Повышение нефтеотдачи с помощью микробов - Microbial enhanced oil recovery

эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью от добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: «Микробиологическое повышение нефтеотдачи»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Декабрь 2017 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Повышение нефтеотдачи с помощью микробов (Я ИЛИ) является биологическим технологии состоящий в управлении функцией или структурой, или и тем и другим, микробной среды, существующей в нефтяные резервуары. Конечная цель MEOR - улучшить восстановление масло попадают в пористую среду, увеличивая экономическую прибыль.^{[1][2][3][4][5]} MEOR - это высшее добыча нефти технология, позволяющая частично извлекать обычно остаточные две трети нефти,^[3] тем самым продлевая срок эксплуатации зрелых нефтяных пластов.

MEOR - это мультидисциплинарная область, включающая, среди прочего: геология, химия, микробиология, механика жидкости, нефтяная инженерия, инженерия окружающей среды и химическая инженерия. Микробные процессы, протекающие в MEOR, можно классифицировать в соответствии с проблемой добычи нефти на месторождении:

• очистка ствола скважины удаляет грязь и прочий мусор, блокирующие каналы, по которым течет масло;
• хорошо стимуляция улучшает отток масла из площадь дренажа в ствол скважины; и
• усиление паводков путем стимуляции микробной активности путем введения отобранных питательных веществ, а иногда и местных микробов.^{[6][1][2][3][4][5]} С инженерной точки зрения MEOR - это система, объединяющая пласт, микробы, питательные вещества и протокол закачки в скважину.^[1]
• Повышение нефтеотдачи истощающихся горизонтальных сланцевых скважин с многостадийными трещинами в нетрадиционных коллекторах сланцевой нефти.

Результаты

Пока результаты MEOR объясняются двумя основными причинами:

Прирост добычи нефти. Это делается путем изменения межфазных свойств системы нефть-вода-минералы с целью облегчения движения нефти через пористая среда. В такой системе микробная активность влияет на текучесть (вязкость редукция, смешивающееся затопление); эффективность вытеснения (уменьшение межфазное натяжение, повышение проницаемости); эффективность охвата (контроль подвижности, выборочное закупоривание) и движущая сила (пластовое давление).

Уменьшите обводненность. Местные микробы, стимулируемые введенными микробными питательными веществами, быстро растут и выборочно блокируют «зоны воров», отводят впрыскиваемую воду, чтобы смыть непрометенное масло.

Вышеупомянутые два рациональных аргумента демонстрируются в YouTube видео подготовлен ООО «Нью Аэро Технологии».

Актуальность

Несколько десятилетий исследований и успешных приложений подтверждают претензии MEOR как зрелая технология.^[1][3][5] Несмотря на эти факты, разногласия по-прежнему существуют.^[7] Успешные истории специфичны для каждого полевого приложения MEOR, однако опубликованная информация о поддерживающих экономических преимуществах отсутствует. Несмотря на это, существует консенсус в отношении того, что метод MEOR является одним из самых дешевых существующих методов повышения нефтеотдачи.^[1][3][5][7] Однако остается неясным, будет ли успешным развертывание MEOR. Таким образом, MEOR является одним из приоритетных направлений будущих исследований, определенных Рабочей группой «Нефть и газ в 21 веке».^[7] Вероятно, это связано с тем, что MEOR является дополнительной технологией, которая может помочь извлечь 377 миллиардов баррелей нефти, которые невозможно извлечь с помощью традиционных технологий.^[3]

Смещение

До появления экологических молекулярная микробиология, слово "бактерии ”Использовался нечетко во многих областях для обозначения неохарактеризованных микробов,^[8] и тому подобное систематическая ошибка затронули несколько дисциплин. Поэтому слово «микроб» или «микроорганизм »Поэтому в дальнейшем в тексте будет предпочтительнее.

В Microbial EOR стимулируются только полезные микробы, такие как бактерии, уменьшающие количество нитратов (NRB). Неполезные бактерии, такие как сульфатредуцирующие бактерии (SRB), не стимулируются, потому что процесс MEOR только вводит нитрат в резервуар, но не вводит в него сульфат. Между тем, растущий NRB может контролировать активность SRB, снижать концентрацию H2S. В некоторой степени, процесс MEOR может восстановить резервуар от кислого до сладкого.

