CN111075415A

CN111075415A - 化石能源低能耗零碳排放采收及碳循环方法

Info

Publication number: CN111075415A
Application number: CN201911406725.XA
Authority: CN
Inventors: 陈国英; 陈佳和; 赵柯懿
Original assignee: Suzhou Jinjiang Energy Saving And Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Jinjiang Energy Saving And Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-04-28

Abstract

本发明公开了一种化石能源低能耗零碳排放采收及碳循环方法，以油田、或煤矿、或气藏等地层下的天然系统为化学反应系统，将低价值有机质用化石能源的复合本源微生物发酵，所得发酵液、与复合本源微生物菌液、与燃烧尾气经化石能源的复合本源微生物在微生物电合成气氛下的超洁净吸收液，和/或其他来源的二氧化碳被本源复合微生物的吸收液共同持续注入所述化学反应系统，并向所述化学反应系统中引入自由电子e,同时通过生产井、注水井和注气井等所有与油/矿/气藏相联通的井网进行人工传质，以孕育为主，以天然能量的弹性驱采油、采气。本发明适用于正在开采的、已经采空的，和已探明尚未开采的所有油、气藏和地下煤矿。

Description

化石能源低能耗零碳排放采收及碳循环方法

技术领域

本发明属于化石能源开采技术领域，尤其涉及一种化石能源的低能耗零碳排放采收及碳循环方法。

技术背景

大气中的二氧化碳的含量由二战前的2.80×10-4(体积分数,下同)上升到4.53×10-4 (网查2019年8月美国数据)当前,各国的科技工作者在防止大气“温室效应”综合利用二氧化碳领域取得了一定的成果(以分离、固定和/或封存为主)，但是因为碳减排对经济增长而言是负效应，而目前全球经济形势欠佳，各个国家都面临生存和发展的抉择，这导致科技工作者的碳减排成果并没有得到规模性实施。

大气中的二氧化碳还在飞速增长中(15年至19年，由3.56×10-4增到4.53×10-4)大气中二氧化碳年均增长达到了6.8％)，我国在碳减排方面以身作则，18年取得了碳减排12％的硕果(网查18年数据)。

自然条件下，大气中的二氧化碳主要通过陆地、江、河、湖、沼泽、海洋等生态环境中的植物、自养微生物等的光合作用和化能作用来实现二氧化碳的分离和转化。

目前利用水陆两界植物固碳转碳的工作在国家层面已经在实施中。而微生物对二氧化碳的补集和资源化尚处于萌芽之中。

经发明人的实践，转化二氧化碳的微生物(释放生物催化剂),可在温和条件(指兼氧，和 /或兼性厌氧,和/或厌氧富含自由电子e及微量元素的生物合成条件)下实现向有机碳的转化: 如甲烷、甲醇、乙醇、乙酸、丙酸继而会有碳酸丙烯酸酯出现。吸附大量的二氧化碳，同时甲醇、乙醇、碳酸丙烯酸酯又是蜡质、沥青等的有效溶剂，这使稠重油的空间位阻明显降低，有利于生化反应的传质过程，为重油向轻质油转化创造了好的氛围，这也是原油开采时二氧化碳驱油的微生物学原理，这是二氧化碳对原油开采的正效应，同时也能够创造巨大效益，这使得碳减排的人为动力更足。

在微生物参与下的原油和煤炭的形成,和/或组份转化过程中需要大量的自由电子e,二氧化碳为电子受体，资源化需得到自由电子e,而自由电子e从何而来呢？据发明人的认知推测，矿油藏内部和外部因素都有可能：1，来源于微生物对有机质的作用，形成电子供体，如酵母增殖时会释放大量自由电子e；2，活泼性不同的金属矿藏产生的原电池反应，如铜锌原电池； 3，在富含有机质、催化剂、电解质的工况下形成天然的燃料电池(或微生物燃料电池)；4，伴生的放射性矿藏衰变时产生的电子；矿/油/气藏外部的还有5，风力摩擦产生的正负离子形成的静电通过接地作用传导到油/矿/气藏；6，雷电通过接地导入油/矿/气藏；7，多余一个的天体的自传,和/或公转切割了磁力线，产生电场；8，人为发射的电磁波产生电场，9，和或未知的原因产生的电场等等，但，这些矿/油/气藏的外部因素都会因地表与油/矿/气层储层之间的铁锰钨等矿石层的阻挡，和/或吸波作用而大幅度减弱，所以要利用矿藏天然的条件实现实现二氧化碳的资源化，得借助油井或矿井或气井通向矿/油藏中的流体，将电子e引入油/矿/气藏,这也是自然条件下原油，和/或煤,和/或天然气的生化反应进程缓慢的根本原因之一，再有，根据营养物决定微生物的种类和数量的基本原理推断，因地质构造(如，透水性差，局部微量元素缺失等)，和/或地壳运动(地层断裂等)的原因改变了微生物的生存环境等导致传质过程受阻，即营养不能与微生物充分接触，、而温度剧变时，需要适应过程，失去了靶向微生物形成的条件也是原因之一，第三，微生物的寿命一般比较短，微生物的尸体没有相应的微生物将其彻底分解，即没有形成互为营养的生态系统。

据国际能源署(IEA)不完全统计，2018年全球总计发电量26万亿多度，其中火力发电 17万亿度，根据1度电碳排放785克计算，全球火力发电导致的碳排放至少为13.345万亿公斤，其中中国火力发电49794.7亿度电，因火力发电导致的碳排放为3.909万亿公斤。

根据化学式CH₄+2O₂＝CO₂+2H₂O，如将二氧化碳资源化(在厌氧条件转换为甲烷)为甲烷则有1.421万亿公斤甲烷，约合1.985万亿标方的天然气(0.7174公斤/标方天然气)。

实际上我国除了火电的重工业还有在钢铁、玻璃、陶瓷、水泥、炼化、焦化、化石能源开采(煤矿、油田)等行业的产量与产能都排在国际前列，这些行业燃烧大量燃料产生大量二氧化碳。

另据研究机构CarbonBrief根据中国发布的最新统计数据推算，2018年中国碳排放总量达到100亿吨，即10万亿公斤(如将其资源化为甲烷5.069万亿标方的甲烷)，由此推断我国除了火电，由重工业排放的二氧化碳应为4-5万亿公斤。

邹才能、戴金星、贾承造、赵文智等院士在“973”项目：2014CB239000常规-非常规天然气理论、技术及前景中这样论述：世界能源从固态(木材+煤炭)、液态(石油)向气态转变，化石能源低碳化、新能源规模化、能源系统智能化正在成为能源工业发展的新趋势，2010 年以后的能源应用称之为“人类第四次科技革命”，在勘、采、贮、用等方面进行了充分研究，并预测了我国的发展前景，泰斗级老前辈们在其学术上的巨大贡献中均没有公开发表涉及到微生物在化石能源的形成中的作用机理，和/或没有深度挖掘微生物动力学机理。

CN201810930180.1一种电发酵产甲烷的装置与方法，福建农林大学，之背景中描述：目前，我国每年产生的畜禽粪便、生活垃圾、市政污泥、农林废物等有机固体废物超过50亿吨，其中畜禽粪污约38亿吨、生活垃圾约4亿吨、农林废物约12亿吨。它们既是一个重大的环境污染源，同时也是巨大的生物质资源与能源库，其能量价值约合10亿吨标准煤，肥料价值 (N、P、K与有机质)超过我国化肥的年生产量。有机废物资源化是化解“环境污染”和“资源匮乏”两大矛盾的关键。

我国二氧化碳减排的任务非常艰巨，碳减排是挑战，也是机遇，有智者言，污染物为放错位置的资源。

发明人用生化法在：中低浓度污水处理、中高浓度废液、(餐厨压榨液、抗生素菌丝、人类和动物粪便、屠宰垃圾渗滤液等)、循环水和锅炉排污水处理、黑臭水体治理、垃圾填埋场生态修复、污染土壤生态修复中做到了，零碳排放，并从理论和实践中摸索出将燃烧设备尾气中的二氧化碳资源化的方法。

“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”发明人利用褐煤伴生菌、原油伴生菌、可燃冰伴生菌分别培养，按活性物质量比1:1:1混合，在好氧条件下培养，得到兼性好氧微生物，在兼氧条件下得到兼性厌氧微生物,所得到菌液活菌数达50-100亿个/毫升。应用时兼性好氧微生物与兼性厌氧微生物按1:1接种到标的水体中。

