中,利用烷烃的细菌被用来减少注入井(90,91)和回收井(80)结垢。防止了将会堵塞所述井(90,91,80)的结垢物质(例如细菌和金属氧化物的组合)在所述井(90,91,80)上沉积。在一个优选的实施方案中,将丁烷基质和含氧的气体注入井入口或出口(84)附近而刺激有效地减少或消除井(80)的污垢的、利用丁烷的细菌的生长。

Description

减少注入井和回收井结垢的方法和装置

            对相关申请的相互参考

本申请是1999年3月24日提交的美国专利申请系列No.09/275,320的部分继续，后者又是1996年12月17日提交的美国专利申请系列No.08/767,750(现在是美国专利No.5,888,396)的部分继续，将它们并入本文作参考。

                     本发明的领域

本发明涉及注入井和回收井的防污，更具体地说，涉及应用利用烷烃的细菌减少或消除注入井和回收井结垢的方法和装置。

                     背景知识

很多不同类的注入井和回收井被广泛应用。通常的注入井被用于供水，地下水控制，溶液采矿，废物处理，地热能和增大油产量。通常的回收井被用于地下水控制、吸取和处理，城市供水，生活用水的供应以及油品工业和地热工业。

注入井和回收井的结垢是全世界的重大问题。化学结垢和生物结垢是降低井的特性和最终损坏井的主要原因。包含细菌和金属氧化物的物质积聚并堵塞井。铁和锰在井滤网上结垢是供水井和生产井的全球性问题。此外，金属污垢是大多数废水处理厂普遍存在的问题。例如，当地下水中存在足够的铁和/或锰时，敞口井中普遍出现铁细菌和锰细菌。这样的细菌通过下列方式堵塞井：酶促催化金属的氧化，利用能量促进丝状淀渣的生长，以及在淀渣中积聚大量金属氢氧化物(例如氢氧化铁)。例如，细菌可能通过将亚铁离子氧化成铁离子而获得它们的能量，然后，它们作为水合氢氧化铁沉积在它们的粘液包层上或粘液包层内。铁细菌产生粘性物质(它具有凝胶的稠度)的积聚。此外，它们使溶解的铁和锰沉淀。生长的细菌和沉淀的矿物质产生双重作用。铁的沉淀和细菌的迅速生长产生大团的物质，它们迅速阻塞围绕井眼的沉积物的网孔。铁细菌的爆发性生长速度能使井仅仅在数月内就报废。

其它形式的铁细菌通过非酶促方式引起铁的沉淀。这些细菌通过这样的机制促进沉淀，例如：提高pH；通过藻类的光合作用改变水的氧化还原电势；以及释放螯合的铁。某些形式的铁细菌能在缺氧条件下将铁还原成亚铁态。

一种减少到达生产井滤网的铁积垢物质的量的常规方法(被称为Vyredox系统)应用一系列环绕生产井的注入井。将充氧水注入井中而氧化溶液中的铁并促进铁细菌的生长，于是到达生产井的铁很少。

在很多井中，不能在积垢铁到达生产井之前除去它。在这些情况下，将苛性化学品加到井中而清除生物污垢和生产井滤网上的污垢。这些习惯做法成本高、费时，而且要求生产井脱线，所以中断操作。此外，化学品和其毒性烟雾可能对将它们注入生产井的技术人员引起严重的损伤。

常用来控制铁细菌的其它方法有：加热、炸药、超声处理、辐射和缺氧阻塞。

尽管作出了上述努力，但仍需要有效减少或消除各类注入井和回收井结垢的方法。鉴于上述情况、并且为了弥补现有技术的其它不足而开发了本发明。

                       本发明摘要

按本发明，提供了对井的入口和出口防污的方法和装置。应用烷烃(例如丁烷)基质与氧结合而刺激井的入口和/或出口附近微生物的生长。本烷烃/氧注入法是一种简单而成本低的处理方法，它通过氧化溶解的金属浓缩物以及从生产途径和供应途径固定它们来抑制和防止井口和其它工业应用场合的金属污垢。

本发明一方面提供了一种减少井结垢的方法。该方法包括如下步骤：刺激井附近利用烷烃的细菌的生长，以及用利用烷烃的细菌减少井上的污垢物质沉积。

本发明另一方面提供了一种减少井结垢的方法。该方法包括如下步骤：将至少一种烷烃和氧引到井的易结垢区，从而刺激利用烷烃的细菌(它们减少井上的污垢物质沉积)的生长。

本发明又一方面提供了一种减少井结垢的装置。该装置包括：丁烷基质源，含氧气体源，以及至少一个注入器，注入器与丁烷基质源和含氧气体源有流通，它的远端位于易结垢的井的至少一部分附近。

从下列描述将更明白本发明的这些和其它方面。

                  对图的简要描述

图1是阐释就地丁烷注入系统的示意图，该系统可被用来按本发明的实施方案减少或消除注入井或回收井的污垢。

图2是阐释就地空气注入系统的示意图，该系统可被用来按本发明的实施方案减少或消除注入井或回收井的污垢。

图3是部分示意图，它阐释了可被用来按本发明的实施方案减少或消除注入井或回收井的污垢的丁烷注入井。

图4是部分示意图，它阐释了可被用来按本发明的实施方案减少或消除注入井或回收井的污垢的空气注入井。

图5是一幅平面图，它关于就地用生物除污系统处理被1，1，1-TCA污染的有害废物场所，而且它示出了按本发明的实施方案减少回收井结垢。

图6是一幅图5中所示的场所的平面图，它阐述了按本发明的实施方案的丁烷影响区。

图7是一幅图5中所示的场所的平面图，它阐述了按本发明的实施方案的溶解氧影响区。

图8是一幅示意图，它阐释了回收井和邻近的按本发明实施方案减少回收井结垢的烷烃/氧注入井。

图9是一幅示意图，它阐释了回收井和邻近的按本发明实施方案的烷烃/氧注入井。

图10是一幅示意图，它阐释了回收井，加压流体注入井，以及按本发明实施方案减少回收井和加压流体井结垢的烷烃/氧注入井。

图11是一幅平面示意图，它关于油回收井，水注入井，以及按本发明实施方案减少油回收井和水注入井结垢的丁烷/空气注入井。

                对优选实施方案的详细描述

本发明涉及减少或消除注入井和回收井的污垢的方法和装置。将烷烃基质和含氧气体注入井的场所而刺激微生物(它们的作用是减少或除去井入口和/或出口处的污垢)的生长。

按本发明，将烷烃用来刺激有效地减少或消除注入井和回收井的污垢的、利用烷烃的细菌的生长。合适的烷烃基质包括：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及其混合物。例如，天然气可被用作烷烃来源。具有较高水溶性的烷烃及其混合物是很多用途所优选的。优选地，在17℃下，烷烃在水中的溶解度大于约5ml/100ml水，更优选大于约10ml/100ml水。丁烷是用于本发明的特别优选的烷烃。丁烷可呈丁烷基质的形式提供。

本文应用的术语“丁烷基质”包括液体和气体，其中，存在刺激利用丁烷的细菌大量生长的足量丁烷。丁烷优选是丁烷基质的最普遍的化合物(基于重量百分数)，通常占丁烷基质的至少约10wt％。丁烷基质的其它成分可包括任何合适的化合物，包括惰性气体和/或其它烷烃(例如甲烷、乙烷和丙烷)。优选地，丁烷基质优选包含至少约50wt％的丁烷。更优选地，丁烷基质包含至少约90wt％的丁烷。在一个具体实施方案中，丁烷基质包含至少约99wt％的正丁烷。丁烷可能含直链化合物(正丁烷)和/或支链化合物。虽然本文主要描述了丁烷基质的应用，但是应懂得，其它烷烃(单独用或组合用)的应用也属于本发明的范围。

本文应用的术语“含氧气体”表示包含氧的气体，它们包括纯氧以及氧与其它气体的混合物。例如，含氧气体可以包括空气，纯氧或者与惰性气体(例如氦、氩、氮、一氧化碳等)掺合的氧。