История

Это было в 1926 году, когда Бекам предложил использовать микроорганизмы в качестве агентов для извлечения остатков нефти, захваченных в пористой среде.^[1][2][3][5] С тех пор были разработаны и тщательно проанализированы многочисленные исследования.^[1][5] В 1947 году ЗоБелл и его коллеги заложили основы нефтяной микробиологии применительно к добыче нефти, вклад которых будет полезен для первого патента MEOR, выданного Апдеграффу и его коллегам в 1957 году в отношении на месте производство агентов нефтедобычи, таких как газы, кислоты, растворители и биосурфактанты от микробного разложения патоки. В 1954 году были проведены первые полевые испытания на месторождении Лиссабон в Арканзасе, США. В то время Кузнецов открыл производство микробного газа из нефти. С этого года и до 1970-х годов интенсивные исследования велись в США, СССР, Чехословакии, Венгрии и Польше. Основной вид полевые эксперименты разработка в этих странах заключалась во введении экзогенных микробов. В 1958 г. было произведено селективное закупоривание микробами. биомасса был предложен Хайннингеном и его коллегами. Нефтяной кризис 1970 г. вызвал большой интерес к активным исследованиям MEOR более чем в 15 странах.^[1] С 1970 по 2000 годы основные исследования MEOR были сосредоточены на микробной экологии и характеристике нефтяных пластов. В 1983 году Иванов и его коллеги разработали технологию послойной микробной активации. К 1990 году MEOR приобрела статус междисциплинарной технологии. В 1995 году обзор проектов MEOR (322) в США показал, что 81% проектов успешно увеличили добычу нефти, и не было ни одного случая снижения добычи нефти.^[1] Сегодня MEOR привлекает внимание благодаря своей низкой стоимости (менее 10 долларов за дополнительный баррель) и низким требованиям к капитальным затратам (оператору не нужно вкладывать средства в наземные сооружения, такие как традиционные химические методы повышения нефтеотдачи или повышения нефтеотдачи CO2, и он может сократить количество заполняющих буровых скважин. )^[9]. Несколько стран указали, что к 2010 году они могут пожелать использовать MEOR в одной трети своих программ по добыче нефти.^[3] Кроме того, поскольку Уолл-стрит, операторы сланцевой нефти и Министерство энергетики США осознают чрезвычайный коэффициент извлечения сланцевых нефтяных скважин в США (ниже 10%), SBIR США спонсировал первый пилотный проект MEOR по скважине сланцевой нефти с многоступенчатым ГРП на месторождении. мир в 2018 году^[10], «Полевые пилотные испытания нового биологического процесса повышения нефтеотдачи пласта для извлечения уловленной нефти из нетрадиционных пластов», проводится ООО «Нью Аэро Технологии».

Преимущества

Существует множество проверенных заявлений о преимуществах MEOR.^{[1][2][3][7][11]} На веб-сайте www.onepetro.com, поддерживаемом Обществом нефтяной инженерии и другими организациями, имеется множество публикаций. веб-сайты или базы данных. Немного полевые приложения также используются компаниями нефтяной микробиологии.

Преимущества можно резюмировать следующим образом:^{[1][2][3][7][11]}

• Введенные микробы и питательные вещества дешевы; (введение микробов устарело. Новая микробная технология EOR не требует введения микробов в резервуар, а только вводит питательные вещества для стимуляции местных микробов^[6])
• проста в использовании в полевых условиях и не зависит от цен на нефть.
• Экономически привлекательный для зрелых нефтяные месторождения до отказа.
• Увеличивает добычу нефти.
• Существующие помещения требуют незначительных изменений.
• Легкое применение.
• Менее дорогая настройка.
• Низкое потребление энергии микробами для производства агентов MEOR.
• Более эффективен, чем другие методы увеличения нефтеотдачи при применении в карбонатных нефтяных коллекторах.
• Микробная активность увеличивается с ростом микробов. Это противоположно случаю других добавок EOR по времени и расстоянию.
• Микробные питательные вещества являются биоразлагаемыми и поэтому могут считаться экологически чистый.