对于中低浓度污水，将上述复合古菌母株按一定比例接种到A/O系统的各道工序中，并在生化宝和微生物燃料电池电极的综合作用下实现了本源(系统内产生的二氧化碳)及外源 (燃烧设备或设施烟气吸收液中的二氧化碳)二氧化碳的资源化，而且节省了大量碳源，经生化宝技术改造后的生化系统的气氛为：水中含有大量自由电子的微生物电合成环境，同时在电刺激及多种微量元素参与下，微生物表现为高活性，生物量快速提升，微生物燃料电池电极的存在，消除了电荷累积对生化反应的抑制及氧化还原电位差，微量混合稀土元素的溶出浓度智能控制(通过生化宝电流控制溶出与析出量)，加速了生化反应进程，在兼氧气氛中二氧化碳(包括：内源二氧化碳由系统自身产生，和/或外源二氧化碳由燃烧设备尾气的吸收液带入)资源化为脂肪醇/酸，如甲醇，提高工业污水的B/C比，同时二氧化碳也被光合细菌捕获，形成高级生命分子，如有微藻产生，产生大量氧气，气：水比由10-15降到了0.8-1 (供氧动力较传统节省90％以上)，也有形体较大的鱼虫被发现，生化系统形成了稳定的生态系统，同时，生化剩余污泥被资源化为多层次靶向微生物的营养，并有效减少了用于调整营养元素不均衡费用，最终结果水溶性有机质被终极利用(排水达标)无机盐分则以砂石(水垢)形态被离心过滤器从系统过滤出来，做到生化剩余污泥减排90％以上。

对于中高浓度污水多采用A/C系统(厌氧产沼气系统的简称)，接种了前述复合古菌，并在生化宝的综合作用下，生化系统的气氛为，水中含有大量自由电子的微生物电合成环境，同时在电刺激及多种微量元素参与下，微生物表现为高活性，生物量快速提升，在生化宝的综合作用下实现了本源(系统内产生的二氧化碳)及外源(外加燃烧设备或设施烟气中的二氧化碳)二氧化碳的资源化，并可在一个月内启动并稳定运行，后，沼气中几乎不含二氧化碳、氨氮和硫化氢，甲烷含量达到80％以上，产沼量提高一倍以上，沼渣无需外排，做到了完全资源化，及节省了大量调整营养元素不均衡的费用，最终出水达标，沼气中氨氮和硫化氢几乎为零省掉了脱硫脱氨工序。(传统的厌氧产沼气系统的启动到稳定运行需要6个月左右，接种颗粒污泥的成本也非常高，沼渣的排放量也是巨大的，按常规吨COD排沼渣1吨以上，沼气中二氧化碳的含量在50％左右，沼气中硫化氢、氨气的含量非常高，出水的COD也比较高)

在黑臭水体治理中，将上述复合古菌母株接种到淤积的河泥中，生化宝设备的运行，使水体状态为，含有大量自由电子的微生物电合成环境，同时在电刺激及多种微量元素参与下，微生物表现为高活性，生物量快速提升，同时加入外源二氧化碳(燃烧设备脱硫脱硝废液复合了古菌母株)，外源二氧化碳的加入使水中的二氧化碳快速达到并维持饱和溶解态，仅10 日便滋生出大量微藻，释放出大量氧气，黑臭状态很快消失，河底泥中的有机质被快速无机化，复合古菌因失去营养而进入休眠态，和/或被引入的水生动物吞食，包括微藻也会自然到一定的数量范围，至此生态修复完成，用此方法修复的黑臭水体，具有非常强的自净功能，一般不会再次形成黑臭状态。

(注：生化宝设备本身具备自清洁机制，有效清除电极所结水垢，还可人工检修时辅助清理水垢，以保持其功能的持续，CN201810930180.1一种电发酵产甲烷的装置与方法，因电极结垢问题而无法在工业系统中取得实施的效益。)

上述方案是利用复合古菌母株极易适应不同污染物、不同环境和利用生化宝设备对微生物的电压诱变及通过连通器原理及电解质水溶液的导电性质，将能量场、电刺激加在生化系统、黑臭水体、被污染的土壤、垃圾填埋场等环境下建立了，高活性的多层次靶向微生物存在的生态系统，可以将本源及外源的二氧化碳资源化，实现污水的零碳排放、环境修复等方面有积极的意义。

但，在钢铁、玻璃、陶瓷、水泥、炼化、焦化、化石能源开采(煤矿、油田)等重工业-碳排放大户，实施“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”时，遇到了很大难题：虽然1，利用已有的除尘、脱硫、脱硝设施可以做到废气完美吸收，而达标排放业主是欢迎的，性价比也足够高；但是2，吸收后的二氧化碳资源化为甲烷，则需要建造巨大的生化反应系统；3，及需要大量低价值有机质(前述有机固体废物超过50亿吨/年，和/或工业废有机物(大多已被列入危废名录)，这需多个职能部门协同一致，且需平衡各个单位，和/或个人的经济利益关系，而很难取得，而且数量缺口较大，如农作物的秸秆、稻草、稻糠、餐厨垃圾压榨液，生活垃圾压榨液，地沟油、设备设施废油(导热油、润滑油)，化工厂废有机溶剂(甲醇、乙醇)、废油、炼油厂废油、屠宰垃圾压榨液、人畜粪便等都已经有专业公司处置，根据我国现有的环保法律法规之“谁污染谁治理的原则”因发展需要带来的环境问题，国企首当其冲。

为实现国家层面的碳减排，发明人进行了广泛调研，我国化石能源开采现状为：

目前油田情况：我国油藏与海弯地区相比，蜡质、沥青、无机盐含量普遍较高，粘稠的劣质原油较多(60％左右)，这导致储量高于采出量(现状为：采收率不足35％，如我国最早的玉门油田探明储量1.93亿吨，经80年开采累积采出量3826.5万吨，尚不足探明储量的20％)(网查玉门油田80年庆典)，而且，开采成本居高不下，造成资源浪费，在石油开采、收集、运输和储存过程产生大量含油固体废物，废油泥中原油含量通常在5-20％。这些含油固体废物不但具有高度的可燃性，而且由于苯类、酚类和蒽类物质的存在还表现出一定的生物毒性，对周边水体、土壤和环境构成危害，这类含油固体废物被我国列为危险废物，其收集、运输、储存和处置受到严格监管。

含油危废主要包括落地油土、开采油泥和储罐底泥等。每开采1，000万吨原油产生的含油固废大约20万吨以上。我国年产石油超亿吨，含油微废量不完全统计三百万吨以上，而且，随着开采的持续含油固废的产出比例也在迅速增加中，蜡质、沥青、含盐量等的提高给后续加工带来了巨大的难度。

国内巨大的需求致使我国原油大量进口，三桶油(中石化、中石油、中海油)和地炼(地方炼油企业)产生的含油废渣及物化和生化污泥约及油田的含油污泥合计在3000万吨/年以上，而这些都属于危废，处置成本极高，按1000元/吨处理费用达到300多亿元。

目前大部分油田都进入三次采油的高成本采油期。

在油田原油生产系统中，因原油中含有相对较多的钙镁硅锶钡等离子及蜡质沥青会在采油高压电泵、回注水高压电泵、原油输送管道、原油储罐、储罐循环泵结锶钡钙镁硅的混合水垢及腐蚀问题，即使强酸洗也很难去除干净，这给原油生产系统带来很大麻烦，也包括天然气、煤层气的设备也存在严重的结垢问题，生产不能连续高效运行。

目前煤矿情况：我国低阶煤如褐煤烟煤储量丰富，但低阶煤的性价比不高，在全球范围的环保压力下，如何将其资源化是我国科技工作者的重要任务之一。

煤层气是煤层本身自生自储式的非常规天然气，中国埋深浅于2000米的煤层气资源量为 36.81万亿立方米，居世界第三位。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，产生巨大的经济效益，弥补常规能源的不足，在一定程度上改善我国的能源结构。

在我国煤层气抽采率偏低，平均仅为23％，而美国、澳大利亚等主要产煤国家煤层气抽采率均在50％以上。因此，如何提高煤层气的产量、解决煤层气开采的瓶颈问题是煤层气开发研究的重点。

目前国内煤层气开采的方式主要有两种，分别为井下抽放煤层气和地面钻井开采煤层气。针对地面钻井开采煤层气采用的辅助增产措施主要有压裂技术、羽状钻井技术、注气增产技术、微生物降解低阶煤增产技术。

