随着低渗透油藏开发规模的日益扩大,微生物采油技术将逐步成为采油领域一种全新的研究理念。针对低渗透油藏中蒙脱石和其混层矿物间遇水膨胀作用是直接导致储层孔隙度和渗透率以及原油采收率降低的瓶颈问题。本论文采用高通量测序技术研究了不同特征低渗透油藏内微生物群落结构的多样性及特征,且筛选分离出Fe（Ⅲ）还原功能微生物,并从生物化学的角度研究了功能微生物与储层不同粘土矿物的相互作用机制,建立了低渗透油藏储层渗流与孔道减阻生物化学新认识,提出微生物提高低渗透油藏原油采收率的新方法。主要的研究成果如下:（1）优化了Fe（Ⅲ）还原功能菌的筛选条件及评价方法,从低渗透油藏采出液中筛选出4株高效Fe（Ⅲ）还原功能菌（Enterobacter aerogenes,CA;Pseudomonas sp.,KB;Bacillus cereus,TC和Proteus sp.,TD）,且这些功能菌均能在兼性厌氧条件下代谢产生大量的生物有机酸,并能够高效的还原蒙脱石矿物中的Fe3+为Fe2+,其Fe（Ⅲ）还原率分别为47.1%、62.9%、67.1%和71.1%;（2）CA菌,KB菌,TC菌和TD菌作用后蒙脱石晶体结构内化学键键强发生明显改变,其中νMg-OH,νAl-OH,νFe-OH的峰强度急剧减弱,导致晶格间电荷失衡,引起晶格畸变扭曲及框架结构遭到破坏。同时,蒙脱石特征峰强度降低且半峰宽数值增加,矿物物相部分发生转变,生成伊利石等新的次生矿物,并且揭示了蒙脱石向伊利石等次生矿物转化的3种机制。此外,四株Fe（Ⅲ）还原功能菌具有较好的抑制粘土矿物水化膨胀的作用,其抑制膨胀率分别为45.65%、48.91%、35.87%和40.22%;（3）复配Fe（Ⅲ）还原菌利用自身及代谢产物对运移分散矿物微粒具有很好的铰链固定效果且作用后矿物层间距和晶格条纹间距明显缩小。复配Fe（Ⅲ）还原菌抑制>95%的蒙脱石、70%-80%的蒙脱石、40%-50%的蒙脱石、高岭石、伊利石和伊利石的膨胀率分别为62.81%、71.93%、82.76%、98.00%、100.00%和99.00%。此外,揭示了四株Fe（Ⅲ）还原菌协同作用下对不同粘土矿物的作用机制和作用粘土矿物中电子传递途径以及利用Fe2+为晶核生长点形成次生矿物的形成机理;（4）研制了低渗透油藏内源通道减阻功能微生物的定向激活剂配方,最佳配方为:糖蜜为0.9%;NH4Cl 0.1%;酵母粉0.15%;Mg SO4·7H2O 0.3 mg/L;Na2CO30.25 mg/L和Fe Cl3·6H2O 0.6 mg/L。同时实验发现功能菌对原油中多环芳烃化合物具有选择性的降解,特别是苯类物质中二联苯呋喃和萘类物质中1,3,5,7-四甲基萘,其相对丰度分别下降了0.4%和3.1%,且原油经功能菌作用后粘度降低了1.58m Pa·s;（5）利用高通量测序技术,研究了延长油田不同开采方式区块和长庆不同含水量油藏中微生物群落结构多样性及特征。Marinobacterium、Sulfurimonas、Thalassospira和Pseudomonas为延长低渗透油藏正常水驱区、空气辅助区和CO2注入区采出液中主要优势菌属。当定向激活培养后,微生物群落结构与激活前水样相比发生了明显的变化,Bacillus、Stenotrophomonas、Pseudomonas和Lactobacillus转变为激活后水样中的通道减阻功能优势菌属。长庆低渗透油藏中主要优势菌属为Pseudomonas、Marinobacter、Vibrio和Arcobacter。Arcobacter、Desulfobulbus和Pseudomonas为定向激活后油井采出液中的优势功能菌属;（6）外源Fe（Ⅲ）还原功能菌和内源通道减阻功能菌均能够有效的提高10-50m D岩心的渗透率及降低水驱注入压力,其值分别为49.58%,39.3%和61.11%,55.56%,且功能菌改善水化膨胀前岩心通道减阻效果要明显优于水化膨胀后。内、外源功能菌有效的阔宽了水化膨胀后岩心的孔道半径,其半径值分别增大了2.412μm和3.145μm。此外,岩心物模驱替试验证明激活后内源通道减阻功能微生物的驱油率在水驱基础上提高了6.9%。