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.
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.
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.
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.
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 .
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 :
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.
اسیدی بودن آلکالین ها در ابعاد مختلفی بر سیستم های زنده و غیر زنده تاثیر می گذارند. برای مثال،
این مکانیسم را می توان از نقطه نظر اپراتور- dient توصیف کرد که مجموعه ای از اثرات مثبت یا منفی را نشان می دهند:
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.
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 .
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 .
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 .
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
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:
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 ):
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 ):
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:
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
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 :
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):
اثر غیر مستقیم:
اندازه حفره/ شکل مهندسی:
اسیدی بودن آلکالین ها در ابعاد مختلفی بر سیستم های زنده و غیر زنده تاثیر می گذارند. برای مثال،
تخلیه سطح :
فعالیت آنزیمی:
پدیده اکسیداسیون:
تشکیل الکترولیت:
اثرات غیر خاص:
عوامل بیولوژیکی:
مکانیسم ( mEOR ):
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:
اثرات مخرب:
اثرات مفید یا مخرب:
راهکارهای ( mEOR ):
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:
بیو شناورها :
گاز و محلول ها :
مطالعات میدانی:
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 :
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 :
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 :
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