Недостатки

Недостатки MEOR:^[7]

• Росту микроорганизмов благоприятствуют: проницаемость слоя более 20 мД; пластовая температура ниже 85 ⁰C, соленость ниже 100 000 ppm, а глубина резервуара менее 3500 м.
• Недавние случаи доказали отсутствие коррозии во время МЭОР на основании результатов непрерывного полевого мониторинга. Кроме того, стимулированные местные микробы не влияют на качество сырой нефти, и нет никаких признаков увеличения количества микробов в производимой жидкости.

Окружающая среда нефтяного пласта

Нефтяные резервуары представляют собой сложные среды, содержащие живыемикроорганизмы ) и неживые факторы (минералы ), которые взаимодействуют друг с другом в сложной динамической сети питательные вещества и потоки энергии. Поскольку резервуар неоднороден, то же самое и разнообразие экосистем, содержащих различные микробные сообщества, которые, в свою очередь, могут влиять на поведение резервуара и мобилизацию нефти.^[2][3][4][7]

Микробы живые машины чья метаболиты продукты экскреции и новые клетки могут взаимодействовать друг с другом или с окружающей средой, положительно или отрицательно, в зависимости от общей желательной цели, например повышение нефтеотдачи. Все эти сущности, то есть ферменты, внеклеточные полимерные вещества (EPS)^[12][13] и сами ячейки могут участвовать в качестве катализатора или реагентов. Такая сложность увеличивается из-за взаимодействия с окружающей средой, которая играет решающую роль, влияя на клеточную функцию, то есть на генетическую экспрессию и производство белка.

Несмотря на эти фундаментальные знания о физиология клетки, твердое понимание функции и структуры микробных сообществ в нефтяных коллекторах, т.е. экофизиология, остается несуществующим.

Целью MEOR является постоянное повышение нефтеотдачи за счет использования метаболических процессов местных полезных микробов.

Экологические ограничения

На рост и активность микробов одновременно влияют несколько факторов.^[5] В нефтяных пластах такие экологические ограничения позволяют устанавливать критерии для оценки и сравнения пригодности различных микроорганизмов. Эти ограничения могут быть не такими суровыми, как в других средах на Земля. Например, в солевых рассолах соленость выше, чем у морская вода но ниже, чем у соли озера. Кроме того, давление до 20 МПа и температура до 85 ° C в нефтяных пластах находятся в пределах, необходимых для выживания других микроорганизмов.

Некоторые экологические ограничения, создающие избирательное давление на клеточные системы, которое также может влиять на микробные сообщества в нефтяных пластах, включают:

Температура

Ферменты биологические катализаторы на чью функцию влияет множество факторов, включая температура, что на разных диапазонах может улучшить или затруднить ферментативный опосредованный реакции. Это повлияет на оптимальный рост клеток или метаболизм. Такая зависимость позволяет классифицировать микробы в зависимости от диапазона температур, при котором они растут. Например: психрофилы (<25 ° C), мезофилы (25–45 ° С), термофилы (45–60 ° C) и гипертермофилы (60–121 ° С). Хотя такие клетки оптимально растут в этих диапазонах температур, может не быть прямые отношения с производством конкретных метаболиты.

Давление

Прямые эффекты

Эффекты давление на рост микробов под глубоким океан условия были исследованы ЗоБелл и Джонсон в 1949 году. микробы рост которой был усилен увеличением давления, барофильность. Другие классификации микроорганизмов основаны на том, подавляется ли рост микробов в стандартные условия (пьезофилы) или выше 40 МПа (пьезотолеранты). С молекулярной точки зрения обзор Даниила^[14] показывает, что при высоких давлениях ДНК двойная спираль становится плотнее, и поэтому оба экспрессия гена и синтез белка под действием.

Косвенный эффект

Повышение давления увеличивает газ растворимость, и это может повлиять на окислительно-восстановительный потенциал газов, участвующих как акцепторы электронов и доноры, такие как водород или CO₂.

