استخراج نفت به روش میکروبی

استخرج نفت به روش میکروبی( mEOR ) یک تکنولوژِ بیولوژیکی است که متشکل از دستکاری نقش یا ساختار محیطهای میکروبی در مخازن نفت است. هدف اصلی و عمده ( mEOR ) ، بهبود استخراج نفت مدفون شده در منافذ و حفرات ضمن افزایش سود اقتصادی است . ( mEOR )، تکنولوژی استخراج نفت از زمین که باعث استخراج نفت باقی مانده در مخازن شده و عمر مخازن نفتی را افزایش می دهد . ( mEOR ) یک علم چند بعدی (چندگانه) است که شاخه هایی چون زمین شناسی، شیمی ، میکروبیولوژی ، مکانیک سیال، مهندسی نفت ، مهندسی محیط زیست و مهندسی شیمی را در بر دارد . پروسه میکروبی در تکنولوژی ( mEOR ) را می توان مطابق با مشکل تولید نفت در زمین طبقه بندی کرد:
1) تمیز کردن سوراخ ها و حفرات چاه باعث از بین رفتن و خروج گل و لای و دیگر نخاله هایی می شود که کانال هایی که محل عبور جریان نفت است را مسدود نموده اند
2) تحریک چاه باعث بهبود جریان نفت از مجراها و کانال ها بدرون منافذ و حفرات چاه می شود.
3) سیلاب ها ، فعالیت میکروب ها را با تزریق میکروب ها و گاهی اوقات مواد مغذی و املاح افزایش می دهند . از نقطه نظر مهندسی، ( mEOR ) سیستمی است که تحت الشعاع مخزن، میکروب ها ، مواد معدنی و املاح و پروتکل تزریق چاه قرار گرفته است .
تاکنون ، عملکرد ( mEOR ) براساس دو فلسفه توصیف شده است . سود حاصل از تولید نفت این کار با املاح و تغییر خصوصیات لایه های نفت – آب – املاح معدنی با هدف تسهیل حرکت نفت در طول حفرات و منافذ انجام می گیرد. در چنین سیستمی، فعالیت میکروب ها بر سیالیت(کاهش چسبندگی، سیلاب ها) ، تاثیر جابجایی(کاهش نقش لایه ها ، افزایش نفوذپذیری ) و تاثیر عمل جاروبی (کنترل سیالیت ، چسبندگی) و نیروی محرک و فشار مخزن تاثیر می گذارد.
افزایش: در این مرحله ، فعالیت میکروب تغیر و تبدیل نفت های سنگین را به نفت های سبکتر تقویت می کند . این فعالیت می تواند باعث سولنورزدایی شدن نفت بدلیل نیتریت زدا شدن و نیز حذف فلزات سنگین شود.
ارتباط : در طول دهه ها تحقیق، ( mEOR ) به عنوانیک تکنولوژی مفید و موثر اثبات و تایید گردید.علی رغم این حقایق، اختلافاتی نیز در این زمینه وجود دارد. داستان هایی در زمینه علم ( mEOR ) و کاربر آن گفته و نقل شده است . اما اطلاعاتی در مورد مزایای اقتصادی این علم و تکنولوژی به چاپ نرسیده است . با این وجود، اتفاق نظرهایی در مورد ( mEOR ) به عنوان یکی از ارزانترین روش های EOR وجود دارد. با این وجود، در زمینه این که آیا روش ( mEOR ) روشی موثر و موفق است ، هنوز تردیدهایی وجود دارد . بنابراین ، ( mEOR ) یکی از زمینه های تحقیق است که در قرن 21 مورد توجه قرار گرفت. زیرا ( mEOR ) یک تکنولوژی مکمل است که می تواند به استخراج 37میلیون بشکه نفت که به واسطه تکنو لوژی های قدیمی قابل استخراج نبوده ،کمک نماید.
قبل از ظهور وپیدایش میکروبیولوژی مولکولی محیط زیست ،کلمه باکتری دربیشتر علوم و شاخه ها به میکروبهای ناشاخته اطلاق می شد.این خطا و اشتباه بر علوم وشاخه های متعدد تاثیر گذاشت . بنابراین واژه" میکروب" یا "میکروارگانیسم" بعد ها در متون مورد توجه قرار گرفت.