本文应用的术语“井”表示可在操作中经受结垢的任何注入结构或回收结构。通常的注入井被用于供水，地下水控制，溶液采矿，废物处理，地热能和增大油产量。通常的回收井被用于地下水控制、吸取和处理，城市供水，生活用水的供应以及油品工业和地热工业。

本文应用的术语“结垢”表示结垢物质在井的至少一部分上的沉积。结垢能导致由于例如铁细菌和锰细菌的生长使井堵塞和损坏，包括氧化物和氢氧化物沉积以及由铁细菌和锰细菌的活动引起的结垢。

术语“结垢物质”表示包括细菌和金属氧化物(包括氢氧化物)的物质。结垢物质的金属成分包括，例如铁、锰、铅、砷、镍、汞、钼、镉、铜、铬、银、锌和钾。作为结垢物质的形成的一个具体实例，铁细菌[例如泉发菌属(Crenothrix)、纤发菌属(Leptothrix)、嘉利翁氏菌属(Gallionella)、细枝发菌属(Clonothrix)和假单胞菌属(Pseudomonas)]能将溶解的铁变成不溶的三价铁，它接着沉积在细菌细胞的包覆层。该包覆层产生最终堵塞井滤网缝隙的凝胶样的淀渣。

可由铁细菌和锰细菌以及它们沉积在井滤网上形成的积垢引起井滤网结垢的现象。当由于例如微生物活动、压力减小、pH波动以及其它化学变化和物理变化而改变铁和锰的溶解度时，就引起结垢。下列反应式描述了逐渐导致井滤网积垢的化学变化和溶解度变化。

氢氧化亚铁(Fe(OH)₂)的溶解度小于20mg/l(ppm)。

氢氧化铁(4Fe(OH)₃)的溶解度小于0.01mg/l。

铁和锰的氢氧化物的进一步氧化导致水化氧化物的形成。溶液中的亚铁能与氧反应而生成氧化铁。

可溶性锰以与铁相似的方式变成不溶性的。

可按本发明应用的方法包括，应用土著利用烷烃的微生物和/或将非土著利用烷烃的微生物注入井处理区。优选的是，通过添加丁烷基质、含氧气体和任选的细菌营养物(可能限于详尽研究中的体系)而刺激土著微生物大量繁殖。合适的细菌营养物包括含氮化合物和含磷化合物。例如，细菌营养物可包含氨、硝酸盐、氯化铵和正磷酸钠盐及其组合物。

图1简要阐述了一个就地丁烷注入系统，其中，可按本发明的实施方案大为减少注入井和回收井的污垢。丁烷注入系统被安置在存放了一个丁烷钢瓶12的棚10中。丁烷钢瓶12处于秤13(它被用来测定钢瓶12中盛有的丁烷量)上。钢瓶12与双孔阀14连通。棚10中还存放了一个氦钢瓶16。通过调节器18和闸门阀20将氦钢瓶16与双孔阀14连接。一个止回阀22位于来自丁烷钢瓶12的单管线和通向电磁阀24和25的两条支线之间。一个数字式定时器26控制电磁阀24，而另一个数字式定时器27则控制电磁阀25。闸门阀28和29分别位于电磁阀24和25的下游。闸门阀28与丁烷注入井管线30连通。闸门阀29与另一条丁烷注入井管线31连通。在数字式定时器26和27与电源34(例如GFCI插座(120 VAC))之间连接一个功率重调装置32。

通过图1中所示的就地丁烷注入系统控制从钢瓶12流过丁烷注入井管线30和31的丁烷基质的流动。丁烷基质至注入井管线30和31的流动可以是恒定的或脉冲的。在一个实施方案中，以要求的间隔对管线30和31定期提供丁烷基质。例如，每小时可从0.01秒到数分钟以任意合适的流速供应丁烷脉冲。

图2简要阐述了一个就地空气注入系统，其中，可按本发明的实施方案大为减少注入井和回收井的污垢。空气注入系统被安置在棚10中。空气压缩机40供应空气通过系统压力计41至闸门阀42和43。一个流量计44位于闸门阀42的下游，而另一个流量计45则位于闸门阀43的下游。通过保险丝底盘切断系统46将空气压缩机40连接到电源47(例如220伏AC电源)上。将一个稀释阀48连接到系统压力计与闸门阀42和43之间的管线上。将稀释阀48与通风管49连接。将一条空气注入井管线50与闸门阀42连通，而将另一条空气注入井管线51与闸门阀43连通。闸门阀42和43被用来平衡流到空气注入井管线50和51中每一个的空气。

通过图2中所示的就地空气注入系统控制从压缩机40流过空气注入井管线50和51的空气流。流到注入井管线50和51的空气流或其它类别的含氧气体的流动可以是恒定的或脉冲的。可以要求的间隔对管线50和51定期提供含氧气体。例如，每小时可从0.1秒到50分钟以任意合适的流速供应空气。

图3阐述了可按本发明的实施方案用来防止结垢的丁烷注入井60。通过位于最后一级62下方距离D处的横向管61将图1中所示的丁烷井注入管线30连接到丁烷注入井60。距离D优选至少是3英尺。通过弯头63将横向管61与纵向管64连接。纵向管64可具有任意合适的直径和长度。例如，纵向管64可包含一条1英寸外径、长度为约1～约100或500英尺或更长的铁管。将一个接头66连接到纵向管64的末端。例如接头66可以是1英寸×1¼英寸异径接头。通过接头66将井尖端68与纵向管64的末端连接。井尖端68可以是任意合适的结构，它适当地允许丁烷在处理场所中分散。例如，井尖端68可包含一条外径为1¼英寸、长度为2英尺的有缝不锈钢管。通过井尖端68将从丁烷注入井管线30输送到丁烷注入井60的丁烷引入处理场所的所要求部位。

图4阐述了可按本发明的实施方案用来防止结垢的空气注入井70。将图2中所示的空气注入井管线50与空气注入井70的横向管71连接。横向管71位于最后一级62下方距离D处，它优选至少是3英尺。一个T字接头73将横向管71连接到纵向管74。例如，T字接头73可具有2英寸×2英寸×2英寸的外部尺寸。纵向管74可具有任意合适的直径和长度。例如，纵向管74可包含一条2英寸外径、长度为约1～约100或500英尺或更长的PVC管，这取决于空气注入井70所要求的深度。用一个接头75将纵向管74的远端连接到井滤网76。接头75可以例如包含一个2英寸×2英寸的管接头。井滤网76可以是任意合适的结构，它适当地允许空气或其它含氧气体在处理区中分散。例如，井滤网76可包含一条内径为2英寸、长度为2英尺的有缝PVC管。通过井滤网46将从空气注入井管线50输送到空气注入井70的空气或另一种含氧气体在受污染场所的所要求部位分散。将一个具有盖78的路基盒77与T字接头73连接，以便保护井70的顶部并允许为了取样而进入井70。此外，如果需要的话，路基盒77允许手工或自动添加非土著细菌和/或细菌营养物(例如含氮化合物和含磷化合物)至井70中。

虽然图3和4中所示的丁烷注入井60和空气注入井70彼此是独立的，但丁烷和空气可通过相同的注入井供应。虽然图1和2中示出了两条丁烷注入井管线30和31以及两条空气注入井管线50和51，但是可应用单一的管线或任意合适数量的多条注入井管线。此外，可通过任意合适的歧管系统将管线连接到丁烷注入井和空气注入井。