其中煤层气压裂技术和羽状钻井技术只能从短期增加煤层气产量，不能从根本上解决我国煤层气抽采率偏低的开发现状。

经检索已有的化石能源的采收技术，表面上已经完全覆盖，但仔细推敲不足地方挺多的： 1用电的都没有公开切实可行的用电方法；2用二氧化碳驱的都没涉及微生物的作用，只是当做溶剂和气体驱动应用；3用微生物的都想卖微生物赚钱，而没有涉及激发系统自然滋生微生物；4用营养的忽视了烃本身就是营养，只是缺乏微生物能够利用其为营养的条件(微量元素、稀土元素、死亡微生物的尸体产生抑制)；5没有清晰的微生物在化石能源形成及组成转化过程中的作用及微量元素、稀土元素等的催化反应和大自然综合孕育等的模型。比如：

CN201780086275.3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,轨迹石油IP有限责任公司美国2019年9月27在中国公示. 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。此申请因酵母菌为单细胞微生物且带负电，且增殖过程中释放了大量自有电子e,所以推断此方法能够抑制和去除金属离子与蜡质沥青形成的复合垢，也因不结垢而提高生产效率的方法是可行的。

推断的依据为：发明人在“CN201210311135.0一种触电/压电材料的制备方法及其应用”开发了金桨牌油水系统免垢器，用于油田的采油电泵、回注水泵、输油管道、原油储罐的防垢防腐蚀时，蜡质、沥青呈分散态，原油粘度下降了50％以上，原油中的生物量增加了100 倍以上，究其原因为：触/压电材料在挤压或摩擦作用下产生大量自由电子，并形成了生物合成气氛，同时触电材料在高盐的原油中溶出稀土元素和过度金属元素，这些条件激活了本源微生物的活性，使其增殖速率达到指数倍，大量带负电的微生物吸附了钙镁锶钡铁锰等金属阳离子，使其成盐受阻，即便成盐，在大量自由电子e参与下的结晶也不能长大，所以为分散态软垢(球状或针状的文石态)，后来用在了生化系统上，并外加直流电场，并建立了自动清洁电极水垢的机制，将污水系统的每道工序都作为微生物电合成的培菌系统，还辅助设置了微生物燃料电池电极，微生物增效非常明显见，发明人公开了CN201510572031.9一种生化系统辅助设备及其应用，更进一步地，以可燃冰的伴生菌、原油的伴生菌、褐煤的伴生菌，分别培养，按1:1:1活性物的质量比混合的复合物(此组合包括了煤的本源微生物、原油的本源微生物、可燃冰的本源微生物)为母株，在生化宝的综合作用下能够培养驯化出适合多种有机质的多层次靶向微生物，能够将其逐级降解，包括生化剩余污泥、有机垃圾、含碳氮硫磷的VOCS，燃烧设备尾气吸收及生化处理的实用性方法当然也包括低阶煤、蜡质、沥青等工业垃圾。发明人又公开了CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用。

此美国申请的不足之处：

1，所加营养都为优质碳源，没有考虑到廉价的二氧化碳作为优质碳源，而二氧化碳在生化宝的综合作用及兼氧微生物的作用下可产脂肪酸、醇等优质碳源的，也没有考虑到维生素是可以由微生物产生的，如维生素生物合成最难的VB12能够从污水处理系统外排的生化剩余污泥中提炼的，所以说，此申请虽利用微生物却没有深度挖掘微生物潜力，也没有在生产上考虑碳减排。而且有机碳源及维生素是持续添加的，从商业角度考量是有利的，但从化石能源是大自然对人类的馈赠，不可再生的角度考虑，此申请仅考虑掠夺是不可取的，此发明，相处相当于给油井吃了兴奋剂--给酵母提供优质营养来快速增加生物量的方式使其增产，加剧了人类对自然资源的掠夺，违背了“道法自然、自然而然”的科技创新的大原则，我们科技工作者要做的“不是改变自然，而应该顺应自然”；

2，关于铁、锌、镍、锰、铜、铬、铅等微量元素的加入只考虑了增产原油的一方面，而没有考虑重金属是要在后续炼制过程中属于污染物；

3，关于抗生素的加入，需考虑微生物在抗生素的作用下有诱发出超级细菌或病毒的可能，尤其是在营养异常丰富的油田，一旦发生对整个人类而言是灾难性的，其实在此专利实施条件下没必要加抗生素的，人们只是想象中需要抑制铁细菌，和硫酸盐还原菌，微生物最重要的属性为营养竞争，所以当所加酵母菌数量足够，且有活性时，根本不可能需要对铁细菌和硫酸盐还原菌进行抑制(虽然油田普遍应用抗生素，但大多忽略了抗生素的副作用对生态环境的巨大隐患)；

4，关于对被原油污染的土壤的修复，此申请实际上只是做卫生，同样属于污染转移法，只是能够洗干净，较其他移除方法可能成本不高，而生态修复需要更进一步地将有机质资源化、不能资源化的彻底无机化，但此申请并没有给出环境修复的进一步的方案，所以此权利要求无法实施，只是概念而已；

5，在油井增产工艺中应用的试化验手段复杂，需专家级人员值守才能实现其增产目的，而且成本高昂，没有性价比可言。

CN200910014037.9利用工业废水和工业废气提高原油采收率的方法,中石化胜利油田分公司采油工艺研究院,摘要：一种利用工业废水和工业废气提高原油采收率的方法，包括将含有碳水化合物的工业废水和含有二氧化碳的工业废气注入油层，在油层环境下进行发酵反应，生成生物表面活性剂、CO2、H2等代谢产物，步骤如下：A、工业废水的预处理，除去较大的颗粒物质及调节pH＝6.0～9.0；B、预处理后的工业废水与激活剂、发酵菌菌液的比例为 100000∶10～100∶1～5，以5～100m3/h的排量在低于油层破裂压力下和工业废气以0.5～ 10×103Nm3/h的排量同时与油井注入水一起注入地层；C、长期连续以任意比例与油井注入水共同注入地层，在地层内进行微生物发酵反应，生成有利于提高地层原油采收率的代谢产物。本发明广泛应用于石油开发与开采工艺中。

此申请存在如下问题而无法实施：

1，工业污水尤其是化工污水的运输是被环保等职能部门严格监管的，所以根本不可能得到实施；

2，工业废气也存在同样的存在法律、法规的限制，而很难实施；

3，工业污水和工业废气即使不存在法律、法规的限制，a按常规情况分析，此申请中，工业污水需持续添加发酵菌菌液(菌液添加量10-50PPm)、激活剂(激活剂100-1，000PPm) 此处理成本已经高于大部分工业污水的处理成本；b，气体运输也存在严重的性价比的问题, 如果将混合燃烧尾气压缩成液态，因成分复杂，目前还有很多技术问题没有解决，不宜规模实施。所以由“a”“b”可知此申请不可能得到实施；

4，此申请并未给出发酵菌菌液的获得方法及种类，这更阻碍了此申请的实施。

CN200980116909.0刺激生物源甲烷从含烃地层中生成的方法,合成基因组股份有限公司 (美国),摘要：本发明描述了鉴定在含烃地层中用于甲烷的生物源生成的刺激剂的方法。方法包括用于确定基因产物(即是在烃到甲烷的转化涉及的多种途径中的酶)的微生物核酸序列信息的使用。由本发明的方法鉴定的酶和刺激剂能够例如通过添加至煤层和煤层气井在用于提高生物源甲烷的生成的工艺中使用。

此专利申请，是将烃分解的酶及按申请方法所述的方法鉴定的限定的产生所述酶的微生物聚集体连同所述底物、反应物或辅因子一起引入煤床中，以利于烃的分解并产生甲烷，但是，没有给出高性价比的能够取得，能分解烃产生甲烷的酶，及其产生相应的酶的微生物聚集体、所述底物、反应物、辅因子的方法，这使得此申请无法在含烃地层的规模实施，或没有实用性。

此申请中关于煤层气在背景中所述是错误的，煤层气生物源生成被错误的认为是微生物降解煤的结果；热源生成为有机物或油热裂解结果，因原理不清楚，导致研究和实施方向的错误。

CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用中这样描述甲烷的生成过程，现摘录如下：生化系统辅助设备(金桨牌生化宝)应用于A/C厌氧产沼气的机理探索：针对中高浓度有机污染物的处理方法为厌氧产沼气，作用过程如下：