تاریخچه:
 

در سال 1926 ، بِکام کاربرد میکروارگانیسم ها را به عنوان عامل و واسطه استخراج نفت مدفون شده در حفرات و منافذ، پیشنهاد نمود. از آن زمان ، تحقیقات گسترده ای در این زمینه صورت گرفت و بازبینی های وسیعی به انجام رسید. در سال 1947، زوبل و همکارانش ، اساس و مبنای میکروبیولوژی نفت را در استخراج نفت بکار گرفتند. سهم این علم در تکنولوژی 1957 در زمینه تولید محصولات استخراج نفت چون گازها، اسیدها، محلول ها و بیوشناورها که حاصل فساد میکروبی است ، جایزه ای را دریافت کردند. در سال 1954، اولین آزمایش در میدان نفتی لیبسون در ایالت aorkanas آمریکا انجام گرفت . در طول این زمان ، kuzentsov ، تولید گاز میکروبی را از نفت ، کشف نمود . از همین سال تا دهه 1970، تحقیقات وسیعی در USSR , USA و چکسلواکی، هانگاری و هلند انجام گرفت . نوع اصلی آزمایشات که دراین کشورها انجام گرفت، شامل تزریق میکروب بود. در سال 1958، چسبندگی میکروبی توسط گیاهان و جلبک بواسطه Heinmingen و همکارانش مطرح شدند . بحران نفت سال 1970، باعث انجام و اجرای تحقیقات در زمینه ( mEOR ) در بیش از 15 کشور شد.
از سال 1970 تا 2000 ، تحقیقات ( mEOR ) برای اکولوژی میکروبی و شناسایی مخازن نفت متمرکز شد. در سال 1983، ایوانف و همکارانش ، تکنولوژی فعالیت میکروب ها را در چینه ها مطرح و معرفی نمودند . تا سال 1990،( mEOR ) به یک تکنولوژی دو شاخه ای تبدیل شد. در سال 1995 ِ، بازدیدی از پروژه های ( mEOR ) در آمریکا نشان داد که 81 درصد پروژه ها باعث افزایش تولید نفت می شوند اما یک موردواحد از کاهش تولید نفت گزارش نشد. امروزه ( mEOR ) توجهات زیادی را به افزایش قیمت نفت و پایان یافتن و اتمام این منابع ، جلب نموده است . از همین رو، کشورهای مایلیزتا ( mEOR ) را در برنامه های استخراج نفت خود تا سال 2010 بکار گیرند.

مزایای ( mEOR ):
 

ادعاهایی در زمینه مزایای ( mEOR ) مطرح گشته است . با این وجود ،بدلیل فقدان شواهد مورد تایید، باید این ادعاها را با احتیاط مد نظر قرار داد . به علاوه ، ارزشیابی و تحلیل سیکل عمر چاه وتاثیرات زیست محیطی نامعلوم ونامشخص است مزایای تکنولوژی ( mEOR ) رامی توان به ترتیب زیر شرح نمود:
1) تزریق میکروب ها واملاح معدنی، کاری راحت و ارزان است . مدیریت و کنترل این روش در میادین نفتی راحت و ساده است . تکنولوژی( mEOR ) مستقل از قیمت نفت می باشد.
2) این تکنولوژی از بعد اقتصادی برای میادین نفتی سودمند و موثر است .
3) افزاش تولید نفت
4) این تکنولوژی به تغییرات و اصطلاحات جزئی نیازمند است .
5) سهل الاستفاده بودن
6) نصب راحت و آسان
7) لزوم استفاده از انرژی کم در تولید محصولات ( mEOR )
8) این تکنولوژی زمان کربناتی کردن مخازن نفت ، موثرتر از دیگر روش های ( EOR ) است .
9) فعالیت میکروب با رشد میکروب افزایش می یابد. این مسئله بر خلاف دیگر روش های ( EOR ) در بعد زمان و مکان است .
10) محصولات سلولی از بعد بیولوژی فساد پذیرندو می توان آن ها را در محیط زیست به راحتی استفاده کرد.

معایب ( mEOR ):
 

1) اکسیژن بکار رفته در ( mEOR ) هوازی می تواند در نقش یک ماده فساد زا بر تجهیزات غیر مقاومت و لوله ها عمل نماید.
2) ( mEOR ) غیر هوازی نیازمند مقادیر زیادی قند است که باعث کاهش عملکرد در سکوهای نفتی بدلیل مشکلات عملیاتی می شود.
3) میکروب ها نیازمند تسهیلات و شرایطی برای رشد و پرورش هستند.
4) میکروب های آندوژتر نیازمند چارچوبی استاندارد برای ارزشیابی فعالیت میکروبی هستند .مثل تکنیک های الگوبرداری.
5) زمانی رشد میکروب ها مطلوب است که نفوذ پذیری لایه بیش تر از 50 md باشد و دمای مخزن پایینتر از C 80 و مقدار شوری پایین تر از 150 گرم در لیتر وعمق مخزن کمتر از 2400 متر باشد.