如下实施例阐述了本发明的各方面，但不能认为是限制本发明的范围。

在马萨诸塞的公害废物场所进行了地下研究。图5示出了所述场所的平面图。研究表明，土壤中存在高浓度的氯化挥发性有机化合物(VOCs)，地下水中则浓度更高。进一步估测表明，浅含水地带中存在氯化VOCs。所述场所的土壤和地下水具有高浓度的1，1，1-TCA，溶解相浓度高达900mg/l。倘若所述场所存在所述程度的VOC污染，认为土方挖掘和处理不是可接受的除污选择。当初在所述场所安装了一个常规地下水泵和应用标准空气洗涤和粒状活性炭技术的处理(GP&T)系统。该系统包括三个回收井，它们在地下研究中遇到的最高VOC浓度附近浅含水地带被屏蔽。定期地下水质监测表明，地下水泵和处理系统对浅含水地带的地下水具有有限的影响，而且位于污染源附近的特定检测井的1，1，1-TCA浓度保持在高于约150,000ppb的水平。在致力于促进在场所处鉴定的VOC烟流(plume)的除污过程中，安装了就地生物除污系统。

在图5中所示的有害废物场所进行了十八个月就地现场示范。应用如图1～4中示出的本发明的气体输送系统将丁烷注入地下。通过自动检测仪每天进行对易消散的丁烷排出物的监测。以导致地下水中、毛细管边缘和渗流区中充分微生物氧化的速率往地下用脉冲注入丁烷气体。生物处理开始后不久，位于生物处理区中的单一监测井内1，1，1-TCA的总溶解相浓度是150,000ppb，处理开始后八个月为2,500ppb，而生物处理开始后十四个月则为580ppb。该技术的中试显示了，氯离子和二氧化碳浓度和细胞密度(地下水中)比丁烷生物刺激区中的基本值增大几个数量级。

丁烷的蒸汽压通常是约16psi。随着环境温度降到40°F，丁烷钢瓶中的压力降到真空状态(负值)。因此，设计了这样的注入系统，即，在热和冷的极端条件下也应当操作，有效而安全地将丁烷注入地下的靶区。这是通过用氦进料经双孔阀对丁烷钢瓶加压而实现的。氦保持丁烷钢瓶内的恒定压力(例如，50psi)。丁烷钢瓶中的内部插管确保氦仅仅将液态丁烷推出槽。也可将丁烷钢瓶加热到足够的温度而从钢瓶供应气态丁烷。

系统对电的需要是120-V输出以操作两个数字式定时器(NEMA-4和防爆)与调节VOC-影响区内共代谢丁烷基质的引入的两个电磁阀(NEMA-4和防爆)。应用氦压气装置在50psi下每小时从120磅钢瓶注入液态丁烷0.5秒，每天共注入约24立方英尺。通过五马力旋转叶片空气压缩机(220-V)以空气形式提供氧。该系统部件(包括空气压缩机、丁烷钢瓶和氦钢瓶、注入系统定时器和阀、以及辅助设备)都处于图1和2中所示的储存棚中。所述储存棚装备了爆炸下限(LEL)监控器。

应用空杆螺旋钻钻机安装两个如图3所示的丁烷注入井，插入地下约20英尺深。丁烷注入井包括10英寸外径的黑铁管，装配了2英尺有缝不锈钢井尖端，从地表层推入淤泥层以上的深度。周围放置洁净的沙子至井尖端顶部以上两英尺处，应用混凝土导管浇注灌浆填缝料而在地表面形成沙堆的顶部，于是将井孔密封并防止表面经由井环形区的短路。

每个丁烷注入井被设计为每天向地下输入两磅液态丁烷。利用氦作为推进气体以每小时0.5秒脉冲注入丁烷(每天共注入约24ft³丁烷)。

通过数字式定时器/时间间隔计(NEMA-4和防爆)控制每口井的丁烷注入。在GFCI电路上操作两个定时器。数字式定时器正常操作关闭了为可燃气体和液体的操作设计的电磁阀(每口井一个)(NEMA-4和防爆)。定时器被设计成每小时开启电磁阀0.5秒以调节VOC-影响区内共代谢丁烷基质的引入。两个电磁阀都是在GFCI电路上操作的。

在丁烷注入系统中装备了自动流动传感器，如果在系统内任何地方检测到突然释放丁烷气体超过2秒，所述传感器就停止对电磁定时器的动力供应。断电的电磁阀回到正常的关闭位置。

应用空杆螺旋钻钻机安装两个如图4所示的空气注入井至约20英尺深。空气注入井装配了两英寸内径的计划(schedule)40 PVC有缝井滤网(两英尺长)。在井滤网周围环形区堆放过滤用的沙子至高于滤网/井管界面约两英尺。将所述两英尺井滤网装在紧邻丁烷注入井的淤泥层以上的深度，堆放沙子至高于屏蔽区段顶部两英尺，并且在地表面浇注灌浆填缝料而形成沙堆的顶部。应用混凝土导管在环形区构筑地基。在每口井的地表面用水泥注入防渗的路基盒。

在每口空气注入井安装了压力计来监测每口井测试点的注入压力。安装了空气压缩机以小于一个爆发压力(breakout pressure)对每口井输送5～10cfm以便将VOC挥发减到最少。

现场的定期监测包括：就地测定溶解氧、二氧化碳和应用比色法测定氯离子浓度。应用便携式气相色谱仪定量分析溶解的丁烷浓度。进行系列稀释和平板接种计数地下水中的活细胞数。在中试研究期间，每天进行易消散的丁烷发射的监控，在野外研究中未注意到渗漏到环境空气中或其它潜在的感受器的迹象。在合乎标准的实验室参照EPA法8260对从现场监测井采集的地下水质样品分析VOCs。

在上述现场野外研究之前，现场的溶解铁引起回收井和监测井滤网结垢。这样的铁垢是大多数供水井和生产井的常见问题。现场地下水中溶解铁的浓度最初是约55～60ppm。然而，操作十八个月之后，丁烷注入井的井滤网上未显示结垢的迹象。此外，在以前需要经常处理而清洁铁沉积物的现场的浅回收井，在执行丁烷注入方案后不再堵塞了。由于进行了本研究，所以，结垢(例如溶解金属的沉积)不再是丁烷生物处理区现场的问题。丁烷注入井周围的溶解铁浓度降到2～5ppm。

表1中的数据归纳了在野外研究的现场获得的分析数据。监测井IND-1、IND-2和IND-3都处于生物处理区内。监测井RIZ-21S作为丁烷生物处理区外的对比井。应用Chemetrics滴定池、比色分析进行铁浓度的分析测定。

          表1

监测井场所	丁烷注入前的铁浓度	丁烷注入8个月后的铁浓度
			IND-1	55ppm	2.0ppm
IND-2	58ppm	3.5ppm
			IND-3	57ppm	5.0ppm
RIZ-21S	55ppm	50ppm

虽然不想受任何特定的理论的束缚，丁烷氧化可能不但将氯化溶剂共代谢，还可用于氧化否则将促进结垢的金属。本发明的丁烷注入是一个简单而成本低的处理系统，该系统通过例如氧化溶解的金属浓缩物和从生产途径和供应途径固定它们而抑制或防止井口和其它工业用途中的金属结垢。

在本发明的一个实施方案中，  如美国专利申请系列No.09/275,320中公开的对三氯乙烷(TCE)和trichbroethane(TCA)污染物生物除污的就地注入井可按本发明的方法和装置防止结垢。发现了，在降解污染物(例如低分子量卤代脂肪烃，包括TCE和TCA)方面特别有效的利用丁烷的细菌可被用来减少或消除注入井和回收井的结垢。按本发明的一个实施方案，相同的就地注入井既可用于对污染物生物除污和减少就地注入井本身的污垢，还可减少处理区中其它注入和/或回收井的污垢。也可对生物除污和防污提供不同的注入井。

本系统还可用来防止消除甲基叔丁基醚(MTBE)污染物的就地注入井(如美国专利申请系列No.09/275,840中公开的，将它并入本文作参考)结垢。

本系统还可用来防止消除聚氯化联苯(PCB)污染物的就地注入井(如美国专利申请系列No.09/275,324中公开的，将它并入本文作参考)结垢。

此外，本系统还可用来防止消除石油污染物的就地注入井(如美国专利申请系列No.09/275,381中公开的，将它并入本文作参考)结垢。

图8图示阐释了本发明的一个实施方案的防污系统。回收井80从表面82延伸到入口远端84。回收的液体86从回收井80的远端84迁移通过表面82。表面82可能是，例如，地表面或水表面(例如海洋、湖泊等)。回收的流体86可呈液体、气体、流化固体等的形式。例如，回收的液体86可能是地下水、废水、油、油和水的混合物等。