第一步，水解：即，将水不溶性的碳水化合物、多糖(细胞壁-纤维素、细胞膜-壳聚糖)、蛋白质、脂肪类在兼性厌氧条件下溶解及消化；

第二步，第一步的代谢产物(碳水化合物、肽、高级脂肪酸等)，在兼性厌氧条件下，被产酸微生物进一步降解，产生低级脂肪酸、醇、氢气、二氧化碳；

第三步，产乙酰微生物，利用各种有机酸和醇产生乙酸盐；

第四步，产甲烷：乙酸盐被产甲烷菌直接利用而产生CH4、一个碳的化合物(甲醇、甲酸、甲胺等)、CO2、H2，被亲氢产甲烷菌(或促乙酰产甲烷菌)利用而产CH4；

第五步，实质是与第一步，和/或第二步，和/或第三步，和/或第四步同时发生即产生相对应的微生物，但，微生物的寿命很短，必须建立良好的生态系统才能持续稳定地发生。

很明显，增产煤层气(甲烷)，首先需要有足够多的产甲烷原料即上述第四步的产物，这些，来源于褐煤烟煤等低阶煤，高阶煤挥发份的逐级降解，需要的是产甲烷古菌的伴生菌，酶是由相对应的伴生菌产生的，如果靠人工发酵制得再按申请所述所述加入，而放弃大自然的孕育与赐予，获得的价值会远小于所投入的成本；同等重要的要的，需有足够多的产甲烷菌产甲烷，产甲烷菌的增殖在CN201510572031.9一种生化系统辅助设备及其应用和CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用两个申请中公开的方法性价比远远高于此申请，而且操作非常简单，无需专家级工作人员值守，所以，此申请的可操作性存在很大问题。

CN201180023725.7含碳地层生物转化的原位电刺激,克里斯能量有限公司(美国),摘要：本发明公开了对微生物菌群例如地层中的诸如包含产甲烷菌和其他细菌的微生物菌群进行刺激，用以从煤或其他含碳材料中生产甲烷和其他燃料或燃料前体的方法，还公开了用以提高含碳材料如煤向甲烷和其他有用烃类产物的生物转化方法，其中所述菌群响应物理性或化学性电刺激。此申请存在如下问题：

一、1、放入地层中的电极会因很快结垢而失去电刺激的功能，而无法实现对本源或外源微生物实现电刺激及输入自由电子e；

2、再有因微生物细胞壁或细胞膜两侧的特殊结构，对连续的电刺激是不响应的，一般地，选用间断性供电的直流电源，但根据所有权利要求中1-20中要求的“其中所述电能的输送是连续的”而且未能教导最有效的电刺激的方式。

由“1”“2”可知此申请没有可行性。

二、地层环境为巨大的生物反应系统，加入营养元素、微量元素、配置缓冲溶液、外源微生物引入等的操作只适合实验室规模的传质条件优良、反应充分、风险可控的小系统，作为机理研究之用。如在偌大的地层环境实施，却没有教导，和/或在实施例中示范，具体的实施方式，困难诸多实用性存在问题，而不可能实现。

三、关于二氧化碳向甲烷转化的原理没弄明白，此申请错误的认为，二氧化碳通过微生物向甲烷转化的化学方程式为：CO₂+8H++8e-→CH₄+2H₂O。

公认的，二氧化碳转化为甲烷虽形式简单，但经历的生命过程非常复杂，是在多种酶(催化剂)及微生物的特殊结构或属性作用下完成的，而二氧化碳与酸根离子及电子参与下是不能生成甲烷的。业界公知的有两条途径：

A，有足够氢气和较低氧化还原电位时(-400mv以下)，通过亲氢产甲烷菌的作用，将氢气和二氧化碳转化为甲烷，此美国申请者忽视了H+与H2的天壤之别；

B，在氧化还原电位较高(-400--100mv)，且氢气不足时，在微生物电合成的氛围下生成甲醇，再经过促乙酰微生物的作用，形成乙酸盐而被产乙酰产甲烷菌利用产甲烷。这在污水系统的厌氧系统和兼氧系统中得到验证，见(CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用实施过程中的厌氧系统和水解酸化系统)

关于油泥资源化的探索很多，以溶剂萃取法、焦化法最为完美，但因投入大、能耗高、带来二次污染等原因，而没有得到规模实施；涉及到微生物法的很多，发现并馆藏了多株能够消解烃及其衍生物的微生物，也有多个专利和文献公开，但，国内外的进展多处于机理研究阶段，因各方面原因，并没有规模实施，但所有微生物法的探索的共同点是：忽略了油田的本源微生物不但没有因原油采到地面而消亡，而且非常容易适应各种环境的基本事实，如，我们从原油、原油求产井、落地油、露天堆置的油泥、被原油污染的土壤、隔油池、浮选池、储油罐，采油和炼化企业含油污水生化处理系统中可以分离出能够消解，和/或以原油为营养的的多种微生物。

发明人在“CN201510572031.9一种生化系统辅助设备及其应用”实施过程中发现，复合古菌浓度在生化宝的综合作用下，微生物浓度达到亿/毫升浓度级别时，油泥的有机组份与无机组份会剥离，而且会将原油的含盐量(TDS)由30万mg/L左右，降到5,000mg/L以下，得到几乎不含油的无机泥沙，这表现出靶向微生物的极强的净洗功能和电解质吸附功能，所利用的原理为：复合古菌在适宜的微生物电合成气氛下，及多种微量元素都存在的环境中的增殖是指数倍的，只要有营养，条件适宜，并不需要持续添加的。

CN201510664969.3一种利用微生物回收含油危险废物中原油的方法，北京理工大学,摘要：本发明涉及一种利用高效微生物将落地油土/油泥/底泥资源化处理的方法，属于固体废物资源化处理技术领域。将来自采油和炼油行业的落地油土/油泥/底泥经过过筛去除碎块后与无机盐营养液按一定固液比投入生物泥浆反应器中，接入高效微生物菌群，运行3-9天后，原油与基底分离并在曝气作用下上浮至液面实现回收，原油回收率60-90％，危废原油残留量的质量比为0.5-3.0％。本发明利用微生物复配菌将含油危废中原油分离提取，使油土/油泥/底泥中原油含量大幅降低，该方法操作简单、绿色环保、成本低廉、资源回收、具有较高的环境效益和经济效。

此申请中减少了油泥的含油量60-90％，有一定的积极意义，但前后是矛盾的：1，一方面说菌种来源各地油田的本源微生物，但却没有给出如何利用本源微生物的方法，而需要大量加入人工培养的的微生物菌种，这样操作的成本会很高，规模应用时性价比打了折扣；2，同时原油微生物的资源化，只是收集而已，并未进一步挖掘本源微生物的潜力！且，并未给出切实可行的收集方案，只是概念上提出并未在申请中实施；3，砂石、垃圾、杂物上的含油并没有给出妥善的解决方法；4，后续的泥浆、含油杂物、已除掉60-90％但含部分原油的基物如油泥、油土、储罐底部含油污垢等如何处理没有给出方案，而这些都被定义为危废，因这些危废的存在，导致解决方案不完整，是不可能得到规模性实施的，而且有可能增加了危废的处理总量。

CN200980111019.0低排放发电和烃采收系统及方法,埃克森美孚上游研究公司,摘要:提供了在烃采收方法中低排放发电的方法和系统。一个系统包括低排放发电的集成的压力保持和混相驱动系统。可选的系统提供了使用热气体膨胀器和外部燃烧器的低排放发电、碳分离、提高采收率法采油(EOR)或二氧化碳出售。另一可选的系统提供了使用气体发电轮机以在入口压缩机中压缩空气并使用膨胀器内的热二氧化碳充载气体发电的低排放发电。通过合并热交叉交换、脱盐设备、共生产和其它特征可以获得其它功效。

此专利申请涉及氮、氧、二氧化碳、烃燃料在低排放的烃采收方法中发电方法和装置，利用烟气膨胀做工发电，理论上可行的，但会带来烟气净化、酸露点控制、发电机叶轮防垢、动平衡等一系列实际必然发生的问题，而此申请没有对上述问题给出解决方案，更没有考虑引导微生物的力量使矿/油藏中的烃直接转化为人类需要的且便宜开采的组份，EOR变得不必要了，或更低排放技术，使得其方法和装置变得完全不必要了。