محیط یک مخزن نفتی:
 

مخازن نفتی، محیط های پیچیده حاوی موجودات زنده (میکروارگانیسم ها ) وموجودات غیر زنده (املاح معدنی) هستند که در یک شبکه بسیار دینامیکی از املاح معدنی و انرژی ها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند . از آن جایی که مخزن، ناهمگون ونا متوازن است ، از این رو، انواع اکوسیستم ها در برگیرنده جمعیتی از میکروب های مختلف هستند که قادرند بر رفتار و عملکردمخزن و سیالیت و جریان یافتن نفت تاثیر گذارند.
میکروب ها ، موجوداتی زنده هستند که متابولیت ، محصولات مترشحه و سلول های جدید آن ها می توانند با یکدیگر یا با محیط زیست به طور مثبت یا منفی، بسته به هدف مطلوب مثل تقویت استخراج نفت ارتباط و تعامل برقرارنمایند . همه این مواد یعنی آنزیم ها ، مواد و ترکیبات پلیمری و خود سلول ها به عنوان کاتالیزور یا واکنش دهنده عمل می کنند.
این ترکیبات از طریق رابطه با محیط زیست افزایش می یابند ونقش اصلی خود را با تاثیر گذاری بر نقش و عملکرد سلول یعنی جهش ژنتیکی وتولید پروتئین ایفا می کنند . علی رغم اطلاعات اصولی و پایه ای در زمینه فیزیولوژی سلول، درک نقش و ساختار جمعیت میکروب ها در مخازن نفتی یعنی اکوفیزیولوژی هنوز مبهم و نامعلوم است .

محدودیت های زیست محیطی
 

عوامل متعددی برای رشد و فعالیت میکروب تاثیر می گذارند . در مخازن نفتی، محدودیت های زیست محیطی ، ملاکی در ارزشیابی و مقایسه تناسب و سودمندی میکروارگانیسم ها محسوب می شوند.این محدودیت ها به اندازه دیگر عوامل زیست محیطی بر کره زمین ، سخت و فشرده نیستند.
برای مثال، شوری آب اقیانوس بیشتر از شوری آب دریاست . اما این شوری کمتر از شوری آب جویبار ها و نهرهاست . به علاوه ، فشار بیش از 20 مگاپاسکال ،دمای بیش از 80°C در مخازن نفتی ، جزء محدودیت های بقا و احیای دیگر میکروارگانیسم هاست . برخی محدودیت های زیست محیطی که فشارهایی را بر سیستم سلولی اعمال می دارند، و بر جمعیت میکروب ها درمخازن نفتی تاثیر می گذارند ، عبارتند از :

دما :
 

آنزیم ها ، کاتالیزورهای بیولوژیکی اند که نقش آن ها تحت تاثیر عوامل مختلفی چون دماست که در دامنه های مختلیف دمایی، واکنش هیا آنزیمی بهبود و یا سرکوب (متوقف) می گردد. دما بر رشد سلول یا متابولیسم تاثیر گذار است . چنین وابستگی ، میکروب ها را طبق درجه دمایی که می تواند رشدکند، طبقه بندی می نماید .
برای مثال، سای کلروفیل ها (کمتر از 25°C ) ، مزوفیل ها ( 25 – 45°C ) ، ترموفیل ها ( 45 – 60°C ) و هایپرترموفیل ها ( 60-121°C ) . اگر چه این سلول ها در این دامنه دمایی رشد مطلوبی دارند اما رابطه مستقیمی با تولید متابولیت های خاصی ایجاد نمی کنند.

فشار: (اثرات مستقیم):
 

تاثیر فشار بر رشد میکروب در زیر اعماق اقیانوس در سال 1949 توسط زوبل و جانسون مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت . این دو محقق میکروب هایی که رشد آن ها با افزایش فشار ، تقویت می شود را باروفیلیک ( barophilic ) نامید. دیگر طبقه بندی میکروارگانیسم ها بر مبنای توقف رشد میکروب در شرایط استاندارد (پیزوفیل( یا بالاتر از 40 مگاپاسکال ( piezo tolerant یا مقاوم به فشار) صورت می گیرد. از نقطه نظر مولکولی ، بازبینی دانیل نشان داد که در فشارهای بالا، رشته مارپیچی DNA فشرده و متراکم تر می شود و جهش ژن و سنتز پروتئین تحت تاثیر این فرایند روی می دهد .

اثر غیر مستقیم:
 

افزایش فشار باعث محلولیت گاز می شود . افزایش فشار بر فرایند ردوکس (اکسایش / کاهش) گاز تاثیر گذاشته و به صورت گیرند و دهنده الکترونی مثل هیدروژن یا Co نقش خود را ایفاء می نماید .