如图8中所示，为了减少回收井80的入口端84结垢，配置了烷烃/氧注入井90和91。注入井90包括出口远端94，而注入井91则包括出口远端95。注入流体96迁移通过注入井90，而注入流体97则迁移通过注入井91。注入流体96和97可以各自包含按本发明的一个实施方案的烷烃混合物和含氧气体。注入流体96也可以是烷烃基质，而注入流体97则可以是含氧气体，反之亦然。烷烃基质和/或含氧气体通过注入井90的流动可以是连续的或断续的(例如脉冲的)。从注入井90和91的出口端94和95供应的烷烃基质和含氧气体刺激回收井80的入口端84周围区中利用烷烃的细菌的生长，从而减少井的结垢。例如，如果回收的流体86是地下水，经由注入井90和91注入丁烷基质和含氧气体可被用来减少结垢物质在回收井80的入口端84上沉积。

图9图示阐释了本发明的另一个实施方案的回收井的处理。回收井100从表面102延伸到入口远端104。表面102可能是，例如，地表面或水表面(例如海洋、湖泊等)。回收的流体106(例如油、地下水、油和水的混合物等)通过回收井100从入口端104迁移。烷烃/氧注入井110位于回收井100的附近。注入井110包括出口端114，烷烃/氧流体116流经它。流体116优选包含丁烷基质和含氧气体。丁烷基质和含氧气体可作为混合物通过注入井110提供，或者分别提供。丁烷基质和/或含氧气体通过注入井110的流动可以是连续的或断续的(例如脉冲的)。作为一个具体实例，回收井100可以是一个油回收井，井口位于它的远端104。在该情况下，在回收井100的远端104附近注入烷烃/氧流体116(例如丁烷基质和含氧气体)以便减少油井口的结垢。

图10图示阐释了本发明的另一个烷烃/氧处理系统。回收井120从表面122延伸到入口远端124。表面122可能是，例如，地表面或水表面(例如海洋、湖泊等)。回收的流体126通过回收井120从入口端124迁移。加压流体注入井130从表面122延伸到出口远端134，它位于回收井120的入口端124附近。加压流体136流经注入井130。加压流体136可以包括液体和/或气体，例如水、海水、空气、天然气等。虽然图10中所示的加压流体注入井130从表面122延伸，但还可应用液下泵(未示出)对回收井120的入口端124周围的区供应加压流体136(例如海水)。

如图10中所示，为了减少回收井120的入口端124结垢，配置了烷烃/氧注入井140。虽然图10中示出了一个单独的烷烃/氧注入井140，但是可应用多个注入井。注入井140包括出口远端144，它位于回收井120的入口端124附近。烷烃/氧流体146迁移通过注入井140。烷烃/氧流体146优选包含丁烷基质和含氧气体。丁烷基质和含氧气体可作为混合物通过注入井140提供，或者分别提供。丁烷基质和/或含氧气体通过注入井140的流动可以是连续的或断续的(例如脉冲的)。按本发明，烷烃/氧流体146刺激回收井20的入口端24和加压流体注入井130的出口端134周围区中利用烷烃的细菌的生长。这类利用烷烃的细菌(例如利用丁烷的细菌)有效地减少回收井120和加压流体注入井130的结垢。

按本发明的一个实施方案，图10中图示阐释的系统可被用来减少油回收井的结垢。在很多石油钻探操作中，将海水泵送到油回收井入口端附近的区。在这样的石油回收操作过程中，石油回收井入口端会结垢。此外，海水注入系统的出口端也会结垢。通过在石油井口附近配置至少一个烷烃/氧注入井，就可能大为减少石油回收井入口端和加压海水注入井的出口端的结垢。结果，将显著增大石油生产率。

防污技术的一个主要用途是石油工业。美国油井的大部分目前是二次回收，即，石油不再在自然压力和能量下上流入回收井。是天然气的能量和/或油的高压下产生的盐水的能量供给使地下的油进入回收井或生产井所需的能量。目前，石油生产包括通过加压泵送作用或人工吸取方法回收油和盐水。盐水与回收的油分离后通过一系列注入井被再注入含油的岩层。再注入的盐水还有助于将地下残余的油推向回收井或在回收井聚集，然后通过加压泵送作用将它泵送回到地面。

当再注入水时，在注入井滤网上观察到污垢增多，可能是由于铁和锰氧化细菌的生长以及相关的氧化物和氢氧化物积垢的缘故。

图11是描绘减少盐水注入井和油回收井处观察到的污垢的方法的平面图。如果在注入井和回收井周围的关键位置安装一系列丁烷和空气注入井，丁烷氧化细菌的作用增强储油层内和盐水中的铁和锰的氧化。由于丁烷在任何气态烃中具有最高的溶解度，所以，丁烷富集通过增大基质利用率而增强微生物活性。通过氧化所述金属，通过储油层输送到回收井、然后被泵送到地面的溶解金属浓度更低。通过逐渐降低回收盐水中铁和锰的浓度，注入井和回收井滤网上的污垢将随时间消失。

本发明优选的实施方案应用的利用丁烷的细菌优选产生加氧酶而且能代谢丁烷。有效的酶可包括胞外酶、胞内酶和联胞酶。利用丁烷的细菌通常产生丁烷单加氧酶和/或丁烷双加氧酶。

所述利用丁烷的细菌可包括革兰氏阴性的和革兰氏阳性的需氧杆菌和球菌，兼性厌氧革兰氏阴性杆菌，非光合的、非产孢的(non-fruiting)滑行细菌和不规则的无芽孢革兰氏阳性杆菌。

就包括革兰氏阴性需氧杆菌和球菌的假单胞菌科(Pseudomonadaceae)来说，下列属的种可能是合适的：假单胞菌属；贪噬菌属(Variovorax)；金黄杆菌属(Chryseobacterium)；丛毛单胞菌属(Comamonas)；食酸菌属(Acidovorax)；寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)；鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)；黄单胞菌属(Xanthomonas)；弗拉特氏菌属(Frateuria)；动胶菌属(Zoogloea)；产碱菌属(Alcaligenes)；黄杆菌属(Flavobacterium)；德克斯氏菌属(Derxia)；俊片菌属(Lampropedia)；布鲁氏菌属(Brucella)；黄色杆菌属(Xanthobacter)；栖热菌属(Thermus)；热微菌属(Thermomicrobium)；盐单胞菌属(Halomonas)；交替单胞菌属(Alteromonas)；蛇形菌属(Serpens)；紫色杆菌属(Janthinobacterium)；博德特氏菌属(Bordetella)；副球菌属(Paracoccus)；拜叶林氏克菌属(Beijerinckia)；以及弗朗西丝氏菌属(Francisella)。

就包括革兰氏阳性真细菌类(Eubacteria)和放线菌(Actinomycetes)的放线菌诺卡氏菌(Nocardioform Actinomycetes)科来说，下列属可能是合适的：诺卡氏菌属(Nocardia)；红球菌属(Rhodococcus)；戈登氏菌属(Gordona)；类诺卡氏菌属(Nocardioides)；糖多孢菌属(Saccharopolyspora)；小多孢菌属(Micropolyspora)；原小单胞菌属(Promicromonospora)；间孢囊菌属(Intrasporangium)；假诺卡氏菌属(Pseudonocardia)；以及厄氏菌属(Oerskovia)。