Размер / геометрия пор

Одно исследование пришло к выводу, что значительная бактериальная активность достигается, когда есть соединения пор, имеющих диаметр не менее 0,2 мкм.^[15] Ожидается, что размер пор и геометрия может повлиять хемотаксис. Однако это не было доказано на нефтяной резервуар условия.

pH

В кислотность из щелочность оказывает влияние на несколько аспектов живых и неживых систем. Например:

Поверхностный заряд

Изменениям клеточной поверхности и толщины мембран может способствовать pH из-за его ионизация сила встроенной клеточной мембраны белки. Модифицированные ионные области могут взаимодействовать с минеральными частицами и влиять на движение клеток через пористую среду.

Ферментативная активность

Встроенная ячейка белки играют фундаментальную роль в транспортировке химикатов через клеточная мембрана. Их функция сильно зависит от их состояния. ионизация, который, в свою очередь, сильно зависит от pH.

В обоих случаях это может произойти в изолированной или сложной окружающей среде. микробные сообщества. Пока что понимание взаимодействия между pH а микробные сообщества окружающей среды остаются неизвестными, несмотря на усилия последнего десятилетия. Мало что известно о экофизиология сложных микробных сообществ, и исследования все еще находятся в стадии разработки.^[16][17][18]

Окислительный потенциал

В окислительный потенциал (Eh, измеряется в вольтах), как и в любой реакционной системе, термодинамический движущая сила анаэробное дыхание, который имеет место в обедненных кислородом средах. Прокариоты находятся среди клеток, для которых анаэробное дыхание является метаболической стратегией выживания. В электронный транспорт происходит вдоль и поперек клеточной мембраны (у прокариот отсутствуют митохондрии). Электроны переносятся из донор электронов (молекула окисляется анаэробно) до акцептор электронов (НЕТ₃, ТАК₄, MnO₄, так далее.). Чистый Eh между данным донором и акцептором электронов; ионы водорода и другие виды на месте определят, какая реакция произойдет первой. Например, нитрификация иерархически более предпочтительна, чем восстановление сульфата. Это позволяет повысить нефтеотдачу за счет отказа от биологически производимого H₂S, который происходит из уменьшенного SO₄. В этом процессе влияние восстановления нитратов на смачиваемость, межфазное натяжение, вязкость, проницаемость, биомасса и биополимер производство остается неизвестным.

Состав электролита

Электролиты концентрация и другие растворенные частицы могут повлиять на физиологию клетки. Растворение электролитов снижает термодинамическую активность (aw), давление газа и автопротолиз воды. Кроме того, электролиты способствуют градиенту ионной силы через клеточная мембрана и, следовательно, обеспечивает мощную движущую силу, позволяющую воде проникать внутрь или наружу клеток. В естественной среде большинство бактерии не способны жить при aw ниже 0,95. Однако некоторые микробы из гиперсоленый окружающей среде, такой как виды Pseudomonas и Halococcus процветать при низком_ш, и поэтому представляют интерес для исследования MEOR.

Неспецифические эффекты

Они могут возникать при pH и Eh. Например, увеличение ионная сила увеличивает растворимость неэлектролитов («высаливание»), как в случае растворения углекислый газ, а pH контролер разнообразных природных вод.

Биологические факторы

Хотя широко распространено мнение, что хищничество, паразитизм, синтрофизм и другие взаимосвязи также встречаются в микробном мире, мало что известно об этих взаимосвязях по MEOR, и они не учитывались в экспериментах по MEOR.

В других случаях некоторые микроорганизмы могут процветать в средах с дефицитом питательных веществ (олиготрофия), таких как глубокие граниты и базальты. водоносные горизонты. Другие микробы, живущие в отложениях, могут использовать имеющиеся органические соединения (гетеротрофия ). Органическое вещество и продукты обмена между геологическими образованиями могут распространяться и поддерживать рост микробов в отдаленных средах.^[19]

Механизм

Понимание механизма MEOR все еще далеко не ясно. Хотя в отдельных экспериментах было дано множество объяснений,^{[1][2][3][5][7]} неясно, проводились ли они для имитации условий нефтяных пластов.