اندازه حفره/ شکل مهندسی:
 

یکی از مطالعات نشان داد که فعالیت باکتری زمانی بهبود می یابد که منافذ و حفرات حداقل در قطر 2/0 میکرومتری به هم متصل و مرتبط شوند . انتظار می رود که اندازه حفره / شکل هندسی آن بر chemotaris تاثیر گذارد . این موضوع در شرایط مخزن نفتی به اثبات و تایید نرسد. Ph :
اسیدی بودن آلکالین ها در ابعاد مختلفی بر سیستم های زنده و غیر زنده تاثیر می گذارند. برای مثال،

تخلیه سطح :
 

تغییر در سطح سلول وضخامت غشاء بواسطه pH و بدلیل قدرت یونی غشاء سلولی پروتئین ها ایجاد می شود. مناطق یونی با ذرات معدنی ارتباط یافته و به آن ها متصل می شوند و بر حرکت سلول ها در منافذ و حفرات تاثیر می گذارند.

فعالیت آنزیمی:
 

پروتئین های سلول، نقش اصلی را در انتقال مواد شیمیایی در غشاء سلول ایفاء می کنند. نقش آن ها به شدت به حالت یونیزه شدن (یونیزاسیون ) که تحت تاثیر pH است ، وابسته می باشد . در هر دو مورد، این فرایند در محیط میکروبی پیچیده یا مجزا روی می دهد . تاکنون اطلاعات مربوط به رابطه بین pH و جمعیت های میکروب در محیط زیست علی رغم تلاش های گسترده در دهه گذشته ، نامعلوم و نامشخص است .اما اطلاعات اندکی در مورد اکوفیزیولوژی جوامع میکروبی در دست است . این تحقیقات هنوز در مرحله گسترش است.

پدیده اکسیداسیون:
 

پدیده اکسیداسیون یا اکسایش در هر سیستم واکنش، یک نیروی ترمودینامیکی از تنفس غیر هوازی می باشد که در محیط های فاقد اکسیژن روی می دهد . پروکاریوت ها ، سلول هایی هستند که از تنفس غیر هوازی به عنوان راهکار متابولیسمی برای زنده ماندن برخوردارند . انتقال الکترون در طول غشاء سلولی روی می دهد . الکترون ها از دهنده الکترون به گیرنده الکترون انتقال می یابند . فرایند اکسایش بین دهنده و گیرنده الکترون روی می دهد . یون های هیدروژن و دیگر عناصر، تعیین می کنند که کدام واکنش اول باید روی دهد . برای مثال، نیتراتی شدن به مراتب مطلوب تر و بهتر از کاهش سولفات است. این مسئله باعث تقویت استخراج نفت می شود . در این پروسه، تاثیر کاهش نیترات بر رطوبت ، نقش لایه ها ، چسبندگی ، نفوذپذیری ، کاهش بیوپلیمرها و گیاهان ، نامعلوم و نامشخص است .

تشکیل الکترولیت:
 

غلظت الکترولیت و دیگر گونه های نامحلول بر فیزیولوژی سلول تاثیر می گذارد. الکترولیت های نامحلول ، فعالیت ترمودینامیک، فشار مخزن و پروتولیز خود به خود آب را کاهش می دهند . به علاوه، الکترولیت ها ، قدرت یونی را در غشاء سلول افزایش داده ویک نیروی محرک و قوی را ایجاد کرده و باعث تراوش آب بدرون یا بیرون سلول ها می گردد. در محیط های طبیعی، اکثر باکتری ها ، توان زنده ماندن در شرایط ترمودینامیکی کمتر از 95% را ندارند. برخی میکروب ها از محیط بسیار شور مثل pseudomonas و Halocous در شرایط ترمودینامیکی بسیار پایینی زنده می مانند و در تکنولوژی ( mEOR ) فعالیت و مشارکت می نمایند.

اثرات غیر خاص:
 

اثرات غیر ویژه در pH و Eh (فعالیت ترمودینامیکی) روی می دهد .برای مثال ، افزایش قدرت یونیِ، حلالیت نانوالکترولیت ها را افزایش می دهد . نانو الکترولیت ها در پروسه تجزیه دی اکسید کربن ، به عنوان کنترل کننده pH انواع آب های طبیعی نقش ایفاءمی کنند.

عوامل بیولوژیکی:
 

اگر چه پدیدههیا syntrophism , parasitism , prexation و دیگر پدیده ها در دنیای میکروبی روی می دهند، اما اطلاعات اندکی در زمینه این پدیده ها در دست است از این رو، این پدیده ها در آزمایش ( mEOR ) مورد توجه قرار نگرفته اند . در اکثر موارد، برخی میکروارگانیسم ها می توانند در محیط های فاقد املاح و مواد معدنی مثل سفره های آب خیزی بازالتی و گرانیتی زندگی کنند. دیگر میکروب ها که در رسوبات زندگی می کنند، از ترکیبات آلی استفاده می کنند . مواد آلی و محصولات متابولیسمی در زمان تشکیل لایه های زمین شناسی می توانند رشد میکروب را در محیط های مجزا تقویت نمایند.

