بخشی از مقاله
چکیده
یکی از کاربردهاي بیوتکنولوژي، استفاده از ریزسازواره ها - میکروارگانیزم ها - در صنایع نفتی می باشد.بیوتکنولوژي در صنعت نفت داراي کاربردهاي زیادي است که از مهمترین آن می توان از افزایش استخراج نفت با کمک میکروب ها - - MEOR نام برد.میکروارگانیسم ها با تولید اسید هاي آلی مانند اسید لاکتیک، سیتریک، فرمیک، پروپیونیک و نیز CO2 که با کاهش PH و حل شدن بخشی از کانی هاي کربناتی همراه است و لذا نفوذ پذیري را در این مخازن افزایش می دهد.
در این آزمایش، تاثیر میکروارگانیسم هاي مشخص بر تخلخل مورد ارزیابی قرار گرفت. دو نمونه مورد بررسی از سازندهاي مخزنی و پوش سنگی میدان هاي نفتی استخراج شده اند و با نفت 15 API و منبع کربن و نیتروژن اشباع شده اند. چهار گونه باکتریایی E.Coli,Pseudomonasaeroginosa,Bacilluscereus,Pruteus mirabilis در نمونه ها با مدت زمان و دماي مشخص کشت داده شدند.
پس از آزمایش مقدار نمونه هاي باقی مانده اندازه گیري می شود.با توجه به کاهش جرم نمونه هاي مخزنی پس از آزمایش به خصوص نمونه حاوي Bacilluscereus ، می توان از آن ها جهت افزایش حفره و تخلخل میکروسکوپی وماکروسکوپی مخازن نفتی و گازي استفاده کرد. در نمونه هاي پوش سنگی، افزایش جرم پس از آزمایش را می توان در اثر ایجاد توده هاي سلولی، تولید بیوسورفاکتانت،عدم عبور ذرات تجزیه شده از فیلترهاي به کار و عامل مهم دیگر رفته دانست.
مقدمه
نفت مخلوط پیچیده اي از انواع هیدروکربن ها و سایر مواد آلی مانند ارگانومتال ها ست که براي مدت زیادي به عنوان سوبسترایی براي رشد میکروارگانیسم ها شناخته شده اند. استفاده از میکروبها جهت تولید گاز به منظور افزایش بازده و یا دفع موادي که باعث کاهش غلظت و گرانروي نفت و انتقال آسان آن به سمت چاههاي تولیدي میشود، تحت روشی به نام MEORانجام میشود. روشهاي میکروبی از روشهاي نوین افزایش بازده ذخایر به شمار میرود که این روش از جنبههاي نوین کاربرد علوم بیوتکنولوژي در صنعت نفت میباشد.
می توان کاربرد هاي گوناگون بیوتکنولوژي در صنعت نفت را به صورت زیر دسته بندي کرد:
.1تصفیه میکروبی زایدات نفتی و پاکسازي زیستی.
2/فیلترهاي زیستی براي حذف ترکیبات آلی در گازهاي خروجی
.3افزایش استخراج نفت با کمک میکروب ها
.4/ - MEORتخریب امولسیون هاي آب-روغن با کمک میکروارگانیسم ها
.5گوگردزدایی میکروبی6/نیتروزن زدایی میکروبی.7/حذف فلزات سنگین.8/تکنولوژي آنزیمی
در صنعت نفت یک مخزن نفتی تا زمانی که فشار و انرژي کافی داشته باشد می تواند نفت تولید کند اما پس از آن که انرژي طبیعی خود را براي تولید از دست داد، باید به روشی به آن انرژي داد تا نفت هاي مخزن استخراج شوند.ابتدا فشار با تزریق گاز و یا آب به لایه آب ده مخزن تامین می شود و سپس سیلاب زنی گازي یا سیلاب زنی آبی براي جابه جایی نفت اجرا می شوند .پس از آن که این روش ها نیز کارایی خود را از دست دادند، روش هاي ازدیاد برداشت مورد استفاده قرار می گیرند.به این مراحل در مدت برداشت از یک مخزن به ترتیب روش هاي تولید اولیه، ثانویه و ثالثیه می گویند. روش هاي اولیه و ثانویه تولید تقریبا می توانند تنها یک سوم نفت مخزن را تولید کنند و بیشتر از دو سوم نفت در مخزن باقی می ماند. در این میان روش میکروبی ،یک روش کارآمد در ازدیاد برداشت نفت می باشد.
از حدود شصت سال پیش به میکروارگانیسم ها براي بهبود شرایط تولید نفت توجه شده است. در دهه 40 میلادي نخستین بار ،زوبل کلود - - Claude Zobell نشان داد که باکتري هاي بی هوازي احیا کننده سولفات می توانند سبب آزاد شدن قیر نفت از شن هاي نفتی شوند. مطالعات مرتبط با میکروب ها و مصرف هیدرو کربن ها،با جدا کردن باکتري ها ي اکسید کننده متان در سال 1960 آغاز شد. باکتري هایی که بیشتر بررسی شدند
Micrococci,MycobacteriaوPseudomonad ها جداشده از خاك وآب بودند.نفت خام از هیدروکربن هاي سیرشده، آروماتیک و ترکیبات آسفالتیک با وزن مولکولی، پیچیدگی ها و قابلیت هاي متفاوت براي اکسیداسیون میکروبی تشکیل شده است.