Механизм можно объяснить с точки зрения клиента-оператора, который рассматривает серию сопутствующих положительных или отрицательных эффектов, которые приведут к глобальной выгоде:

• Благоприятные эффекты. Биоразложение больших молекул уменьшает вязкость; изготовление поверхностно-активные вещества уменьшает межфазное натяжение; добыча газа обеспечивает дополнительную движущую силу давления; микробные метаболиты или сами микробы могут снижать проницаемость за счет активации вторичных путей потока. Растущие нитратредуцирующие бактерии будут конкурировать с пищевыми продуктами с сульфатредуцирующими бактериями и генерировать нитрит для уничтожения сульфатредуцирующих бактерий, таким образом подавляя активность сульфатредуцирующих бактерий, снижая концентрацию H2S, смягчая внутрискважинную коррозию, вызванную сульфатредуцирующими бактериями, кислотообразующими бактериями, и т.п.
• Смести не промокшее масло. Снижение проницаемости может быть полезным благодаря биоблоггинг если MEOR спроектирован и реализован правильно. Если он не разработан и не используется должным образом, микробные метаболиты или сами микробы могут уменьшить проницаемость путем активации вторичных путей потока путем осаждения: биомассы (биологическое засорение), минералов (химическое засорение) или других взвешенных частиц (физическое засорение). Положительно, прикрепление бактерий и развитие слизи, т.е. внеклеточные полимерные вещества (EPS), способствуют закупориванию высокопроницаемых зон (воровских зон), что приводит к повышению эффективности очистки.

Стратегии

Изменение экофизиологии нефтяных пластов в пользу MEOR может быть достигнуто путем дополнения различных стратегий. Стимуляция микробов in situ может быть усилена химически путем инъекции акцепторов электронов, таких как нитрат; легко ферментируемая патока, витамины или поверхностно-активные вещества. Альтернативно, MEOR стимулируется путем введения экзогенных микробов, которые могут быть адаптированы к условиям нефтяных пластов и способны продуцировать желаемые MEOR-агенты (Таблица 1).

Таблица 1. Возможные применения продуктов и агентов MEOR, продуцируемых микроорганизмами.^[3]

Агенты MEOR	Микробы	Товар	Возможное применение MEOR
Биомасса, то есть стаи или биопленки	Бациллы sp.	Клетки и ЭПС (в основном экзополисахариды)	Выборочное закупоривание нефтенасыщенных зон и изменение угла смачиваемости
	Leuconostoc
	Ксантомонады
Поверхностно-активные вещества	Acinetobacter	Эмульсан и аласан	Эмульгирование и деэмульгирование за счет снижения межфазного натяжения
	Бациллы sp.	Сурфактин, рамнолипид, лихенизин
	Псевдомонады	Рамнолипид, гликолипиды
	Родококк sp.	Вискозин и трегалоселипиды
	Артробактер
Биополимеры	Ксантомонады sp.	Ксантановая камедь	Изменение профиля приемистости и вязкости, селективное закупоривание
	Ауреобазидиум sp.	Пуллулан
	Бациллы sp.	Леван
	Алкалигены sp.	Курдлан
	Leuconostoc sp.	Декстран
	Склероций sp.	Склероглюкан
	Brevibacterium
Растворители	Clostridium, Zymomonas и Клебсиелла	Ацетон, бутанол, пропан-2-диол	Растворение породы для увеличения проницаемости, снижение вязкости нефти
Кислоты	Clostridium	Пропионовая и масляная кислоты	Повышение проницаемости, эмульгирование
	Энтеробактер
	Смешанные ацидогены
Газы	Clostridium	Метан и водород	Повышенное давление, набухание масла, уменьшение межфазного сечения и вязкости; увеличить проницаемость
	Энтеробактер
	Метанобактерии

Эти знания были получены в результате экспериментов с чистыми культурами, а иногда и со сложными микробными сообществами, но экспериментальные условия далеки от того, чтобы имитировать те, которые преобладают в нефтяных коллекторах. Неизвестно, присутствуют ли продукты метаболизма. рост клеток зависимы, и к заявлениям в этом отношении следует относиться с осторожностью, поскольку выработка метаболита не всегда зависит от клеточного роста.^[20]