مکانیسم ( mEOR ):
 

درک مکانیسم ( mEOR ) دور از واقعیت است . اگرچه توصیفاتی در آزمایشات جداگانه مطرح و ارایه شده ، اما واضح نیست که آیا این آزمایشات شرایط مخازن نفتی را تقلید نموده اند یا خیر.
این مکانیسم را می توان از نقطه نظر اپراتور- dient توصیف کرد که مجموعه ای از اثرات مثبت یا منفی را نشان می دهند:

1) اثرات سودمند:
 

فساد مولکو های بزرگ ، چسبندگی را کاهش میدهد و تولید شناورها باعث کاهش نقش لایه ها می گردد. تولید گاز، فشار مضاعف را ایجاد می کند. متابولیت های میکروبی یا خود میکروب ها نفوذپذیری را با فعالیت جریان های ثانویه کاهش می دهند.

اثرات مخرب:
 

سولفید هیدروژن باعث فساد لوله ها و دستگاه ها وتخریب و زنگ زدگی آن ها می شود. مصرف هیدروکربن ها بواسطه باکتری، تولید مواد شیمیایی راکاهش می دهد.

اثرات مفید یا مخرب:
 

کاهش نفوذ پذیری در برخی موارد میتوان موثر باشد و در برخی موارد می تواند مخرب و زیانبار باشد. از بعد منفی ، متابولیت هایا میکروب ها، نفوذپذیری را با فعالیت جریان های ثانویه از طریق رسوب جلبک ها ِ، مواد معدنی یا دیگر ذرات معلق ، کاهش می دهند. از بعد مثبت ، چسبندگی و اتصال باکتری و رشد و گسترش ترکیبات پلیمری، چسبندگی مناطق و منافذ نفوذ پذیر را افزایش داده و منجر به افزایش اثر جاروبی می شود.

راهکارهای ( mEOR ):
 

تغییر الکوفیزیولوژی مخزن نفت با راهکار( mEOR ) از طریق راهکارهای مختلفی امکان پذیر است . در برخی موقعیت ها ، تحریک میکروب از بعد شیمیایی باعث تزریق و جریان یافتن گیرنده های الکترونی مثل نیترات ، مولاس های قابل تخمیر، ویتامین ها و یا شناورها می شود. ( mEOR ) را می توان با تزریق میکروب ها که خود را با شرایط مخزن نفت تطبیق و سازگاری می دهند و قابلیت تولید محصولات ( mEOR ) را دارند، انجام داد.
جدول1: کاربرد محصولات و فراورده های ( mEOR ) که بواسطه میکروارگانیسم ها تولید می شود.
فراورده های ( mEOR ) میکروب ها محصول کاربرد ( mEOR )
مواد بیولوژیکی مثل جلبک ها یا بیو فیلم ها ، سلول های باسیولس و EPS ، روند تشکیل چسبندگی نقاط خالی و تغییر زاویه نفوذ پذیری
[ Xxanthomonas , leuconostoc ]
شناورها : استینو باکتر امولسان و آلاسان روند تشکیل : امولوسیون و دی امولوسیون از طریق کاهش نقش لایه ها .
گونه ها : با سیلوس، سورفاکتین، lichenysin , rhanolodid
Rhamno lipid, psedudomon ، گلیکولیپید
Trehaloselipid , viscosin , rhodococous
Arthrohacter
ترکیبات پلیمری: xanthan gum , xanthomonas
روند تشکیل : تزریق ، تعسیر چسبندگی:
گونه ها : Aurobasidium , pullalan
Basillus , curdlan
Leucono stoc Dextran
Sclerotium sclerogluean
BArevibactrium
محلول ها : کلرستدیوم ، زیماموناس و کِلبزیلا، اَستون ، بوتانول، پروپان -2- دیول.
روند تشکیل: تجزیه سنگ ها با افزایش نفوذ پذیری ، کاهش غلظت نفت
اسیدها : اسیدهای بوتیریک و پروپیونیک کلستردیوم
روند تشکیل: افزایش نفوذ پذیری وفرایند امولوسیون
گونه ها : اِنتروباکتر و اسیدوژن های ترکیبی.
گازها : هیدروژن و متان کلستر دیوم .
روند تشکیل: افزایش فشار، باد کردن نفت و کاهش چسبندگی لایه ها . افزایش نفوذ پذیری.
گونه ها : اِنتروباکتر ، متانو باکتریوم.
این اطلاعات از آزمایشات وبررسی های انجام گرفته روی جمعیت های میکروبی بدست آمده است .اما شرایط آزمایشگاهی ،دور از واقعیت موجود در مخازن نفتی است . هنوز مشخص نیست که آیا محصولات متابولیکی وابسته به رشد سلول اند و ادعاها در این زمینه باید با احتیاط مطرح شوند زیرا محصولات یک متابولیت همیشه وابسته به رشد سلول نیستند.

