بخشی از مقاله
نقش سورفکتانت هاي زيستي در ازدياد برداشت نفت
چکيده
سورفکتانت هايا مواد فعال سطحي رده مهمي از مواد شيميايي صنعتي را شامل مي شوند که کاربرد آنها به دليل ويژگي که دارند(کاهش کشش سطحي )روزبه روز گسترده تر مي گردد . بيوسورفکتانت ها يا سورفکتانت هاي زيستي (سورفکتانت هايي که توسط ميکروارگانيسم ها توليد مي شوند)در بين دو فاز با قطبيت متفاوت قرار مي گيرند (نفت .آب ، هوا.آب و يا آب .سطح جامد) ، اين مواد به عنوان مواد مرطوب ساز سطوح جامد نيز داراي کاربرد هستند
.افزايش برداشت (بازيافت ) نفت به کمک بيوسورفکتانت ها يکي از مهمترين زمينه هاي کاربردي بيوسورفکتانت ها در زمان حال و آينده خواهد بود .
در اکثر مخازن نفتي ميزان نفت قابل استحصال اوليه بين ۴۰-۳۰درصد مي باشد (البته براي تعدادي از مخازن از جمله مخازن کشور ما ، اين رقم حدود ۲۰درصد مي باشد) با بکارگيري روشهاي ازدياد برداشت پيشرفته EOR، به اين ارقام حداکثر۲۰درصد اضافه خواهد شد که در آن صورت هم بيش از نيمي از نفت اوليه در مخزن باقي خواهد ماند . در سال هاي اخير شواهدي بر کارآرايي ميکروارگانيسم ها و محصولات متابوليک آن در افزايش ميزان نفت قابل استحصال که اصطلاحا ازدياد برداشت ميکروبي (MEOR)Microbial Enhanced Oil Recovery
ناميده ميشود،گزارش گرديده است . در اين مطالعه عملکرد ميکروارگانيسم ها در افزايش برداشت از مخازن نفتي مورد تجزيه و تحليل قرار داده خواهد شد .
کليد واژه ها:سورفکتانت زيستي ، ازدياد برداشت ، فعال سطحي
مقدمه
سورفکتانت ها (SURFace ACTive AgeNTS) يا مواد فعال سطحي دسته اي از مولکولهاي قطبي و آمفي غيليک هستند که داراي دو بخش هيدروفيل (آب دوست ) و هيدرو فوب (آب گريز) مي باشند که معمولا در حد فاصل دو فاز با قطبيت متفاوت مانند روغن . آب يا هوا . آب واقع مي شوند. اين ويژگي ، سورفکتانت ها را قادر به کاهش کشش سطحي و بين سطحي مايعات مي نمايد و سبب تشکيل
ميکروامولسيون مي گردد. هم سورفکتانت هاي طبيعي و هم سورفکتانت هاي مصنوعي (ساخت بشر) توانايي کاهش کشش سطحي آب از ١-mNmتا تقريبا ١-mNm ۲۷را دارند .
.ازدياد برداشت با استفاده از بيوسورفکتانت ها به دو صورت عمده انجام مي شود ، در روش اول ابتدا باکتريهاي داخل مخزن شناسايي و شرايط تکثير آندسته که در فرآيندهاي مربوط به ازدياد برداشت فعال تر مي باشند فراهم آورده مي شود . در روش دوم آندسته باکتريهاي که از قبل راندمان مثبت آن درازدياد برداشت مخازن نفتي شناسايي شده اند را با شرايط مخزن مورد نظر ، تطبيق داده و سپس همراه با محيط کشت مناسب به مخزن تزريق مي نمايند . گستردگي دامنه خواص ميکروارگانيسم ها ، منحصر بودن خواص فيزيکي سنگ و سيال هرمخزن و فرآيندهاي گوناگون واکنشهاي شيم اييي بين باکتري و نفت مخزن ( که بعضا از نظر مهندسي نفت مي تواند مانند توليد گاز ، الکل ،حلال ، اسيد مثبت و يا مسدود نمودن خلل و فرج و توليد HS٢،منفي باشد) همگي نياز به مطالعه کاربردي فناوري ازدياد برداشتي به روش ميکروبي براي هر مخزن قبل از اجراي عملياتي را طلب مي نمايد.
بطور کلي کاهش کشش سطحي و بين سطحي که از مشخصه هاي بالقوه بيوسورفکتانت ها مي باشد باعث بکارگيري آنها در ازدياد برداشت نفت و فرايندهاي اموسيفيکاسيون مي شود.واژه بيوسورفکتانت و امولسيفاير اغلب به جاي هم بکار برده مي شوند . سورفکتانت ها مي تواند اشکال مختلفي را بسازند که عبارتند از
۱- ميسلي ( Micelle)
۲- ميسل هاي معکوس ( Reverse Micelle)
۳- ميسل هاي غير کروي ( Non-spherical Micelle)
۴- ميسل هاي دو لايه اي ( Bilayer)
۵- ميسل هاي وزيکولي ( Vesicle)
انواع و نحوه طبقه بندي بيو سورفکتانت ها :
انواع مختلفي از ميکروارگانيسم هاي prokaryotic و euocaryotic قادر به توليد سورفکتانت ها مي باشند . بيوسورفکتانت ها که معمولا ايزوله مي شوند گليکوليپيدها هستند که حاوي قندهاي rhamnose و
trehalose هستند. ميکروارگانيسم ها بيوسورفکتانت هايي با وزن مولکولي کم و زياد توليد مي کنند .