就包括革兰氏阳性球菌的微球菌科(Micrococcaceae)来说，下列属可能是合适的：微球菌属(Micrococcus)；口腔球菌属(Stomatococcus)；动性球菌属(Planococcus)；葡萄球菌属(Staphylococcus)；气球菌属(Aerococcus)；消化球菌属(Peptococcus)；消化链球菌属(Peptostreptococcus)；粪球菌属(Coprococcus)；孪生球菌属(Gemella)；片球菌属(Pediococcus)；明串珠菌属(Leuconostoc)；瘤胃球菌属(Ruminococcus)；八叠球菌属(Sarcina)；以及链球菌属(Streptococcus)。

就包括兼性厌氧革兰氏阴性杆菌的弧菌科(Vibrionaceae)来说，下列属可能是合适的：气单胞菌属(Aeromonas) ；发光杆菌属(Photobacterium)；弧菌属(Vibrio)；邻单胞菌属(Plesiomonas)；发酵单胞菌属(Zymomonas)；色杆菌属(Chromobacterium)；肉杆菌属(Cardiobacterium)；鞘杆菌属(Calymmatobacterium)；链杆菌属(Streptobacillus)；艾肯氏菌属(Eikenella)；以及加德纳氏菌属(Gardnerella)。

就包括革兰氏阴性需氧杆菌和球菌的根瘤菌科(Rhizobiaceae)来说，下列属可能是合适的：叶杆菌属(Phyllobacterium)；根瘤菌属(Rhizobium)；慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)；以及土壤杆菌属(Agrobacterium)。

就包括非光合的、滑行细菌、非产孢的噬纤维菌科(Cytophagaceae)来说，下列属可能是合适的：噬纤维菌属(Cytophaga)；屈挠杆菌属(Flexibacter)；腐败螺旋菌属(Saprospira)；柔发菌属(Flexithrix)；滑柱菌属(Herpetosiphon)；二氧化碳噬纤维菌属(Capnocytophaga)；以及生孢噬纤维菌属(Sporocytophaga)。

就包括不规则无芽孢的革兰氏阳性杆菌的棒状杆菌(Corynebacterium)科来说，下列属可能是合适的：金杆菌属(Aureobacterium)；壤霉菌属(Agromyces)；蛛菌属(Arachnia)；罗氏菌属(Rothia)；醋酸杆菌属(Acetobacterium)；放线菌属(Actinomyces)；节杆菌属(Arthrobactera)；隐秘杆菌属(Arcanobacterium)；毛螺菌属(Lachnospira)；丙酸杆菌属(Propionibacterium)；真杆菌属(Eubacterium)；丁酸弧菌属(Butyrivibria)；短杆菌属(Brevibacterium)；双歧杆菌属(Bifidobacterium)；微杆菌属(Microbacterium)；乳酪杆菌属(Caseobacter)；以及热厌氧杆菌属(Thermoanaerobacter)。

应用了下列分离技术来获得各种利用甲烷、利用丙烷和利用丁烷的细菌的纯培养物和混合培养物。应用了富集操作为给定的生长基质增加细菌种群。每周转移从经受富集的各种场所收集的土壤样品达一年。下文描述了用于富集的方法和原料。

用不锈钢手用螺旋钻在一到二英尺的深度收集土壤样品。将土壤样品储存在专用玻璃容器内，用无菌去离子水/蒸馏水浸湿而运送到实验室。变更取样场地时用三份Alconox皂/蒸馏水漂洗手用螺旋钻。用作接种体的土壤样品是从表2中归纳的场所采集的。

             表2

样品号/基质	样品场所
		1/土壤	填筑池
2/土壤	#2燃料油渗入的土壤
		3/土壤	填筑池
4/土壤	汽油和废油渗入的土壤
		5/土壤	浅淡水塘
6/土壤	盐土沼泽
		7/土壤	工业污水流出口
8/土壤	#2燃料油渗入的土壤

用液体培养基每周转移培养物达一年而增大利用甲烷、利用丙烷和利用丁烷的细菌的相对数量。所述液体培养基是从下列化学品制备的无机盐培养基(MSM)：

MgSO₄-7H₂O       1.0g；

CaCl₂             0.2g；

NH₄Cl             0.5g；

FeCl₃-6H₂O      4.0mg；

痕量元素溶液       0.5ml；以及

蒸馏水             900ml。

痕量元素溶液(它为细菌生长提供微量营养物)是从下列组分制备的：

ZnCl₂                  5.0mg；

MnCl₂-4H₂O            3.0mg；

H₃BO₄                 30.0mg；

NiCl₂-6H₂O            2.0mg；

(NH₄)₆Mo₇O₂₄-4H₂O 2.25mg；以及

蒸馏水                  1000ml

在高压灭菌(121℃20min)之前，用20.0ml含3.6g Na₂HPO₄和1.4g KH₂PO₄于100ml蒸馏水中的磷酸盐缓冲液将MSM的pH调节到6.8。对MSM和缓冲液高压灭菌后，当培养基温度达到60℃时，往MSM中添加另一份2.0ml缓冲液。添加溶于100ml蒸馏水的4.0mg酪蛋白氨基酸和4.0mg酵母(Difco)而完成MSM混合物的混合。在添加到MSM之前，通过0.2微米滤器(Gelman)的真空过滤将所述营养液过滤灭菌。

在第一次富集转移之前，对来自表2中归纳的八个取样地点的接种体进行一系列预处理。前两次预处理是对用作接种体的原始土壤原料进行的。对于每周转移过程中作为MSM的替换液进行最后两次处理。预处理包括下列步骤：(1)30％乙醇饱和液漂洗，接着用无菌磷酸盐缓冲液漂洗(乙醇)；(2)60℃水浴15分钟(加热)；(3)未处理(不处理)；(4)含10％氯化钠水溶液(10％NaCl)的MSM；以及(5)pH为2.0(pH2)的MSM。应用第(4)和(5)次处理试图确定能利用烃作为生长基质的极限嗜盐菌和嗜酸菌。

对每个样品系列的第一次富集转移是在含20ml MSM和1.0g接种体的72ml血清瓶(Wheaton)中进行的。随后用无菌塑料注射器(B&D)进行培养物转移(5.0ml)。用红橡皮塞盖住瓶子并用铝卷边密封(Wheaton)。将每个样品都进行无菌操作，并将全部玻璃器皿、原料和供料都通过高压灭菌处理灭菌。表3归纳了富集转移方案和每个血清瓶的液面上空间内被置换的甲烷或丙烷的浓度，应用专用气密注射器(Hamilton)进行所述置换，用Fisher Scientific惰性取样阀(开/关操纵杆)来控制每次转移之间从针尖损耗的气体。

             表3

样品号	预处理	食物源	样品ID
				1	乙醇	甲烷	1EM
1	加热	甲烷	1HM
				1	未处理	甲烷	1NM
1	10％ NaCl	甲烷	1SM
				1	pH2.0	甲烷	1AM
1	乙醇	丙烷	1EP
				1	加热	丙烷	1HP
1	未处理	丙烷	1NP
				1	10％ NaCl	丙烷	1SP
1	pH2.0	丙烷	1AP

可从下列反应式推导甲烷、丙烷和丁烷的矿化所需氧的量。

        CH₄+2O₂＝CO₂+2H₂O                2∶1

        C₃H₈+5O₂＝3CO₂+4H₂O             5∶1

        C₄H₁₀+6.5O₂＝4CO₂+5H₂O          6.5∶1

表3归纳了关于1号样品制备的整组富集转移物。第一个样品系列不包括丁烷处理。其余七个样品是按相同方式制备的，此外，还包含丁烷处理系列，如表4～10中所示。每个样品系列都保持一个对比样(只含无菌MSM的血清瓶)。

本文描述的全部烃气体都是研究级的(Scott Specialty Gases)。以27％(vol/vol)的浓度添加甲烷，以10％的浓度添加丙烷和以6％(vol/vol)的浓度添加丁烷。头六个月富集转移后，浓度降到13％(甲烷)和9％(丙烷)。丁烷的浓度保持相同(在6％)。