بیوپلیمرها و موجودات بیولوژیکی:
 

در فرایند چسبندگی ، سلول ها و ترکیبات پلیمری به مناطق بسیار نفوذ پذیری می چسبند و باعث تغییر جهت جریان آب به کانال های غنی از نفت می شوند و در نتیجه ، اثر جاروبی استخراج نفت را با سیلاب افزایش می دهند . تولید بیو پلیمرها و تشکیل بیوفیلم ها تحت تاثیر شیمی آب ، pH ، تخلیه سطوح ، فیزیولوژی میکروب ، مواد معدنی و املاح ریان سیالات است .

بیو شناورها :
 

شناورهایی که به واسطه میکروب تولید می شوند که به شناورها معروف هستند ، نقش لایه ای را بین آب ونفت کاهش می دهند بنابراین ، کاهش فشار هیدروستاتیکی باعث حرکت مایع مدفون شده در حفرات و منافذ شده و بر اثر نیروی مویی غلبه می یابد . بیوشناورها به تشکیل micelle ها کمک کرده و یک مکانیسم فیزیکی را جهت سیال و روان نمودن نفت به حالت مایع رقیق فراهم می کند . ترکیبات هیدروفوبیک و هیدروفیلیک نقش بسزایی در این فرایند دارند و توجهات زیادی را در تکنولوژی ( mEOR ) به خود جلب نموده اند . گونه های اصلی این ساختار، لیپوپپتیدها و گلیکولیپیدها هستند . این دو ساختار، مولکول اسیدهای چرب هستند و بخشی از ترکیبات هیدروفوبی تلقی می شوند.

گاز و محلول ها :
 

در این روش قدیمی، تولید گاز، اثر مثبتی در استخراج نفت با افزایش فشار متغیر در حرکت نفت دارد . متان حاصل از فساد نفت ، اثر اندکی بر ( mEOR ) بدلیل حلالیت بالا در فشارهای بالا دارد. دی اکسید کربن یک معرف خوبی در پدیده ( mEOR ) است . زمانی Co2 در فاز مایع غلیظ و متراک می شود که هیدروکربن های سبک به حالت گاز تبخیر شوند. Co2 به اشباع نفت کمک کرده و منجر به تورم وکاهش چسبندگی و غلظت مایع و بهبود سیالیت نفت می شود . دیگر گازها و محلول ها سنگ کربنات را تجزیه کرده و باعث افزایش نفوذ پذیری و خلل و فرج سنگ می شوند.

مطالعات میدانی:
 

کاربرد ( mEOR ) در میادین سراسر جهان به تفصیل مورد بازبینی قرار گرفته است. اگر چه تعداد دقیق آزمایشات میدانی نا مشخص است اما لازار و همکارانش، این تعداد را صدها عدد ذکر نموده اند . آزمایش( mEOR ) در میادین نفتی در آمریکا، روسیه ، چین، استرالیا، آرژانتین، بلغارستان ، چکسلواکی سابق ، آلمان شرقی سابق، هانگاری ، هند، مالزی، پرو، هلند و رومانی اجرا و انجام شده است . لازار و همکارانش عنوان کردند که چین در این زمینه پیش قدم بوده است . این محققان بدین نتیجه رسیدند که موفق ترین آزمایش در میدان آلتون واقع در استرالیا انجام گرفته است. (افزایش 40 درصدی تولید نفت در طی12ماه).
اکثریت آزمایشاتدرمخازن سنگ ماسه ای (ماسه سنگی ) و برخی ازآن ها در مخازن شیاردار و کربناتی صورت گرفته است . تنها آزمایشی که در میدان نفتی کنار سواحل صورت گرفته، مربوط به میدان Norne در نروژ ومیدان Bokor در مالزی است . همان طور که لازار و همکارانش اشاره نمودند، کاربرد این تکنولوژی در میدان رویکردهای مختلفی را بدنبال داشت از جمله : تزریق میکروارگانیسم ها (سیلابی شدن میکروب) ، کنترل رسوب پارافین، تحریک میکروب هایآندوژتر، تزریق بیوپلیمرها ، آلترامیکروب ها و سازگاری با محیط غنی از نفت .
نتایج ( mEOR ) حاصل از آزمایشات میدانی بسیار متنوع است . آزمایشات کنترل شده بدلیل تغییرات دینامیکی در مخازن زمانی که نفت درحال استخراج است . امکان پذیر نمی باشد. به علاوه ، مزایای اقتصادی این آزمایشات میدانی نامشخص است و پاسخ به این که چرا این آزمایشات ناموفق بوده اند ،هنوز ارایه نشده است . نمی توان نتایج کلی را در این زمینه اتخاذ کرد زیرا خصوصیات فیزیکی و معدنی مخازن نفتی متفاوت است .و اتخاذ یک نتیجه از تمام نتایج ، امکان پذیر است .

