中国三大油田原油中原核生物与真菌多样性研究：生物降解水平及环境调控机制

（推荐语）本研究通过GC-MS和高通量测序技术，首次系统揭示了中国河南、八面河及江汉油田14份原油样本中内源微生物群落特征。发现重度生物降解原油（PM 4-5）中原核生物多样性显著高于轻/未降解油（P<0.05），而真菌群落呈现相反趋势；鉴定出热回收工艺诱导的嗜热菌（如Archaeoglobus）及盐湖环境特异的嗜盐菌（如Halomonas），为微生物驱油（MEOR）和油藏生态调控提供新方向。

　　

微生物群落与原油降解的生态关联

作为独特的深部生态系统，石油储层中微生物通过消耗原油有机分子生存，显著影响原油化学组成与经济价值。微生物降解通常导致原油中脂肪族化合物减少、NSO杂环化合物富集，形成生物降解重油。特定微生物代谢烃类产生的表面活性剂可降低原油粘度，而硫酸盐还原菌产生的硫化氢则可能腐蚀设备并降低储层孔隙度。

采样与分子特征

研究采集中国三大油田14份原油样本：河南油田古近系核桃园组（E_h3）4份、八面河油田沙河街组（Es₄）6份、江汉油田潜江组（Eq）和荆沙组（Ex）4份。GC-MS分析显示，八面河北部未降解油（G8-X31井）含完整正构烷烃（n-C₉-C₄₁，CPI=0.96），而南部降解油（如CX52井）显著缺失n-烷烃；江汉油田M71井原油呈现成熟油特征（C₂₉ααα20S/(20S+20R)=0.50）。

生物降解等级划分

基于Peters和Moldowan（PM）分级标准：

1. 未降解油（PM=0）：如G8-X31井，富含n-烷烃，Ga/C₃₀H比值高；
2. 轻度降解油（PM=1-2）：如T76-8井，n-烷烃部分损失但萜烷/甾烷保留完整；
3. 重度降解油（PM=4-5）：如HN1-4井，n-烷烃几乎耗尽，出现未分辨复杂混合物（UCM）峰。

微生物群落特征

原核生物：

• 重度降解油：优势菌为Lentimicrobium（河南油田）和Ignavibacterium（八面河），嗜热菌Archaeoglobus（最适80°C）在38°C油藏中的出现暗示蒸汽驱替（SAGD）工艺的影响。
• 未/轻度降解油：江汉油田高盐环境富集Halomonas（相对丰度>10%）和硫酸盐还原菌Desulfocella。

真菌：

• 重度降解油：以Aspergillus为主（河南油田），其分泌的漆酶（laccase）可降解烷烃；
• 未/轻度降解油：Meyerozyma（江汉油田）能利用n-烷烃作为唯一碳源。

环境调控机制

1. 温度：油藏温度<80°C时微生物降解活跃，河南油田38°C油藏中检出超嗜热菌（如Thermosphaera）反映人工热采的生态扰动；
2. 盐度：江汉油田盐湖沉积环境（Ga/C₃₀H=1.33）促使Halanaerobium等嗜盐菌富集；
3. 烃类组成：真菌在富含n-烷烃的未降解油中多样性更高（Shannon指数P<0.05），而原核生物更适应降解复杂烃类。

应用前景

该研究首次揭示热采工艺与盐湖地质共同塑造原油微生物组的规律，为定向调控油藏微生物（如投加Aspergillus提升轻质烃降解）提供理论依据。未来需进一步解析真菌-细菌互作对多环芳烃（PAHs）降解的协同机制。