Биомасса и биополимеры

При избирательном закупорке кондиционированные клетки и внеклеточные полимерные вещества закупоривают зоны с высокой проницаемостью, что приводит к изменение направления заводнения в богатые нефтью каналы, что, следовательно, увеличивает эффективность извлечения нефти при заводнении. На производство биополимеров и образовавшуюся в результате биопленку (менее 27% клеток, 73-98% EPS и пустоты) влияют химический состав воды, pH, поверхностный заряд, микробная физиология, питательные вещества и поток жидкости.^[12][13]

Биосурфактанты

Поверхностно-активные вещества, производимые микробами, то есть биосурфактанты, снижают межфазное натяжение между водой и маслом и, следовательно, более низкое гидростатическое давление требуется для перемещения жидкости, захваченной в порах, чтобы преодолеть капиллярный эффект. Во-вторых, биосурфактанты способствуют образованию мицеллы обеспечение физического механизма для мобилизации масла в движущейся водной фазе. Гидрофобные и гидрофильные соединения играют роль и привлекли внимание в исследованиях MEOR, а основными структурными типами являются липопептиды и гликолипиды, являющиеся жирная кислота молекула гидрофобная часть. Биосурфактант производства Pseudomonas putida показали более высокое межфазное натяжение (51-8 мН / м) между нефтью и водой, что необходимо для легкой мобилизации нефти^[21]

Газ и растворители

В этой старой практике добыча газа оказывает положительное влияние на добычу нефти за счет увеличения перепада давления, управляющего движением нефти. Метан, получаемый в результате разложения нефти в анаэробных условиях, мало влияет на MEOR из-за его высокой растворимости при высоких давлениях. Двуокись углерода также является хорошим агентом MEOR. Смешивающийся CO₂ конденсируется в жидкая фаза когда легкие углеводороды испаряются в газовая фаза. Несмешиваемый CO₂ способствует насыщению масла, что приводит к набуханию и снижению вязкости жидкой фазы и, как следствие, к улучшению подвижности за счет дополнительного рабочего давления. Одновременно могут растворяться другие газы и растворители. карбонатная порода, что приводит к увеличению проницаемости и пористости породы.

Полевые исследования

Подробно рассмотрены полевые приложения MEOR во всем мире.^[1][2][3][5] Хотя точный числовое поле испытания неизвестны, Lazar et al.^[1] предложил порядка сотни. Успешные полевые испытания MEOR были проведены в США, России, Китае, Австралии, Аргентине, Болгарии, бывшей Чехословакии, бывшей Чехословакии. Восточная Германия, Венгрия, Индия, Малайзия, Перу, Польша и Румыния.^[1][3][7] Lazar et al.^[1] предположил, что Китай является лидером в этой области, а также обнаружил, что наиболее успешное исследование было проведено на месторождении Альтон, Австралия (40% увеличение добычи нефти за 12 месяцев).

Большинство полевых испытаний проводилось в коллекторах песчаника и очень мало - в трещиноватых коллекторах и карбонатах.^[7] Единственные известные полевые испытания на шельфе были в Норне (Норвегия) и Бокоре (Малайзия).^[7]

Согласно обзору Lazar et al.,^[1] В полевых условиях применялись различные подходы, такие как введение экзогенных микроорганизмов (микробное затопление); контроль отложения парафина; стимуляция аборигенных микробов; инъекция ex situ производимые биополимеры; голодал отобранных ультрамикробов (отобранные закупорки); селективная закупорка за счет уплотнения песка из-за биоминерализации и закупоривания трещин в карбонатных пластах; манипуляции с питательными веществами местных резервуарных микробов для производства ультрамикробов; и адаптированные смешанные культуры обогащения.

Сообщаемые результаты MEOR полевых испытаний сильно различаются. Строгие контролируемые эксперименты отсутствуют и могут быть невозможны из-за динамических изменений в пласте при добыче нефти. Кроме того, неизвестны экономические преимущества этих полевых испытаний, и неизвестен ответ, почему другие испытания не увенчались успехом. Невозможно сделать общие выводы, поскольку физические и минералогические характеристики представленных нефтяных коллекторов были разными. Поэтому экстраполяция таких выводов нецелесообразна.