مدل ها :
 

تلاش های زیادی در زمینه الگو برداری ( mEOR ) انجام گرفته است . تاکنون مشخص نشده که آیا نتایج تئوری، داده های کمیاب را انعکاس می دهد. طرح مدل های ریاضی برای ( mEOR ) ، پال زاست زیرا عوامل بیولوژیکی ، شیمیایی و فیزیکی باید در این زمینه مد نظر قرار گیرند. مدل های ( mEOR ) متشکل از خصوصیات حمل و نقل ، قوانین حفاظت ، تعادل و توازن منطقه ، تجزیه نظریه فیلتراسیون و رشته ای کردن فیزیکی است . این مدل ها بسیار ساده هستندو بر مبنای مواد زیر تشکیل شده اند:
A ) قوانین حفاظتی ، رشد سلولی، انرژی جنبشی موجودات و وجود موجودات بیولوژیکی در فازهای آبی و نفتی. هدف اصلی ، پیش بینی ثبات خلخل و فرج ها بر مبنای فاصله و زمان است .
B ) مدل فیلتراسیون جهت تحریک حرکت باکتری بر اساس اندازه حفره و ارتباط دادن نفوذ پذیری با شاخص نفوذ میکروب ها با کاربرد قانون دارسی.
انرژی جنبشی مواد شیمیایی ، لازمه تشکیل و اتصال محصولات بیولوژیکی به جریانات و گونه های آبزی و میکروب های معلق می باشد. در این زمینه رویکردهای محاسباتی مطرح شده اند.
برای مثال، طرح معادله دیفرانسیل پارابولیک غیر خطی ، معادله شاخص انتشار میکروب ها و جذب آنها به منافذ و حفرات ، معادله دیفرانسیل حرکت و حمل و نقل مواد معدنی و املاح مثل اثر جذب و رشد باکتری بر اساس معادله monod . معادله monod در نرم افزاری های الگوبرداری مورد استفاده قرار دارد و دارای عملکردی محدود است . این معادله با قانون عمل که خصوصیت رشد میکروب ها را تشکیل می دهد، تناسب و همخوانی ای ندارد.
کاربرد قانون عمل در جمعیت میکروب ها منجر به معادله خطی می شود و کاربرد همین قانون در پروسه کاتالیز آنزیم منجر به معادله michaelis- menten می شود . این معادله اقتباس شده از معادله monod است . این معادله درتولید بیوشناورها ، کار ما سخت تر می نماید زیرا آزمایشات کنترل شده ، شاخص رشد و پارامترهای واکنش آنزیم را تعیین می کنند . الگوبرداری از bioclogging ها بسیار پیچیده است زیرا محصولات متابولیت انسدادی به طور غیر خطی به رشد میکروب ها کمک کرده وجریانی از املاح معدنی را به سیالات وارد میکنند . مدل های مطرح شده ، اکوفیزیولوژی میکروب ها را در مخازن نفت مورد غفلت قرار داده اند.میکروارگانیسم ها نوعی کاتالیزور هستند که فعالیت آن ها به رابطه متقابل میکروب ها و محیط بستگی دارد. موجودات زنده و غیر زنده در شبکه ای پیچیده وکامل از انرژی و مواد معدنی و املاح با یکدیگر رابطه و تعامل ایجاد می کنند. برخی میکروب ها ،ترکیبات پلیمری راتولید می کند که رفتار آن ها در منافذ وحفرات باعث اشغال و تصرف Eps و میکروب ها می شود. اطلاعات اندکی در این زمینه موجود است.
بنابراین هدف افزایش محصولات وکاهش هزینه تامین نگشته است . مدل های واقعی برای اجرای ( mEOR ) در مخزن نفت در دسترس نیست و مدل های گزارش شده ، نواقص و معایبی دارند که با بررسی منافذ توسط میکروب ها یا بیوفیلم ها قابل حل و بر طرف شدن هستند. اما این مدل ها بدلیل دو بعدی بودن ، دچار نوعی نقص هسند . کاربرد این مدل ها در نمونه های سه بعدی اثبات و تایید نشده است . و هنوز واضح نیست که آیا می تون این مدل ها را در نرم افزار مشهور شبیه ساز میدان نفتی بکار گرفت . بنابراین ، یک راهکار میدانی نیاز به یک شبیه ساز توانمند در زمینه پیش بینی رشد و حرکت باکتری در منافذ و حفرات و تولید محصولات ( mEOR ) دارند .