CN201180066823.9零排放蒸汽发生方法,清洁能源系统股份有限公司；帕克斯顿公司；帕拉芒特资源有限公司,摘要:本发明提供一种新颖的方法，以由与热力采收的原油同时产出的未经处理的水直接产生蒸汽，且将该蒸汽和燃烧产物注入到烃储层中以采收烃以及封存在蒸汽产生期间产生的部分二氧化碳。本发明去掉了热力采油的持续的额外水的需求和用于再使用产出水的地表处理的需求，从而得到改进的工艺效率、降低的环境影响和改进的经济价值。其核心是应用了在美国专利5,680,764和6,170,624中教导的“含氧燃料蒸汽发生器”，直接用原油含有的水，不经过除盐、除油处理，直接进进入“含氧燃料蒸汽发生器”，产出的蒸汽，与燃烧气体混合，去除所有的传热表面并导致比典型的汽包锅炉或单程蒸汽发生器更高的热效率，因为没有热量与烟气一起损失，而做到零排放。

此申请没有公开是如何做到高矿化度，且含油的“脏”水进入所述“蒸汽发装器”时的结垢、腐蚀、持续运行中的检修及维护等的情况，实施例中也无水垢排出，明显不具备可持续性，且并非严格意义的零排放：因“脏水”蒸发形成的含油、盐分、重金属的水垢属于危废范畴，零排放的只是二氧化碳而已。

再有所产生的蒸汽量及温度压力等参数未公开，能否达到热力采油的要求也未知。所以存在是否有实用性的问题。

发明人在“CN201210311135.0一种触电/压电材料的制备方法及其应用”于2010年7月 9日，在某钢厂60吨/小时蒸发量的余热发电锅炉上的应用，在不加任何药剂也不用电的条件下，以河水作为锅炉进水经过触电材料时的摩擦力作用下产生大量自由电子e,使水中的钙镁硅铁锰锶钡等易成垢的离子，在蒸发浓缩时形成文石态软垢(球状或针状)不会附着在受热面上，随锅炉排污排出，同时除垢溶垢作用非常明显，将用除盐水时的老垢溶解脱落，而且修复了应用药剂时的腐蚀，形成了新的钝化膜，从而保证锅炉能够持续运行，经过过热器的蒸汽的品质符合国标导则中进电汽轮机发电的标准，目前已经运行9年多时间；2010年11 月2日在某玻璃厂的6吨/小时蒸发量余热锅炉上，以循环水的排污水经触电材料直接进锅炉，不用电和任何药剂工况下除垢、溶垢、防垢、防腐蚀作用非常明显，目前也持续运行9年多时间。

为解决触电材料本身结垢需定期检修的问题，将触电材料分装成两组电极，之间用绝缘管联通，在两组电极之间施加直流电场，形成直流恒流电回路，通过自动检测两电极组之间的电阻及介电击穿来保持触电材料表面的清洁，并以电极极性自动转换辅助电极表面的进一步清洁，进一步地将水垢从排污装置排除以消除累积隐患，更进一步地，设置旁路及隔断阀门便于随时不停产人工检修，以保证生产的正常开展。

由此判断此美国申请的新颖性和实用性存在严重问题。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种化石能源低能耗零碳排放采收及碳循环方法，发明人对已有压/触电材料应用技术进行了优化，并向油藏引入诱导本源微生物技术，研发出比CN2011800668239中述及的更理想的“含氧燃料蒸汽发生器”，对“脏水”浓缩产生的危废油垢资源化，做到完全意义的零排放。而且只需在冬季地面温度较低时，在对废油泥资源化时需要对油泥砂提供合适的温度，以便于使其彻底无机化，低价值有机质资源化，而非热力采油的严苛条件，并对靶向微生物进行诱导，油/矿藏以产气(甲烷)为主，轻质油为辅，将三次采油的成本降为一次采油的成本，孕育循环式开采，而不是掠夺性开采，所开发的蒸汽发生器，真正做到了零排放：燃烧尾气及热能资源化，油砂、油泥、油垢资源化为建材或油/矿区土壤修复。

进一步地，本发明为采煤、采油、采气零碳排放技术，是以采空或正在开采的地下煤矿/ 油田/气藏为巨大的化学反应系统，对地层下油/矿/气藏的本源微生物引导或诱导包括，1，提供适宜的温度(一般地储层温度不需要调整),2，吞吐、压裂等传质手段,3，提供本源微量元素和稀土元素，4，提供富含自由电子的微生物电合成气氛，5，以复合本源微生物诱导出分解蜡质、沥青、胶质、低阶煤中的有机组份、分解本源微生物的尸体等的多层次靶向微生物，在以上因素共同作用且协同增效下，激发了微生物的活性，并增殖了生物量，从而建立了化石能源矿藏的本源微生物的互为营养的生态系统，以产甲烷，和/或轻质油为主，使稠油中的蜡质、沥青分解为轻质原油而便于开采、并协同或专门处理低价值有机废料、靶向微生物吸收的燃烧尾气、VOCS等的吸收液，靶向微生物清洗油砂、油泥、油垢的废菌液，注入油/矿/气藏，从而盘活采空的油田、煤矿、气藏等的固定资产，以完成我国化石能源的碳循环，使其能够永久性的采油、采气，并以低成本的天然弹性驱采气为主。

进一步地，在油田/煤矿/气藏的注汽井、生产井、回注井、储罐、隔油池、回注水处理系统等所有工序加装生化宝设备，并向油井/煤矿/气田加入“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”公开的复合古菌母株，初次添加量为单日采出液量的总和，加入燃烧设备的尾气吸收液，此吸收液来自于“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”中靶向微生物选择性吸附的二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、二氧化硫、以及化石燃料燃烧的烟气中含有的微量元素，镍、铬、铜、磷、铁、锰、铅、矾、砷、汞及所述的稀土合金中的所有稀土元素，引入矿/油/气藏，其中所述微生物吸收液中微生物的浓度不低于1亿个/毫升。

进一步地，设置以油田废油泥砂、蒸发器废油垢、炼化企业的蒸馏釜含油废釜残、“含油三泥”储罐清罐油泥，油垢为标的污染物以生化宝设备培养多层次靶向微生物的培菌系统，同时将油泥、油砂、油垢中的原油清洗至含油率0.1-0.3％，后，作为油/矿/气藏地表的土壤修复之用(或出售)，并回收原油，后，将培养好的多层次靶向微生物通过回注井注入地下矿 /油/气藏。

进一步地，设置风力发电装置，将所获得的交流电转换为直流电，经整流升压，再通过井网内流体直接将电子引入矿/油/气藏，弥补触电材料电极板不便宜无限大的不足，并可通过电源控制器的恒流设置介电击穿水垢和极性周期性转换预防因井网结垢，阻碍电子的传输效率，以满足二氧化碳作为电子受体在微生物的作用下合成甲烷、甲醇、或其他脂肪族烃或其衍生物，所需要的大量自由电子。

进一步地，设置太阳能光伏发电装置，所得直流电经升压，再经井网中的流体，将电子引入矿/油/气藏，弥补触电材料电极板不便宜无限大的不足，并可通过电源控制器的恒流设置介电击穿水垢和极性周期性转换预防因井网结垢，阻碍电子的传输效率，以满足二氧化碳作为电子受体在微生物的作用下合成甲烷、甲醇，或其他脂肪族烃或其衍生物，所需要的大量自由电子。

进一步地，设置电磁波、雷电接收装置及接地网，连同设备设施静电直接将电子引入矿/ 油/气藏，弥补触电材料电极板不便宜无限大的不足，以满足二氧化碳作为电子受体在微生物的作用下合成甲烷、甲醇，或其他脂肪族烃或其衍生物，所需要的大量自由电子。

为便于对本发明的理解，需要进一步指出是：

1、镍、铬、铜、钙、镁、铁、锰、铅、矾、砷、汞、锶、钡及多种稀土等元素在富含电子e的气氛下会形成分子态，如碳酸钙、硫酸钡等，但结晶不会长大，而拥有巨大的比表面积，表现为难溶的纳米级复盐的形式存在，这种结构本身具有极强的催化活性，而作为营养及微生物的着床材料，能够形成微环境，和/或化学反应的催化床，属于纳米应用技术的一种，类似于天然的蒙脱石、凹凸棒石、海泡石等在稳定之前的纳米结构，这些结构使得油/矿/气藏的微生物的量足够大成为可能；