Большинство успешных полевых исследований было проведено компанией Glori Energy Inc. в Хьюстоне. У него есть успешные истории в Канзасе, Калифорнии, Канаде, Бразилии и т. Д. Полевые приложения можно найти на сайте нового владельца интеллектуальной собственности Глори..

Модели

Было опубликовано множество попыток моделировать MEOR.^{[3][22][23][24][25][26][27][28]} До сих пор неясно, отражают ли теоретические результаты немногочисленные опубликованные данные. Разработка математических моделей для MEOR является очень сложной задачей, поскольку необходимо учитывать физические, химические и биологические факторы.

Опубликованные модели MEOR состоят из транспортных свойств, законы сохранения, локальное равновесие, нарушение теории фильтрации и физическое напряжение.^{[3][29][23][24][25][26][30]} Такие модели пока что упрощенные и были разработаны на основе:

(A) Основные законы сохранения, рост клеток, кинетика удерживания биомассы и биомассы в масляной и водной фазах. Основная цель заключалась в прогнозировании сохранения пористости в зависимости от расстояния и времени.

(B) модель фильтрации для выражения бактериального транспорта как функции размера пор; и связать проницаемость со скоростью проникновения микробов, применяя закон Дарси.

Химическая кинетика имеет фундаментальное значение для связывания образования биопродуктов с потоками водных организмов и взвешенных микробов.^[31] Также использовались полностью численные подходы.^[22][32] Например, связанные нелинейные параболические дифференциальные уравнения: добавление уравнения для скорости диффузии микробов и их захвата пористой средой; уравнения дифференциального баланса для переноса питательных веществ, включая эффект адсорбции; и предположение рост бактерий кинетический на основе Уравнение Моно.

Уравнение Моно обычно используется в программном обеспечении для моделирования, но его поведение ограничено, поскольку оно несовместимо с закон массового действия которые составляют основу кинетической характеристики роста микробов. Применение закона действия масс к микробным популяциям приводит к линейному логистическое уравнение. Если закон действия масс применяется к процессу, катализируемому ферментами, он приводит к Уравнение Михаэлиса – Ментен, из которого Monod вдохновлен. Это затрудняет производство биоповерхностно-активного вещества in situ, потому что для определения конкретной скорости роста и параметров Михаэлиса-Ментен требуются контролируемые эксперименты. ограничение скорости ферментативная реакция.

Моделирование биоблоггинг усложняется тем, что производство закупоривающего метаболита нелинейно связано с ростом микробов и потоком питательных веществ, переносимых в жидкости.

Экофизиология всего микробного микрокосма в условиях нефтяного пласта все еще не ясна и, следовательно, не учитывается имеющимися моделями. Микроорганизмы - это своего рода катализатор, активность (физиология) которого зависит от взаимодействия с другими микробами и окружающей средой (экология). В природе живые и неживые элементы взаимодействуют друг с другом в сложной сети питательных веществ и энергии. Некоторые микробы производят внеклеточные полимерные вещества, и поэтому при их поведении в разливаемой среде необходимо учитывать как заселение EPS, так и сами микробы.^[12][13] В этом отношении отсутствуют знания, и поэтому цель максимального увеличения урожайности и минимизации затрат остается недостижимой.

Реалистичные модели для MEOR в условиях нефтяного пласта отсутствуют, а описанные модели с параллельными порами имели фундаментальные недостатки, которые были преодолены моделями, учитывающими закупорку пор микробами или биопленками, но такие модели также имеют недостаток, заключающийся в том, что они являются двумерными. . Использование таких моделей в трехмерных моделях не было доказано. Неизвестно, можно ли их включить в популярное программное обеспечение для моделирования месторождений. Таким образом, для полевой стратегии необходим симулятор, способный прогнозировать рост и перенос бактерий через пористую сеть, а также производство MEOR-агентов на месте.