ناکامی ها و شکست ها :
 

1) فقدان یک رویکرد واقعی در ارزشیابی اصول اقتصادی و کارکرد و عملکرد ( mEOR )
2) هیچ مطالعه ای در زمینه خصوصیات مخزن، خصوصیات بیو شیمی و فیزیولوژیکی میکروبیوت ها ، مکانیسم کنترل و پروسه های اقتصادی صورت نگرفته است .
3) اکوفیزیولوژی میکروب ها در مخازن نفتی به طور وسیع وگسترده ای کشف و شناسایی نشده است . به همین دلیل، ارزشیابی مکانیسم فیزیکی و بیوشیمی درکنترل واکنش میکروب به مواد هیدروکربنی و سیالیت آن ها ، ضعیف می باشد.
4) عدم درک کمیتی فعالیت میکروب و درک ضعیف روابط بین موجودات زنده و غیر زنده .آزمایشات در زمینه محیط های غنی از مواد سوال برانگیز است . زیرا جمعیت جمعیت میکروب ها با مواد معدنی، ترکیبات پلیمری و دیگر فاکتورهای بیولوژیکی و فیزیکوشیمی ارتباط و تعامل برقرار می کند.
5) فقدان رابطه و تعادل بین میکروبیولوژیست ها ، مهندسان مخزن ، ژئولوژیست ها ،اقتصاددانان و اپراتورها ، ناکامل بودن داده ها در زمینه مخزن مثل سنگ شناسی، عمق، ضخامت ، خلل و فرج ها ،نفوذ پذیری ،دما ، فشار ، ذخایر ، خصوصیات سیالات مخزن (گرانش نفت ، شوری آب ، غلظت نفت، فشار نقطه حباب، ضریب حجم تشکیل نفت) و داده های خاص ( mEOR ) (تعداد چاههای تزریقی و تولیدی، افزایش استخراج و سود حاصل از آن ، شاخص تزریق،تولید روزمره نفت)، محاسبه افزایش استخراج نفت در طول زمان
6) درک محدودی از بعد اقتصادی پروسه ( mEOR ) و ارزشیابی نادرست قابلیت وپتانسیل استخراج نفت ، هزینه و عوامل فنی و تکنیکی.
7) ارزشیابی نامعلوم و نامشخص عمر مخزن، اثرات نامعلوم زیست محیطی.فقدان روابط کمی بین عملکرد میکروب، خصوصیات مخازن و شرایط عملیات .
8) بی ثباتی عملکردها و عملیات ها ،کاهش ضریب استخراج نفت ، تردیدات و ابهام در مورد تامین ملاک های طرح مهندسی پروسه میکروبی و درک کلی از پروسه باکتری زنده .
9) فقدان آزمایشات تحت کنترل و عدم تقلید و شبیه سازی شرایط مخزن نفت که بر جهش ژن وتشکیل پروتئین تاثیر گذار است .
10) عدم شناسایی باکتری ها ، عدم استفاده از معادله monod .
11) فقدان مدل های ریاضی و محاسباتی در توصیف بهتر ( mEOR ).
12) عدم درک مکانیسم استخراج نفت به روش میکروبی و فقدان مدل های محاسباتی در پیش بینی رفتار و عملکرد میکروب در مخازن مختلف.
13) شناورها: موجوداتی فساد پذیر هستند که تحت تاثیر دما، pH ، غلظت نمک به فعالیت می افتند و به سطوح سنگی جذب می شوند.
14) روش های اقتصادی نادرست مثل کاربرد آنزیم ها و میکروارگانیسم های کلونی شده
15) سخت ایزوله شدن یا مهندسی رشته ها که قابلیت زنده ماندن در محیط مخازن نفتی را دارند .

روند ها :
 

1) چسبندگی میکروب ها به منافذ و حفرات چاه و از بین رفتن مداوم خاصیت چسبندگی
2) پراکندگی ترکیبات لازم
3) کنترل فعالیت میکروب های آندوژتر.
4) فعالیت ناخواسته بدلیل پروسه های ردوکس نظیر کاهش سولفات یعنی کنترل فساد
5) حذف پارافین میکروبی
6) حذف و از بین بردن صدمات به پوست میکروب
7) سیلاب ها که در آن، فاز آبی ، ( mEOR ) را تحریک می کند.
8) شبیه سازی کردن یک چاه ، کم هزینه ای ، ( mEOR ) را بهترین گزینه نشان می دهد.
9) راهکارهای چسبندگی
10) ( mEOR ) با آلترا میکروب ها.
11) میکروارگانیسم های تحت پروسه ( mEOR ) تحت مواد معدنی و ترکیبات مغزی قادر به زنده ماندن، رشد وتولید متابولیست ها را دارند.
12) کاربرد extromophil : هالوفیل ها ، باروفیل ها ، ترموفیل ها .
13) الگو برداری از شبکه عصب مصنوعی در توصیف پروسه های ( mEOR ).
14) رقابت میکروب ها با میکرو فلورای آندوژتر و عدم درک فعالیت میکروب ها
ارسال توسط کاربر محترم سایت : mashhadizadeh
/ج