                     表4

样品号	预处理	食物源	样品ID
				2	乙醇	甲烷	2EM
2	加热	甲烷	2HM
				2	未处理	甲烷	2NM
2	10％ NaCl	甲烷	2SM
				2	pH2.0	甲烷	2AM
2	乙醇	丙烷	2EP
				2	加热	丙烷	2HP
2	未处理	丙烷	2NP
				2	10％ NaCl	丙烷	2SP
2	pH2.0	丙烷	2AP
				2	乙醇	丁烷	2EB
2	加热	丁烷	2HB
				2	未处理	丁烷	2NB
2	10％ NaCl	丁烷	2SB
				2	pH2.0	丁烷	2AB

            表5

样品号	预处理	食物源	样品ID
				3	乙醇	甲烷	3EM
3	加热	甲烷	3HM
				3	未处理	甲烷	3NM
3	10％ NaCl	甲烷	3SM
				3	pH2.0	甲烷	3AM
3	乙醇	丙烷	3EP
				3	加热	丙烷	3HP
3	未处理	丙烷	3NP
				3	10％ NaCl	丙烷	3SP
3	pH2.0	丙烷	3AP
				3	乙醇	丁烷	3EB
3	加热	丁烷	3HB
				3	未处理	丁烷	3NB
3	10％ NaCl	丁烷	3SB
				3	pH2.0	丁烷	3AB

             表6

样品号	预处理	食物源	样品ID
				4	乙醇	甲烷	4EM
4	加热	甲烷	4HM
				4	未处理	甲烷	4NM
4	10％ NaCl	甲烷	4SM
				4	pH2.0	甲烷	4AM
4	乙醇	丙烷	4EP
				4	加热	丙烷	4HP
4	未处理	丙烷	4NP
				4	10％ NaCl	丙烷	4SP
4	pH2.0	丙烷	4AP
				4	乙醇	丁烷	4EB
4	加热	丁烷	4HB
				4	未处理	丁烷	4NB
4	10％ NaCl	丁烷	4SB
				4	pH2.0	丁烷	4AB

            表7

样品号	预处理	食物源	样品ID
				5	乙醇	甲烷	5EM
5	加热	甲烷	5HM
				5	未处理	甲烷	5NM
5	10％ NaCl	甲烷	5SM
				5	pH2.0	甲烷	5AM
5	乙醇	丙烷	5EP
				5	加热	丙烷	5HP
5	未处理	丙烷	5NP
				5	10％ NaCl	丙烷	5SP
5	pH2.0	丙烷	5AP
				5	乙醇	丁烷	5EB
5	加热	丁烷	5HB
				5	未处理	丁烷	5NB
5	10％ NaCl	丁烷	5SB
				5	pH2.0	丁烷	5AB

            表8

样品号	预处理	食物源	样品ID
				6	乙醇	甲烷	6EM
6	加热	甲烷	6HM
				6	未处理	甲烷	6NM
6	10％ NaCl	甲烷	6SM
				6	pH2.0	甲烷	6AM
6	乙醇	丙烷	6EP
				6	加热	丙烷	6HP
6	未处理	丙烷	6NP
				6	10％ NaCl	丙烷	6SP
6	pH2.0	丙烷	6AP
				6	乙醇	丁烷	6EB
6	加热	丁烷	6HB
				6	未处理	丁烷	6NB
6	10％ NaCl	丁烷	6SB
				6	pH2.0	丁烷	6AB

            表9

样品号	预处理	食物源	样品ID
				7	乙醇	甲烷	7EM
7	加热	甲烷	7HM
				7	未处理	甲烷	7NM
7	10％ NaCl	甲烷	7SM
				7	pH2.0	甲烷	7AM
7	乙醇	丙烷	7EP
				7	加热	丙烷	7HP
7	未处理	丙烷	7NP
				7	10％ NaCl	丙烷	7SP
7	pH2.0	丙烷	7AP
				7	乙醇	丁烷	7EB
7	加热	丁烷	7HB
				7	未处理	丁烷	7NB
7	10％ NaCl	丁烷	7SB
				7	pH2.0	丁烷	7AB

             表10

样品号	预处理	食物源	样品ID
				8	乙醇	甲烷	8EM
8	加热	甲烷	8HM
				8	未处理	甲烷	8NM
8	10％ NaCl	甲烷	8SM
				8	pH2.0	甲烷	8AM
8	乙醇	丙烷	8EP
				8	加热	丙烷	8HP
8	未处理	丙烷	8NP
				8	10％ NaCl	丙烷	8SP
8	pH2.0	丙烷	8AP
				8	乙醇	丁烷	8EB
8	加热	丁烷	8HB
				8	未处理	丁烷	8NB
8	10％ NaCl	丁烷	8SB
				8	pH2.0	丁烷	8AB

前两周富集转移后，所有的液体悬浮物(10％NaCl处理、2.0pH处理和对比样除外)都显示了浊度的显著增大。

进行富集转移25周后，对全部隔离群搜集形态描述和直接细胞计数。应用Olympus BH-2相差显微镜搜集隔离群的形态描述。此外，应用Bright Line血细胞计数器(Fisher Scientific)通过直接计数法数细胞密度。表11归纳了所述描述和细胞密度计数结果。保持灭菌的SMS血清瓶作为对比。

                 表11

样品ID	形态学	计数结果(细胞数/ml)
			1EM	球菌	2.5E8
1HM	球菌/杆菌	1.8E8
			1NM	杆菌	1.3E8
1SM	球菌	5.8E6
			1AM	球菌	3.8E6
1EP	杆菌	4.0E6
			1HP	球菌	1.3E7
1NP	杆菌	9.8E6
			1SP	双球菌	4.0E6
1AP	杆菌(可变的)	1.5E6
			2EM	球菌/杆菌	1.2E8
2HM	球菌/杆菌	7.3E7
			2NM	链球菌/杆菌	1.1E8
2SM	逗号形的	6.6E7
			2AM	逗号形的	8.3E6
2EP	杆菌	1.2E8
			2HP	杆菌/逗号形的	1.8E8
2NP	杆菌(可变的)	1.1E8
			2SP	球菌	7.0E6
2AP	球菌	3.3E6
			2EB	球菌/杆菌	2.1E8
2HB	杆菌(可变的)	2.5E8
			2NB	球菌/逗号形的	1.9E8
2SB	杆菌	2.5E6
			2AB	球菌	3.0E6
3EM	球菌/杆菌	1.4E8
			3HM	球菌	1.2E8
3NM	球菌	5.8E7
			3SM	球菌	7.5E5

样品ID	形态学	计数结果(细胞数/ml)
			3AM	球菌	7.5E5
3EP	杆菌	7.8E7
			3HP	杆菌	3.0E7
3NP	杆菌	7.1E7
			3SP	球菌	1.0E6
3AP	杆菌	2.5E5
			3EB	杆菌(可变的)	1.5E8
3HB	球菌/杆菌	3.1E7
			3NB	球菌	3.1E8
3SB	球菌(不规则的)	1.7E7
			3AB	球菌/杆菌	2.5E5
4EM	球菌(可变的)	1.6E8
			4HM	双球菌	3.1E8
4NM	球菌	1.6E8
			4SM	球菌	1.3E6
4AM	杆菌	2.5E5
			4EP	杆菌(可变的)	1.0E8
4HP	杆菌(可变的)	2.2E8
			4NP	球菌	1.3E8
4SP	球菌	1.5E6
			4AP	球菌/杆菌	6.5E6
4EB	杆菌	3.6E8
			4HB	杆菌(可变的)	4.8E8
4NB	杆菌	2.6E8
			4SB	逗号形的	1.3E6
4AB	球菌	1.0E6
			5EM	球菌(可变的)	1.3E8
5HM	球菌	1.4E8
			5NM	球菌	2.4E8
5SM	无细胞	0.0