روش هاي اجرایی متداول MEOR عبارتنداز: تزریق محصولات میکروبی به درون مخزن نفت، تزریق سوبسترا به داخل مخزن براي تحریک رشد میکروب هاي بومی و تزریق میکروب و سوبسترا به مخازن نفتی.
میکروارگانیسم ها با مکانیسم هاي متنوعی سبب افزایش برداشت نفت می شوند که می توان آن ها را در چند گروه اصلی تقسیم بندي کرد:
-رشد باکتري هاي سازنده Layer Slime و مسدود کردن انتخابی - - Selective Plugging که سبب تصحیح و همگن کردن نفوذپذیري و افزایش Ciency Sweep Effi. در اجراي تکنیک سیلاب زنی می شود.
-تولید بیوپلیمرهایی مانند زانتان که به عنوان قوام دهنده سیال سیلاب زنی به کار می روند. کاربرد این ترکیبات سبب نزدیک تر شدن مقدار تحرك به عدد یک و افزایش Displacement Efficacy می شود.
ویژگی هاي دیگري نیز می توان نام برد، از جمله:
1 -تولید اسید هاي آلی مانند اسید لاکتیک، سیتریک، فرمیک، پروپیونیک و نیز CO2 که با کاهش PH و حل شدن بخشی از کانی هاي کربناتی همراه است و لذا نفوذ پذیري را در این مخازن افزایش می دهد.
-2تولید بیوسورفاکتانت ها و کمک بیوسورفاکتانت هایی که در کاهش کشش بین سطحی و امولسیونه کردن نفت و در نتیجه افزایش Displacement Efficacy موثراند. این پدیده یکی از مکانیسم هاي اساسی MEOR در مخازن ماسه سنگی است.
-3رشد بیوفیلم میکروبی روي صخره هاي مخزنی سبب جدا شدن نفت از صخره و آزاد شدن آن در فضاي منفذ می شود و به بازیابی نفت باقی مانده کمک می کند.
باید توجه کرد افزایش بازده تولید با روش MEOR براي تمامی مخازن ممکن نیست.شوري بالا - بیش از - %12، دماي بالا - بالاتر از C۫ - 50◌ و نفوذپذیري وتخلخل بسیار اندك شرایطی هستند که کاربرد MEOR را دشوار می کنند.دو مشکل اول را شاید بتوان در آینده با یافتن سویه هاي هالوفیل و ترموفیل و یا روش هاي مهندسی ژنتیک حل کرد. به نظر می رسد که حل مشکل سوم به یک استراتژي چند مرحله اي و یا تلفیقی از شیوه هاي شیمیایی و بیوکاتالیتیک نیاز دارد.در اینجا سعی شده است تا با انجام آزمایشاتی، تاثیر میکروارگانیسم هاي مشخص را بر تخلخل مورد ارزیابی قرار دهیم.
دامنه وسیعی از باکتري ها، قارچ هاي رشته اي و مخمرها می توانند نفت خام را متابولیزه کنند، اما در این بین باکتري هاي تجزیه کننده از اهمیت بیشتري برخوردارند و می توانند دامنه وسیع تري از ترکیبات نفتی را تجزیه نمایند
تولید اسیدهایی با وزن مولکولی کم توسط میکروارگانیسم ها در حضور مواد مغذي کربوهیدراتی ودر شرایط بی هوازي اثرات مختلفی در مخزن به جاي می گذارند که از آن جمله افزایش نفوذپذیري و خلل و فرج مخزن دانست و همچنین تولید گاز CO2 در اثر واکنش با سنگ هاي کربناتی دانست.
آب، نفت و گاز در داخل حفرات سنگ مخزن به دام می افتد. این حفرات شامل حجم خالی سنگ هستند،کسر یا درصدي از حجم کل سیال بیان می شود وبه عنوان تخلخل معرفی می گردند.تراوایی یک محیط متخلخل توانایی مواد براي عبور سیال است. تراوایی ،تخلخل و اندازه سلولی می تواند رشد و متابولیسم سلولی را تحت تاثیر قرار دهند.
در این مقاله سعی شده است تا با بهره گیري از مزایاي فرایند کشت حالت جامد - SSC - وکشت غوطه ور مایع - SLC - ،به گونه اي که از مزایاي هر کدام از روش ها استفاده شود . که با توجه به این شیوه، معایب استفاده ازهر کدام از روش ها به صورت جداگانه در مقایسه با به کارگیري هردو روش به حداقل رسیده است - که از آن جمله می توان به انتقال حرارتی متابولیکی مشکل ساز در حین رشد،انتقال جرم داراي مشکل در فاز جامد با نفوذ محدود، زمان کشت اغلب بیش تر SSC نسبت بهSLC و... و همچنین بسیاري از معایب حالت کشت مایع نسبت به کشت جامد - .