2、对烃燃料作用的模型有：干酪根热裂解模型、“有机质接力成气”模型、微生物电合成微生物模型、燃料电池模型，几种模型都有不足之处，都不能完美诠释大自然的奥秘，发明人对微生物相对熟悉，本发明基于生化反应的事实，本着尊重自然、顺应自然的原则，以引导自然之力为主，如太阳能光伏发电、风力发电、雷电，万有引力等，压/触电材料及直流电场为辅，将化石燃料的本源微生物、本源微量元素、多能级稀土元素和二氧化碳加入矿/ 油藏，使其在相对好的传质条件、自由电子e充足的气氛下，在油/矿/气藏巨大的缺氧气氛下，及微生物受到抑制(储层的高温高压环境到达地面的常温常压环境、接触空气、电刺激、重金属、放射性等)会快速启动繁殖复制机制，完成二氧化碳在地层下转化成我们需要的甲烷甲醇等小分子的清洁能源，藉以实现化石能源的碳循环；

3、发明人基于对可见的生化系统的认知，如，污水处理系统(AO，和/或AC)、垂钓场、水产养殖、黑臭水体、垃圾填埋场、沼泽、湖泊等生化系统，因传质受阻，靶向物种受限，而很难形成互为营养的生态系统，推断：油/矿藏的生化系统因地质结构，和/或地壳变动等因素，其生化系统不能形成互为营养的生态系统，同时因微生物的寿命很短，其死亡的微生物的细胞壁、细胞膜(纤维素、木质素、甲壳素等)会形成累积，发明人推测或许形成原油中的胶质，和/或沥青质的前身。

4、油/矿藏的深度为600-5000米之间，多数为1300-1500米，相应地温在60-150℃之间，且大多数不超过100℃，发明人还发现，即使在极端恶劣条件的油/矿/气藏，如，高温(超过100℃)、高压(达到500Mpa)、高矿化度(达到30万mg/L)及相对密闭等极端条件下，其本源微生物以“僵尸”菌的形式依然存在着，到达地表后，会以某种形式苏醒，并显示极高的生物活性，我国的油/矿/气藏只有很少超过100℃所以，我们在将油/矿/气藏作为化学反应(包括生物化学反应)系统时油藏的温度、压力是次要考虑因素，矿化度高则有利于电子传导，自由电子e量、吞吐等人工传质、本源微生物的生物量、微量元素及稀土催化剂是最主要的考虑条件。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明流程示意总图。

图2为采油及炼油含油废弃物、尾气VOCS用复合本源微生物发酵，通过洗涤、吸收达到采油炼油零排放的工艺流程示意图。

图3为将外源(石化系统之外)低价值有机质用复合本源微生物资源化为本源微生物的工艺流程示意图。

图4为低价值有机质以复合本源微生物资源化、油/矿/气藏温度控制用热源及零排放蒸汽发生器示意流程图。

图5为油/矿/气藏传质吞吐及生化宝设备作用于油/矿/气藏井网的布置和安装示意图。

图6为油气藏折算压力等压图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

化石能源的低能耗零碳排放采收及碳循环方法，其特点是：以油田、或煤矿、或气藏等地层下的天然系统为化学反应系统，将低价值有机质用化石能源的复合本源微生物发酵，所得发酵液、与复合本源微生物菌液、与燃烧尾气经化石能源的复合本源微生物在微生物电合成气氛下的超洁净吸收液，和/或其他来源二氧化碳被本源复合微生物的吸收液共同持续注入所述化学反应系统，并向所述化学反应系统中引入尽量多的自由电子e,同时通过生产井、注水井和注气井等所有与油/矿/气藏相联通的井网进行人工传质(吞吐)，以孕育为主，仅以天然能量的弹性驱少量采油、采气，以采气为主，一年后油气同采，但，以自喷井采油采气为主，非特殊情况绝不人为掠夺性强采。

化石能源及生物质等燃料燃烧所产生燃烧尾气实施“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”时靶向微生物选择性吸附的二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、二氧化硫、以及化石燃料燃烧的烟气中含有的微量元素，镍、铬、铜、磷、铁、锰、铅、矾、砷、汞及所述的稀土合金中的所有稀土元素，引入矿/油/气藏，其中所述微生物吸收液中微生物的浓度不低于1亿个/毫升，考虑油田/气田/煤矿等面积较大，传质困难，实施方法为：每日多井注入，充分利用油井、回注井、注汽井等所有与油/矿/气藏的通道。

所述低价值有机质分为两类及资源化方法为：一类为石化系统内的低价值有机质，具体的原油开采、输送、储存及炼油化工厂所产生的含油废弃物、VOCS、及深加工产品产生的含碳氮硫磷中的一种、两种或多种的尾气、蒸汽发器产生的含油水垢、设备产生的废机油、废润滑油、废导热油、含油废釜残、炼化污水处理系统产生的“三泥”储罐油泥垢等，实施“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”在生化宝设备综合作用下，以化石能源的复合本源微生物在微生物电合成气氛下发酵，培养多层次靶向微生物，标的污染物为蜡质、沥青质、胶质，并使其指数倍增殖，用靶向菌菌液洗涤含油废弃物至不含油，用为矿区地表绿化用土壤，油回收，废菌液注入矿/油/气藏，用以增加生物量和营养使原油向轻质化转化；

另一类为“背景”中所述及的，目前，我国每年产生的畜禽粪便、生活垃圾、市政污泥、农林废物等有机固体废物资源化的方法为：实施“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”接种石化能源的复合古菌，在生化宝的综合作用下将其资源化为油/矿/气藏的微生物营养，并增加生物量，标的污染物为木质素、纤维素、动植物的细胞壁、细胞膜，希望将原油中的沥青质、胶质分解为轻质原油，并使低阶煤中的腐殖质、高阶煤中的挥发份分解为甲烷的前驱物，发酵液注入油/矿/气藏。

向油/矿/气藏引入电子e的方式为：

通过生化宝设备引入，生化宝设备将直流电场加载在所通过的流体上，因流体中的电解质为导体，电流会导入所述化学反应系统(油/矿/气藏系统)，同时，富含电子e、微量稀土元素、微量过度金属元素、及碳、氮、硫、磷等营养的工况下会瞬间激活来自储层的本源微生物，使其指数倍增殖，并在此工况下蜡质、沥青质、胶质为分散态而不会形成混合垢堵塞油喉、管桩、井筒、过滤器、流量计、储罐，即使温度变化很到如70℃到25℃也不会出现析蜡结垢和腐蚀，金属腐蚀为氧腐蚀，是失去电子的过程，所以有很好的防腐蚀作用，同时二氧化碳也不会溢出，为零碳排放工艺；

设置风力发电装置，将机械能转变为电能，通过电源控制器将交流(AC)转变为直流电 (DC)再升压至300-600V，以恒流形式通过井网的流体将电子传入所述化学反应系统(油/ 矿/气藏系统)，并周期地转变输入网井的电源极性，以防止网井结垢；

设置太阳能光伏发电装置，将光能转变电能，通过电源控制器升压至300-600V，以恒流形式通过井网的流体将电子传入所述化学反应系统(油/矿/气藏系统)，并周期地转变输入网井的电源极性以防止，网井结垢；

设置电磁波、雷电接收装置及接地网，连同设备设施静电直接将电子导入所述化学反应系统(油/矿/气藏系统)；

为保证电子能够顺利导入所述化学反应系统，网井内流体应保持充满状态。

对于石化系统内的低价值有机质含油废弃物发酵及用靶向微生物菌液清洗液的温度为 30-40℃，优选35℃，较大的垃圾、石块等垃圾用菌液清洗至无油后用做建材，泥砂清洗至无油后作为地表绿化用土壤，对于海床上的油/矿/气藏则作为造岛土壤；

对于石化系统以外的低价值有机质接种化石能源复合古菌发酵的温度控制在16℃以上，优选25-35℃，可以对于发酵后的，小于1mm的有机质，如，屠宰垃圾残渣、蔗渣、果壳、农作物秸秆、餐厨压榨残渣、果蔬压榨残渣、猪马牛羊粪便残渣经检测生物量大于10亿个/ 克时无需完全溶解可直接注入所述化学反应系统((油/矿/气藏系统)。

零排放蒸汽发生器特点为：零废水排放、零废热排放、零燃烧尾气排放，其中蒸汽发生器和蒸汽分离器的排污中所含难溶无机盐为极其难得的纳米级材料可作为微生物的载体，具有极强的吸附功能和催化反应活性，非常有利于生化反应系统，蒸汽分离器中的二氧化碳在本发明的多层次靶向微生物的培菌系统中，可直接资源化为甲醇。