Причины отказа

• Отсутствие Целостный подход отсутствует возможность критической оценки экономики, применимости и производительности MEOR.
• Ни одно опубликованное исследование не включает характеристики коллектора; биохимические и физиологические характеристики микробиоты; механизмы управления и экономика процессов.
• Экофизиология микробных сообществ, обитающих в нефтяных коллекторах, в значительной степени не изучена. Следовательно, существует плохая критическая оценка физических и биохимических механизмов, контролирующих ответ микробов на углеводородные субстраты и их подвижность.
• Отсутствие количественного понимания микробной активности и плохое понимание синергетических взаимодействий между живыми и неживыми элементами. Эксперименты, основанные на чистых культурах или обогащении, вызывают сомнения, потому что микробные сообщества синергетически взаимодействуют с минералами, внеклеточными полимерными веществами и другими физико-химическими и биологическими факторами окружающей среды.
• Отсутствие сотрудничества между микробиологами, инженерами-разработчиками, геологами, экономистами и операторами-владельцами;^[1] неполные соответствующие данные о коллекторе в опубликованных источниках: литология, глубина, чистая толщина, пористость, проницаемость, температура, давление, запасы, свойства пластовых флюидов (плотность нефти, соленость воды, вязкость нефти, точка пузыря давление и коэффициент объема нефтеносного пласта), конкретные данные по МУН (количество добывающих и нагнетательных скважин, потенциал прироста добычи, указанный оператором, скорость закачки, рассчитанная дневная и общая увеличенная добыча), рассчитанный потенциал прироста добычи за отчетный период .
• Ограниченное понимание экономики процесса MEOR и неправильная оценка технических, логистических, стоимостных и нефтеотдачи.
• Неизвестные жизненный цикл оценки. Неизвестное воздействие на окружающую среду
• Отсутствие очевидных количественных взаимосвязей между микробной продуктивностью, характеристиками пласта и условиями эксплуатации.
• Несоответствие характеристикам на месте; низкий предельный коэффициент извлечения нефти; неопределенность в отношении соответствия критериям инженерного проектирования микробиологическим процессом; и общее опасение относительно процесса с участием живых бактерий.
• Отсутствие строго контролируемых экспериментов, которые далеки от имитации условий нефтяных пластов, которые могут повлиять на экспрессию генов и образование белка.
• Кинетическая характеристика интересующих бактерий неизвестна. Уравнение Моно широко использовалось неправильно.
• Отсутствие структурированных математических моделей для лучшего описания MEOR.
• Непонимание микробного механизма извлечения нефти и несовершенные математические модели для прогнозирования микробного поведения в различных коллекторах.^[7]
• Поверхностно-активные вещества: биоразлагаемые, эффективность зависит от температуры, pH и концентрации соли; адсорбция на поверхности горных пород.
• Невыполнимые экономические решения, такие как использование ферментов и культивируемых микроорганизмов.
• Сложная изоляция или конструирование хороших штаммов-кандидатов, способных выдержать экстремальные условия нефтяных пластов (до 85 ° C, до 17,23 МПа).^[3]

Тенденции

• Устранение повреждения пласта, вызванного добавками жидкости для химического разрыва пласта в нетрадиционных залежах сланцевой нефти и газа. ^[10]
• Закройте зоны высокой проницаемости возле инжектора и оптимизируйте профиль впрыска.
• Разброс необходимых к цели компонентов.
• Снижение нежелательной вторичной активности из-за конкурентных окислительно-восстановительных процессов, таких как восстановление сульфата, то есть контроль закисления, контроль микробиологической коррозии.
• Удаление микробного парафина.
• Удаление микробных повреждений кожи.
• Водные паводки, когда непрерывная водная фаза позволяет вводить MEOR.
• Одноканальная стимуляция: низкая стоимость делает MEOR лучшим выбором.
• Селективные стратегии закупорки.
• Генно-инженерный Микроорганизмы MEOR способны выживать, расти и продуцировать метаболиты за счет дешевых питательных веществ и субстратов.
• Применение экстремофилов: галофилов, барофилов и термофилов.
• Искусственная нейронная сеть моделирование для описания процессов MEOR in situ.
• Конкуренция экзогенных микробов с местной микрофлорой, отсутствие понимания микробной активности.

использованная литература

внешние ссылки

• 1. KTP Микробиологическое повышение нефтеотдачи (MEOR)
• 2. Организация научных и промышленных исследований Содружества
• 5. Научно-исследовательский институт нефтяной промышленности.