样品ID	形态学	计数结果(细胞数/ml)
			5AM	无细胞	0.0
5EP	球菌(可变的)	5.1E7
			5HP	杆菌	3.2E7
5NP	链球菌	2.1E8
			5SP	球菌(可变的)	2.8E6
SAP	杆菌	5.0E5
			5EB	杆菌	3.1E8
5HB	球菌	3.2E7
			5NB	球菌	1.6E8
5SB	杆菌	1.0E6
			5AB	球菌	2.5E6
6EM	杆菌(可变的)	1.7E8
			6HM	球菌	2.6E8
6NM	球菌/螺旋体	1.3E8
			6SM	球菌(可变的)	1.3E6
6AM	球菌(可变的)	2.0E6
			6EP	杆菌	2.8E7
6HP	杆菌	1.3E8
			6NP	杆菌/螺旋体	2.0E8
6SP	球菌(可变的)	3.5E6
			6AP	球菌(可变的)	5.0E5
6EB	球菌	3.5E7
			6HB	杆菌	1.3E8
6NB	杆菌	4.8E7
			6SB	球菌	2.3E6
6AB	球菌	3.3E6
			7EM	链球菌	1.3E8
7HM	葡萄球菌(staphylococci)	3.2E7
			7NM	球菌/杆菌	3.1E8
7SM	球菌(可变的)	3.0E6

样品ID	形态学	计数结果(细胞数/ml)
			7AM	球菌(可变的)	4.0E6
7EP	杆菌	1.4E8
			7HP	杆菌	4.1E8
7NP	杆菌	3.5E8
			7SP	球菌(可变的)	1.2E7
7AP	球菌(可变的)	1.5E6
			7EB	杆菌(可变的)	1.6E8
7HB	杆菌(可变的)	3.9E8
			7NB	杆菌	4.2E8
7SB	球菌(可变的)	4.3E6
			7AB	球菌(可变的)	2.8E6
8EM	球菌	5.6E7
			8HM	球菌	6.1E7
8NM	球菌	5.7E7
			8SM	球菌(可变的)	5.3E6
8AM	杆菌	2.3E6
			8EP	杆菌	1.4E8
8HP	球菌	3.8E8
			8NP	球菌	2.9E8
8SP	方形的	6.5E6
			8AP	球菌(可变的)	3.8E6
8EB	杆菌	1.3E8
			8HB	杆菌/链球菌	9.8E7
8NB	杆菌(可变的)	1.2E8
			8SB	杆菌(可变的)	2.0E6
8AB	球菌(可变的)	2.8E6
			对比-1	无细胞	0.0
对比-2	无细胞	0.0
			对比-3	无细胞	0.0

于1996年8月22日将样品ID菌株3NB和6NB放在美国典型培养物保藏所(ATCC)，Rockville，MD，分别在ATCC标识号55808和55809下保藏。

作为供微生物消费的食物源，发现丁烷在很多应用中由于它的溶度因子而是比甲烷或丙烷更优良的基质。甲烷和丙烷的特征是稍微溶于水，而丁烷的特征则是很易溶于水。在17℃下，100ml水中分别可溶解3.5ml甲烷和6.5ml丙烷。相比之下，100ml水中可溶解15ml丁烷。更高的溶解度增大了微生物对代谢的生长基质的接触。所以，丁烷在地下水中的溶解性比甲烷大约高四倍。按本发明，丁烷注入导致注入井口大范围的影响。

各种利用丙烷和利用丁烷的细菌特征如下。微生物鉴定基于相似性指数。微生物鉴定体系(MIS)中的相似性指数是这样的数值，即，它表达未知样品的脂肪酸组成与用来产生作为其匹配物列出的文库条目的菌株的平均脂肪酸甲酯组成相比是如何地接近。数据库检索提供最佳匹配物和相关的相似性指数。构成未知样品的脂肪酸与文库条目平均值的准确匹配导致1.000的相似性指数。相似性指数将随着每种脂肪酸与平均百分数的不同而减小。相似性为0.500或更高的菌株以及第一次选择和第二次选择之间分离为0.100的菌株是良好的匹配物(良好的或优异的)。0.300～0.500之间的相似性指数可能是良好的匹配物，但是也指示非模式菌株(OK)。低于0.300的值启示该物种不在数据库中，但列出的那些提供最接近的相关物种(不良的或差的)。

至于脂肪酸分析后仍然未鉴定的菌株，就应用Biolog系统，其中，通过将未知分离物的基质利用特性与Biolog数据库比较来鉴定微生物。

在两个独立的实验室选择下列分离物来鉴定。丙烷利用者2EP，3EP，4HP，6HP，6NP和8NP；丁烷利用者2EB，2HB，3EB，3NB，4EB，4HB，4NB，5EB，6HB，6NB和7NB。

大多数丙烷利用者和丁烷利用者的特征是两个实验室比较-成对分离物2EP-2EB、3EP-3EB、4HP-4HB、6HP-6HB和6NP-6NB的不同属/种，于是表明丁烷利用者是一类明显与丙烷利用者不同的微生物。由于利用甲烷的细菌理所当然是甲烷氧化者，所以来自甲烷实验生态系统的分离物未接受实验分析。将来自实验生态系统的大部分分离物混合。在两个实验室之间，59属/种被鉴定为“良好的或优异的”准确，14为“OK”准确(非模式菌株)，以及22为“差的”准确(不属于数据库的仍然未知的种)。表12归纳了经鉴定能降解TCE的丁烷利用者。

            表12

样品ID	属	种
			2HB*	假单胞菌属	恶臭假单胞菌(putida)
2EB	假单胞菌属	红苍白假单胞菌(rubrisubalbicans)
			3EB	假单胞菌属	红苍白假单胞菌
5EB	假单胞菌属	铜绿假单胞菌(aeruginosa)
			6NB	假单胞菌属	铜绿假单胞菌
2EB	贪噬菌属	争论贪噬菌(paradoxus)
			2HB	贪噬菌属	争论贪噬菌
3EB	贪噬菌属	争论贪噬菌
			3NB	贪噬菌属	争论贪噬菌
4HB	贪噬菌属	争论贪噬菌
			4NB	贪噬菌属	争论贪噬菌
5EB*	贪噬菌属	争论贪噬菌
			6HB	贪噬菌属	争论贪噬菌
2EB	贪噬菌属	争论贪噬菌***
			6NB	贪噬菌属	争论贪噬菌***
7NB	诺卡氏菌属	星状诺卡氏菌(as teroides)
			2HB	诺卡氏菌属	星状诺卡氏菌***
3EB	诺卡氏菌属	星状诺卡氏菌***
			4HB*	诺卡氏菌属	星状诺卡氏菌***
4NB	诺卡氏菌属	星状诺卡氏菌***
			7NB	诺卡氏菌属	星状诺卡氏菌***

样品ID	属	种
			5EB*	诺卡氏菌属	巴西诺卡氏菌(brasiliensis)
2EB	诺卡氏菌属	局限诺卡氏菌(restricta)
			2HB	诺卡氏菌属	小球诺卡氏菌(globerula)
2HB	金黄杆菌属	产吲哚金黄杆菌(indologenes)
			4HB	金黄杆菌属	产吲哚金黄杆菌
7NB	金黄杆菌属	产吲哚金黄杆菌
			5EB	金黄杆菌属	脑膜脓毒性金黄杆菌(meningosepticum)
2EB	丛毛单胞菌属	食酸丛毛单胞菌(acidovorans)
			3NB	丛毛单胞菌属	食酸丛毛单胞菌
6HB	丛毛单胞菌属	食酸丛毛单胞菌
			6NB	丛毛单胞菌属	食酸丛毛单胞菌
4EB	食酸菌属	德氏食酸菌(delafieldii)
			4NB	食酸菌属	德氏食酸菌
6NB	食酸菌属	德氏食酸菌
			4NB	红球菌属	紫红红球菌(rhodochrous)
7NB	红球菌属	紫红红球菌
			2EB	红球菌属	红串红球菌(erythropolis)
3EB	红球菌属	红串红球菌
			6HB	红球菌属	红串红球菌
4EB*	红球菌属	藤黄红球菌(fascians)
			5EB*	红球菌属	藤黄红球菌
4NB	金杆菌属	巴氏金杆菌(barkeri)
			4HB	金杆菌属	酯香金杆菌(esteroaromaticum)
4NB	金杆菌属	酯香金杆菌
			6HB	金杆菌属	天牛金杆菌(saperdae)
5EB	微球菌属	变异微球菌(varians)
			7NB	微球菌属	变异微球菌