蒸汽发生器的进水为井水，和/或采出液所含水，和/或海水经串联连接的两级油水系统免垢器(简称免垢器)，进入蒸汽发生器，两级免垢器之间用绝缘管连接，以水中所含电解质为导体，通过电源控制器成为完整的直流电回路，所述电源控制器的主电路为“H”桥电路，交流(AC)220V输入，输出为直流(DC)20-800V可调，再通过电阻传感器自动监测两个免垢器之间的电阻，当两级之间水的电阻升高值达到20％以上时，电源控制器自动释放脉冲高电压，水垢被介电击穿，后，互为正负的两级之间电阻回归正常值，回归原来的恒流运行，如此往复运行，还设置两电极极性周期性互换程序，及设置旁通及阀门，可随时在线人工检修，保证免垢器中压/触电材料表面清洁，每一级免垢器在出口端底部设置排污装置定时排除砂石态水垢；

蒸汽发生器的燃料为甲烷或原油，助燃剂为氧气，和/或空气，所产生的蒸汽和燃烧尾气在蒸汽分离器中混合，最终免垢器的排污、蒸汽发生器的排污、蒸汽分离器的排污与蒸汽发生器产生的水蒸气和二氧化碳作为所述化学反应系统的热源，和或低价值有机质发酵的热源，和或其他应用，如供暖、发电等。

适用于所有的气田、油田、地下的煤矿，也可以理解为本发明的条件为缺氧的、地下的、有一定温度的、相对密闭的空间，包括正在开采的、探明储量尚未开采的、尤其针对已经采空的，因采空意味着，已经有现成的井网及辅助设施和熟练的产业人员，一次投入的成本会大幅度降低。同样也包括二氧化碳气田，如我国于2009年探明的莺歌海二氧化碳气田，储量为545亿m³，分布面积324平方公里，储层深度为1200-1600米，按照同样的方法实施，则需要石化能源混合本源微生物量会增大一点，低价值有机质更多，需要引入的电子更多，需要孕育的时间更长，但挑战与机遇总是并存的“低价值有机质需要更多”则意味着能够消耗更多的有机废弃物，能够为国家做更大的贡献，临近经济发达人口众多的珠三角，又与长三角有海上廉价的水运成本优势，可以预期是，实施本发明，莺歌海二氧化碳气田孕育完成后，会成为永不枯竭的天然气田和轻质油田，且采收成本极低，则会变真正的成“金山银山”；

人工传质包含井网布置，为传质均匀，宜为面积布井：注液井，油/气井按一定的几何形状和密度布置于整个开发区域等面积注液和吞吐，并，绘制油、气层压力折算等压图(绘制方法与油层静止压力等压图相同)，便于科学地拟定所述化学反应系统，局部，和/或整体的配产、配注方案，以人工注液、注气和系统产气(二氧化碳转化为甲烷、干酪根分解为小分子烃气、低阶煤的腐殖酸，和/或高阶煤的挥发份生成甲烷等)增压为能量以低成本的自喷井采油采气为主。

化石能源复合古菌在“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”已经公开，组成为褐煤的伴生菌，原油的伴生菌，可燃冰的伴生菌，分别培养，所得活性物按质量比1:1:1复合，后，在好氧下培养得到兼性好氧菌，在兼氧下培养得到兼性厌氧菌，应用时按兼性好氧菌：兼性厌氧菌＝1:1接种到生化系统中本发明应用的为金桨牌金桨微生物每毫升菌液含复合古菌的活菌数为50-100亿个在只需接种一次，而不需要持续添加；

所述生化宝设备在“CN201510572031.9一种生化系统辅助设备及其应用”公开的生化系统辅助设备，本发明应用的金桨牌生化宝设备；

所述零排放蒸汽发生器中油水系统免垢器是基于“CN201210311135.0一种触电/压电材料的制备方法及其应用”开发的，本发明应用的为金桨牌油水系统免垢器；权利要求7中述及的电源控制器为“CN201510572031.9一种生化系统辅助设备及其应用”公开的金桨牌电源控制器，同样的，述及的风力发电和太阳能光伏发电的电源控制器都是金桨牌电源控制器输出方式都有7种，工作方式都为恒流输出，有介电击穿水垢的功能及电极极性周期性互换功能。

在低价值有机质发酵过程中用到的筛分，主要目的为，靶向微生物会形成的菌胶团，而不能低压力顺利通过80-100目的筛，以此原理培养多层次靶向微生物，这在“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”中并未说明原理，在本发明中所述筛为离心式过滤器为金桨牌离心过滤器。

实施例1

玉门油田现状：玉门油田已开发7个油田，分别为：老君庙、石油沟、鸭儿峡、白杨河、单北、青西、酒东，探明地质储量1.93亿吨，80年累积采油量3826.5万吨，尚不足探明储量的20％)，也就是说至少有80％还在储层中未采出，2015年，在册采油井1460口，注水井540口，年产液量160万吨，年注水量200万吨，年产原油46万吨，平均单井日产油0.86 吨，年亏损额数亿元。本发明的实施先从老君庙油田开始实施，取得明显效益后再延伸至其他六个油田。

地质条件：处于酒泉盆地，主要为层状砂岩油藏，渗透率属于中低，老君庙油田储层温度为30℃，现有油井1062口，回注井393口，油藏面积134平方公里油，总产液量为3188吨/日，废油泥25吨/日左右，油田电厂，二氧化碳排量不低于881.78吨/日(资源化可得到320吨甲烷/日，即451616标方甲烷/日，年可产甲烷11.68万吨)(按4.1亿度电/年，排放 785克二氧化碳/度电)

实施方案：

一、利用基于“201210311135.0一种触电/压电材料的制备方法及其应用”开发的金桨牌油-水系统免垢器，设置蒸汽发生器，目的为给油田采油产生的废油泥砂、隔油池废油、储罐废油泥，炼化污水处理系统的“三泥”、储罐油泥砂、油垢、蒸馏釜含油废釜残、废机油、废润滑油、废导热油等等低价值含油危废资源化处置时的热源。位置在靠近产气井和回注井，以便于将烟气，和烟气吸收液直接注入储层，将烟气中的水和二氧化碳直接资源化，水源为油田井水(不需要做任何软化除盐处理，可直接进入所述蒸汽发生器)；

二、将电厂产生的二氧化碳资源化：实施“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”时靶向微生物选择性吸附的二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、二氧化硫、以及化石燃料燃烧的烟气中含有的微量元素，镍、铬、铜、磷、铁、锰、铅、矾、砷、汞及所述的稀土合金中的所有稀土元素，引入矿/油/气藏，其中所述微生物吸收液中微生物的浓度不低于1亿个/毫升，考虑油田面积较大，传质困难，实施方法为：每日多井注入，充分利用油井、回注井、注汽井等所有与油藏的通道。

三、按“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”建立靶向微生物培菌系统，标的污染物(低价值有机质或称为营养)为：最容易得到的，炼化厂“三泥”、储罐废油泥砂、油垢、含油废釜残、废导热油、废机油、废润滑油、油田废油泥砂、蒸汽发生器废油垢等，以高浓度靶向微生物菌液清洗至含油率0.1-0.3％，后，将不含油的泥沙作为油田地表的生态修复之用，油回收，将废菌液注入油藏；

四、按“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”建立低价值有机质培菌系统，标的污染物为：城市垃圾渗滤液、餐厨压榨液、及其有机废渣、农作物秸秆发酵渗滤液、果蔬垃圾发酵液及其他所有低价值有机物，发酵液直接注入油藏；

五、在炼化厂，和或其他化工厂按“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”中以靶向微生物吸收的VOCS吸收液直接注入油藏；

六、将风电、太阳能光伏所发电能以金桨牌生化宝电源控制器转换直流电(效率最高) 的形式，并防止油井壁与引入油藏的接触点因结垢而影响电子传导效率，提供电刺激的同时，为所注入的二氧化碳提供自由电子e,；

七、将油田接地网、设备屏蔽网与井网良好接地，将雷电、静电、电磁波所产生的各种方式产生的电能导入油藏(尽管效率不高，但属于低成本挖潜)；

八、在所有生产井、回注井、注气井安装生化宝，并一次性注入3188吨复合古菌母株菌液(注：日产液量为3188吨，且只需引种一次)，后，吞吐45日，吞吐的好处除了传质作用，还有激活本源微生物的作用，发明人发现，本源微生物从地下高压环境达到地面后进行了快速的繁殖复制，这对增加生物量非常有益，后，只采气，观察油藏压力变化，一年后开始采油，采油以低成本的自喷井自喷为主。