آنهايي که از نوع وزن مولکولي کم هستند عموما گليکوليپيدها يا ليپوليپيدها هستند . گليکوليپيدها شامل
trehalose tetraester ها و dicorynomycolate ها ، sophorolipid ها و rhmnolipid ها هستند . ليپوپپتايد شامل سورفکتين ، ويسکوزين و پلي ميکسين مي شود که همچنين ضد ميکروب هاي قوي هستند .
انواع اصلي بيوسورفکتانت ها عبارتند از :
۱)گليکوليپدها
۲)فسفو ليپيدها واسيدهاي چرب
۳)ليپوپپتيد وليپوپروتئين ها
۴)بيوسورفکتانت هاي پليمري
۵)بيورسورفکتانت هاي ويژه
مهمترين ويژگي هاي بيوسورفکتانتها نسبت به سورفکتانتهاي شيميايي عبارتند از:
۱-سميت پايين وسازگاري مناسب محيطي
۲- فعاليت ويژه در حرارت بالا ، PH هاي مختلف ومقاومت به محلول هاي نمکي
۳-فعاليت سطحي و بين سطحي
۴-تجزيه پذيري زيستي بيوسورفاکتانت ها وقابليت توليد آنها از مواد ارزان
۵-تشکيل وشکستن امولسيون ها
کاربرد بيو سورفکتانت ها در صنايع نفت
گازهايي که بوسيله ميکروارگانيسم ها ايجاد مي شوند به سرعت درون نفت خام محلول شده و مکانيسم رانش گاز محلول را فعال مي سازند.
گازها، حلال ها و اسيدهاي چرب سبب کاهش در ويسکوزيته و نقطه ريزش نفت خام مي شود و API(يا چگالي ويژه نفت ) را افزايش مي دهد. اين تغييرات باعث روانترشدن جريان نفت مي شوند.
جدول زير يک نمونه عملي از بکارگيري ميکروارگانيسم ها را قبل و بعد از فعاليت آنزيم ها در يکي از چاه هاي
Maracaibo در ونزوئلا نمايش مي دهد:
بعضي از ميکروارگانيسم ها سولفات خوار هستند و فعاليت SRB را(که بطور طبيعي در مخازن بوجود مي آيد و سبب خوردگي در قسمت هاي فلزي و توليد گاز سولفيد هيدروژن مي شوند، متعاقب آن سولفيد هيـدروژن نيز با آهن ترکيب گشته و سبب توليد رسوب سولفيد آهن مي گردد) کاهش مي دهند.
ازدياد وبرداشت بازيافت نفت به کمک بيوسورفکتانت ها
يکي از جنبه هاي کاربردي بيوسورفاکتانت هاي مساله «MEOR» مي باشد . تخمين زده مي شـود کـه بـين
۳۰%تا ۵۰% نفت از منابع نفت خام بوسيله تکنيکهاي متداول پمپ کردن استخراج مي شود استفاده از بخار مي تواند کمک به بازيافت نفت نمايد ولي بخار باعث ايجاد احتراق مـي شـود بيوسـروفکتانت هـا مـي تواننـد جايگزين ترکيبات نسبتاً گران سولفونات (sulfonates) يا ليگوسولفونات (Lignosulfonates) شوند کـه در سالهاي اخير بدين منظور مـورد اسـتفاده قـرار مـي گيرنـد . در MEOR ميکروارگانيسـم هـا از جملـه باسيلوس وآسينتوباکتر و يا فرآورده هاي آنها در جهت توليد پليمرها وبيوسورفکتانت تلقيح به داخل مخـازن نفت مي شوند . در MEOR بيوسورفکتانت ها با کاهش کشش سطحي در فضاي بين نفت خام وصخره هـا به بازيافت ميکروبي نفت يا MEOR کمک مي کنند
بطور کلي روشهاي ازدياد برداشت ميکروبي نفت را مي توان به دو دسته کلي تقسيم نمود که شامل :
۱-روش برون جا ( ex situ)
در اين روش محصولات متابوليکي از قبيل پلي ساکاريدها و سورفکتانت ها و .... ، در بيرون از مخزن و تحـت شرايط کنترل شده در داخل تجهيزات مخصوص ( فرمانتورها) توليد شده و سپس بـه همـراه آب تزريقـي از طريق چاههاي تزريق به داخل مخزن نفت تزريق مي شوند .
۲-روش درجا( in situ)
اين روش به دو شکل انجام مي گيرد که شامل :
الف ) تحريک جمعيت ميکروبي بومي داخل مخزن بوسيله تزريق مواد مغذي تحريک کننده آنها بـراي توليـد يک متابوليت خاص ، که در اين حالت بايد تحريک ميکروبهاي بومي طـوري کنتـرل شـود کـه ميکروبهـاي ناخواسته رشد نکنند . بنابراين بايد از جمعيت ميکروبي داخل مخزن اطلاع داشت و شـرايط رقابـت پـذيري ميکروب مورد نظر در بين اين جمعيت پيدا شود .