样品ID	属	种
			7NB	微球菌属	克氏微球菌(kristinae)
6HB	气单胞菌属	豚鼠气单胞菌(caviae)
			6NB	气单胞菌属	豚鼠气单胞菌
2EB	寡养单胞菌属	嗜麦芽糖寡养单胞菌(maltophilia)
			3EB	寡养单胞菌属	嗜麦芽糖寡养单胞菌
4EB	寡养单胞菌属	嗜麦芽糖寡养单胞菌
			5EB	寡养单胞菌属	嗜麦芽糖寡养单胞菌
6HB	寡养单胞菌属	嗜麦芽糖寡养单胞菌
			6NB	寡养单胞菌属	嗜麦芽糖寡养单胞菌
4EB	鞘氨醇杆菌属	嗜温鞘氨醇杆菌(thalpophilum)
			4NB*	鞘氨醇杆菌属	食神鞘氨醇杆菌(spiritivorum)
4NB	希瓦氏菌属(Shewanella)	腐败希瓦氏菌B(putrefaciens B)
			3NB*	叶杆菌属	紫金牛叶杆菌(myrsinacearum)
6HB	棍状杆菌属	密执安棍状杆菌(michiganense)
			6HB	棍状杆菌属	密执安棍状杆菌****
6NB	产碱菌属	木糖氧化产碱菌(xylosoxydans)
			7HB*	戈登氏菌属	土生戈登氏菌(terra)
7NB	棒杆菌属	水生棒杆菌B(aquaticum B)
			7NB	噬纤维菌属	约氏噬纤维菌(johnsonae)

^*＝指示与脂肪酸数据库差匹配的低相似性指数。在这些情况下，列出的聚生体中的物种与测试基质利用的数据库匹配并且仍未鉴定。(^*)最恰当地描述了未知的属/种。^**＝GC亚类A亚种^***＝GC亚类B亚种^****＝棋盘状亚种

虽然为了阐释而在上文描述了本发明的具体实施方案，但对本领域技术人员来说，显然可对本发明的细节作很多改变而不偏离附后权利要求书规定的本发明。

Claims (40)

1.一种减少井结垢的方法，该方法包括：

刺激井附近利用烷烃的细菌的生长，以及

用利用烷烃的细菌减少井上的结垢物质沉积。

2.权利要求1的方法，其中，所述利用烷烃的细菌包括利用丁烷的细菌。

3.权利要求2的方法，其中，所述利用丁烷的细菌包括至少一种选自下组的细菌：假单胞菌属、贪噬菌属、诺卡氏菌属、金黄杆菌属、丛毛单胞菌属、食酸菌属、红球菌属、金杆菌属、微球菌属、气单胞菌属、寡养单胞菌属、鞘氨醇杆菌属、希瓦氏菌属、叶杆菌属、棍状杆菌属、产碱菌属、戈登氏菌属、棒杆菌属和噬纤维菌属。

4.权利要求2的方法，其中，所述利用丁烷的细菌包括至少一种选自下组的细菌：恶臭假单胞菌、红苍白假单胞菌、铜绿假单胞菌、争论贪噬菌、星状诺卡氏菌、巴西诺卡氏菌、局限诺卡氏菌、小球诺卡氏菌、产吲哚金黄杆菌、脑膜脓毒性金黄杆菌、食酸丛毛单胞菌、德氏食酸菌、紫红红球菌、红串红球菌、藤黄红球菌、巴氏金杆菌、酯香金杆菌、天牛金杆菌、变异微球菌、克氏微球菌、豚鼠气单胞菌、嗜麦芽糖寡养单胞菌、嗜温鞘氨醇杆菌、食神鞘氨醇杆菌、腐败希瓦氏菌B、紫金牛叶杆菌、密执安棍状杆菌、木糖氧化产碱菌、土生戈登氏菌、水生棒杆菌B和约氏噬纤维菌。

5.权利要求2的方法，其中，所述利用丁烷的细菌包括至少一种选自下组的细菌：红苍白假单胞菌、铜绿假单胞菌、争论贪噬菌、星状诺卡氏菌、局限诺卡氏菌、产吲哚金黄杆菌、食酸丛毛单胞菌、德氏食酸菌、紫红红球菌、红串红球菌、酯香金杆菌、天牛金杆菌、变异微球菌、克氏微球菌、豚鼠气单胞菌、嗜麦芽糖寡养单胞菌、嗜温鞘氨醇杆菌、密执安棍状杆菌、木糖氧化产碱菌、水生棒杆菌B和约氏噬纤维菌。

6.权利要求1的方法，其中，所述结垢物质包含至少一种金属氧化物。

7.权利要求1的方法，其中，所述结垢物质包含细菌。

8.权利要求1的方法，其中，所述结垢物质包含至少一种金属氧化物和细菌的组合。

9.权利要求8的方法，其中，所述至少一种金属氧化物是水化的。

10.权利要求8的方法，其中，所述至少一种金属氧化物包括下列金属的氧化物：铁、锰、铅、砷、镍、汞、钼、镉、铜、铬、银、锌、钾或其组合。

11.权利要求8的方法，其中，所述至少一种金属氧化物包括氧化铁。

12.权利要求1的方法，其中，所述井包括回收井。

13.权利要求12的方法，其中，所述回收井包括水回收井。

14.权利要求12的方法，其中，所述回收井包括油回收井。

15.权利要求1的方法，其中，所述井包括注入井。

16.权利要求15的方法，其中，所述注入井包括就地生物除污井。

17.一种减少井结垢的方法，它包括：

在易结垢的井区引入至少一种烷烃和氧；以及

刺激减少结垢物质在井上沉积的、利用烷烃的细菌的生长。

18.权利要求17的方法，其中，所述至少一种烷烃包括丁烷基质。

19.权利要求18的方法，其中，所述丁烷基质包含至少约10wt％丁烷。

20.权利要求18的方法，其中，所述丁烷基质包含至少约50wt％丁烷。

21.权利要求18的方法，其中，所述丁烷基质包含至少约90wt％丁烷。

22.权利要求18的方法，其中，所述丁烷基质包含至少约99wt％正丁烷。

23.权利要求17的方法，它进一步包括，将至少一种烷烃连续引到所述井。

24.权利要求17的方法，它进一步包括，将至少一种烷烃定期引到所述井。

25.权利要求17的方法，其中，氧是呈含氧的气体形式被引入的。

26.权利要求25的方法，其中，所述含氧的气体包括空气。

27.权利要求25的方法，它进一步包括，将含氧的气体连续引到所述井。

28.权利要求25的方法，它进一步包括，将含氧的气体定期引到所述井。

29.权利要求17的方法，它进一步包括，将利用丁烷的细菌引到所述场所。

30.权利要求17的方法，其中，所述井包括回收井。

31.权利要求30的方法，其中，所述回收井包括水回收井。

32.权利要求30的方法，其中，所述回收井包括油回收井。

33.权利要求32的方法，它进一步包括，将加压流体注入到油回收井附近。

34.权利要求33的方法，其中，所述加压流体包括水。

35.权利要求34的方法，其中，通过使含氧的气体与水混合而将至少一部分氧引入井。

36.权利要求33的方法，其中，所述加压流体包括海水。

37.权利要求17的方法，其中，所述井包括注入井。

38.权利要求37的方法，其中，所述注入井包括就地生物除污井。

39.一种减少井结垢的装置，它包括刺激井附近利用烷烃的细菌生长的装置，于是减少结垢物质在井上的沉积。

40.一种减少井结垢的装置，它包括：

烷烃基质源；

含氧气体源；以及

至少一个注入器，该注入器与烷烃基质源和含氧气体源有流通，它的远端位于易结垢的井的至少一部分附近。

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