实施效果：1，本实施方案使油藏实现如下条件：高浓度本源微生物、大量自由电子e的存工况下，不但使胶质、蜡质、沥青质、无机盐形成的复合垢得以溶解，解决了管桩、油喉、油藏、储罐、输油管线、高压泵堵塞的难题，而且实现了油与细砂泥的分离和解堵，自喷井产油中几乎不含砂、胶质、沥青质，从原理上彻底解决了再次结垢堵塞的问题；2，靶向微生物分解了蜡质、胶质、沥青质，使原油的品质向轻质化、低盐化发展；3，二氧化碳在厌氧、富含自由电子、靶向微生物作用下生成甲烷、甲醇等而得以资源化，且仅油田电场二氧化碳资源化就可增收3.3亿元/年，(注：天然气中几乎不含二氧化碳和硫化氢，含少量氮气)估计玉门油田的7个油田可资源化二氧化碳1000万吨二氧化碳以上，预期可资源化为364万吨甲烷/年则产值在100亿元以上，还可以在碳交易中获利200亿美元(按国际碳交易为20美元/吨二氧化碳核算)。其预期收益远远高于采油的收益！

此方法可推广至玉门油田其他的6个油田，及其他油田、气藏、地下煤矿。

Claims

1.化石能源的低能耗零碳排放采收及碳循环方法，其特征在于：以油田、或煤矿、或气藏等地层下的天然系统为化学反应系统，将低价值有机质用化石能源的复合本源微生物发酵，所得发酵液、与复合本源微生物菌液、与燃烧尾气经化石能源的复合本源微生物在微生物电合成气氛下的超洁净吸收液，和/或其他来源二氧化碳被本源复合微生物的吸收液共同持续注入所述化学反应系统，并向所述化学反应系统中引入尽量多的自由电子e,同时通过生产井、注水井和注气井等所有与油/矿/气藏相联通的井网进行人工传质(吞吐)，以孕育为主，仅以天然能量的弹性驱少量采油、采气，以采气为主，一年后油气同采，但，以自喷井采油采气为主，非特殊情况绝不人为掠夺性强采。

2.根据权利要求1所述化石能源的低能耗零碳排放采收及碳循环方法，其特征在于：化石能源及生物质等燃料燃烧所产生燃烧尾气实施“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”时靶向微生物选择性吸附的二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、二氧化硫、以及化石燃料燃烧的烟气中含有的微量元素，镍、铬、铜、磷、铁、锰、铅、矾、砷、汞及所述的稀土合金中的所有稀土元素，引入矿/油/气藏，其中所述微生物吸收液中微生物的浓度不低于1亿个/毫升，考虑油田/气田/煤矿等面积较大，传质困难，实施方法为：每日多井注入，充分利用油井、回注井、注汽井等所有与油/矿/气藏的通道。

3.根据权利要求1所述化石能源的低能耗零碳排放采收及碳循环方法，其特征在于：所述低价值有机质分为两类及资源化方法为：一类为石化系统内的低价值有机质，具体的原油开采、输送、储存及炼油化工厂所产生的含油废弃物、VOCS、及深加工产品产生的含碳氮硫磷中的一种、两种或多种的尾气、蒸汽发器产生的含油水垢、设备产生的废机油、废润滑油、废导热油、含油废釜残、炼化污水处理系统产生的“三泥”储罐油泥垢等，实施“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”在生化宝设备综合作用下，以化石能源的复合本源微生物在微生物电合成气氛下发酵，培养多层次靶向微生物，标的污染物为蜡质、沥青质、胶质，并使其指数倍增殖，用靶向菌菌液洗涤含油废弃物至不含油，用为矿区地表绿化用土壤，油回收，废菌液注入矿/油/气藏，用以增加生物量和营养使原油向轻质化转化；

4.根据权利要求1所述化石能源的低能耗零碳排放采收及碳循环方法，其特征在于：向油/矿/气藏引入电子e的方式为：

设置风力发电装置，将机械能转变为电能，通过电源控制器将交流(AC)转变为直流电(DC)再升压至300-600V，以恒流形式通过井网的流体将电子传入所述化学反应系统(油/矿/气藏系统)，并周期地转变输入网井的电源极性，以防止网井结垢；

设置电磁波、雷电接收装置及接地网，连同设备设施静电直接将电子导入所述化学反应系统(油/矿/气藏系统)。

5.根据权利要求1所述化石能源的低能耗零碳排放采收及碳循环方法，其特征在于：为保证电子能够顺利导入所述化学反应系统，网井内流体应保持充满状态。

6.根据权利要求1所述化石能源的低能耗零碳排放采收及碳循环方法，其特征在于：对于石化系统内的低价值有机质含油废弃物发酵及用靶向微生物菌液清洗液的温度为30-40℃，优选35℃，较大的垃圾、石块等垃圾用菌液清洗至无油后用做建材，泥砂清洗至无油后作为地表绿化用土壤，对于海床上的油/矿/气藏则作为造岛土壤；

对于石化系统以外的低价值有机质接种化石能源复合古菌发酵的温度控制在16℃以上，优选25-35℃，可以对于发酵后的，小于1mm的有机质，如，屠宰垃圾残渣、蔗渣、果壳、农作物秸秆、餐厨压榨残渣、果蔬压榨残渣、猪马牛羊粪便残渣经检测生物量大于10亿个/克时无需完全溶解可直接注入所述化学反应系统((油/矿/气藏系统)。

7.根据权利要求1所述化石能源的低能耗零碳排放采收及碳循环方法，其特征在于：零排放蒸汽发生器特点为：零废水排放、零废热排放、零燃烧尾气排放，其中蒸汽发生器和蒸汽分离器的排污中所含难溶无机盐为极其难得的纳米级材料可作为微生物的载体，具有极强的吸附功能和催化反应活性，非常有利于生化反应系统，蒸汽分离器中的二氧化碳在本发明的多层次靶向微生物的培菌系统中，可直接资源化为甲醇。

8.根据权利要求1所述化石能源的低能耗零碳排放采收及碳循环方法，其特征在于：适用于所有的气田、油田、地下的煤矿，也可以理解为本发明的条件为缺氧的、地下的、有一定温度的、相对密闭的空间，包括正在开采的、探明储量尚未开采的、尤其针对已经采空的，因采空意味着，已经有现成的井网及辅助设施和熟练的产业人员，一次投入的成本会大幅度降低。同样也包括二氧化碳气田，如我国于2009年探明的莺歌海二氧化碳气田，储量为545亿m³，分布面积324平方公里，储层深度为1200-1600米，按照同样的方法实施，则需要石化能源混合本源微生物量会增大一点，低价值有机质更多，需要引入的电子更多，需要孕育的时间更长，但挑战与机遇总是并存的“低价值有机质需要更多”则意味着能够消耗更多的有机废弃物，能够为国家做更大的贡献，临近经济发达人口众多的珠三角，又与长三角有海上廉价的水运成本优势，可以预期是，实施本发明，莺歌海二氧化碳气田孕育完成后，会成为永不枯竭的天然气田和轻质油田，且采收成本极低，则会变真正的成“金山银山”。

9.根据权利要求1所述化石能源的低能耗零碳排放采收及碳循环方法，其特征在于：人工传质包含井网布置，为传质均匀，宜为面积布井：注液井，油/气井按一定的几何形状和密度布置于整个开发区域等面积注液和吞吐，并，绘制油、气层压力折算等压图(绘制方法与油层静止压力等压图相同)，便于科学地拟定所述化学反应系统，局部，和/或整体的配产、配注方案，以人工注液、注气和系统产气(二氧化碳转化为甲烷、干酪根分解为小分子烃气、低阶煤的腐殖酸，和/或高阶煤的挥发份生成甲烷等)增压为能量以低成本的自喷井采油采气为主。

10.根据权利要求1所述化石能源的低能耗零碳排放采收及碳循环方法，其特征在于：化石能源复合古菌在“CN201910378552.9一种靶向微生物的培菌方法及其应用”已经公开，组成为褐煤的伴生菌，原油的伴生菌，可燃冰的伴生菌，分别培养，所得活性物按质量比1:1:1复合，后，在好氧下培养得到兼性好氧菌，在兼氧下培养得到兼性厌氧菌，应用时按兼性好氧菌：兼性厌氧菌＝1:1接种到生化系统中本发明应用的为金桨牌金桨微生物每毫升菌液含复合古菌的活菌数为50-100亿个在只需接种一次，而不需要持续添加；