فرایند ازدیاد برداشت نفت

از کاربردهای بیوتکنولوژیکی در روش ازدیاد برداشت نفت می توان به استفاده از میکروارگانیسم ها در صنایع نفت اشاره نمود که به کمک میکروب های بی هوازی و انحلال مواد معدنی و سولفات صورت می گیرد. کمبود منابع انرژی فسیلی و افزایش روز افزون مصرف آن ها در دنیای امروز، اهمیت منابع نفتی را دو چندان نموده است و با توجه به درصد پایین برداشت نفت از مخازن، بررسی روش های ازدیاد برداشت نفت مورد توجه قرار گرفته است.

برداشت نفت بطور کلی به سه دسته تقسیم می گردد:

ابتدا پس از حفر چاه ها و رسیدن به مخازن نفتی، به طور طبیعی نفت موجود بر اساس اختلاف فشار درون مخزن به سوی دهانه ی خروجی چاه جریان می یابد. که به کمک آن می توان 30 تا 50 درصد کل نفت موجود در مخازن را استخراج نمود که از آن به عنوان روش طبیعی (مرحله اول) یاد می گردد.

دومین مرحله ی برداشت نفت هنگامی مورد توجه قرار گرفت که در ایالت پنسیلوانیای آمریکا به دلیل پایین بودن نفوذپذیری و انرژی کم مخزن که ناشی از پایین بودن مقدار گاز طبیعی آزاد بود، میزان برداشت نفت با روش های اولیه بین 5 تا 25 درصد کل نفت بوده است.

به همین دلیل روش های ثانویه بکار گرفته شد که شامل موارد زیر می باشد:

الف) روش های شیمیایی

ب) روش های تزریق گاز

ج) روش های حرارتی

پس از استخراج به کمک روش های مرحله دوم در حدود 30 الی 50 درصد نفت موجود می تواند به صورت استخراج نشده باقی بماند. در اینجاست که استخراج نفت به کمک روش مرحله ی سوم صورت می گیرد.

مرحله سوم شامل روش های زیر می باشد:

• استفاده از محلول های مایسلار و در ادامه استفاده از محلول های پلیمری به عنوان بافر که به چاه تزریق می شود (این محلول حاوی آب، مواد فعال سطحی، نمک و نفت است).
• استفاده از روش های انفجار هسته ای که باعث ایجاد شکاف های مصنوعی در سنگ مخزن می شود.
• استفاده از میکروارگانیسم ها

 

فرایند ازدیاد برداشت نفت ( Enhanced Oil Recovery Process ) (EOR)

 فرایند ازدیاد برداشت نفت به فرایندهایی اطلاق می شود که سعی می شود با استفاده از انرژی یا مواد خارج از مخزن ، نفت هایی را که استخراج آن ها با روش های معمولی مقرون به صرفه نیست استخراج و مورد بهره بردای قرار می دهند. از جمله این روش ها را می توان : روش های حرارتی ، روش های شیمیایی ، روش تزریق گاز و روش های بیولوژیکی مثال زد.

روش ازدیاد برداشت نفت به روش میکروبی (Microbial Enhanced Oil Recovry) (MEOR)

تکنیکی که از میکروب ها یا فراورده های میکروبی برای فرایند ازدیاد برداشت نفت استفاده می گردد،MEORنام دارد که اولین بار توسط بکمن(Beckman)در سال 1926 پیشنهاد شد و در سال  1940 زوبل(Zbell)فرآیندی برای بازیافت نفت با استفاده از میکروب های بی هوازی و انحلال مواد معدنی سولفاتی پیشنهاد داد. اولین آزمایش ازدیاد برداشت نفت به روش میکروبی در سال 1954 در یکی از میادین نفتی آرگانزانس با استفاده از میکروب های بی هوازی انجام گرفت. اما با وجود موفقیت به دلیل در دسترس بودن منابع نفتی ارزان قیمت این شیوه کنار گذاشته شد. در دهه ی 1970 به دلیل ناپایداری قیمت نفت و گرایش به بیوتکنولوژی ، روش ازدیاد برداشت نفت به روش میکروبی مورد توجه قرار گرفت.

در این روش از میکروارگانیسم ها یا محصولات متابولیکی (بیوسورفاکتانت، بیوپلیمر، بیومس، اسیدها، حلال ها، گازها ) استفاده می شود. این فرایند نسبت به فرایندهای دیگر ساده تر و ارزان تر است و محصولات آن همگی قابلیت تخریب زیستی دارند و در محیط زیست تجمع نمی یابند. جمعیت میکروبی را می توان با مقدار ماده غذایی موجود تنظیم نمود و یا به عبارت دیگر اگر مواد مغذی به چاه تزریق نشود میکروب ها از بین نمی روند و در نتیجه حضور جمعیت میکروبی قابل کنترل است.

باکتری های مورد استفاده در روش MEOR باید دارای خصوصیات زیر باشند :

1) کوچک باشند

2) رشد سریعی داشته باشند و از تحرک لازم برای انتقال در داخل چاه هابرخوردار باشند

3) ترکیبات متابولیکی مناسب از قبیل گاز ، اسید و حلال تولید کنند

4) قادر به تحمل شرایط محیطی خشن از قبیل دما ،pHو شوری بالا باشد

5) برای رشد و متابولیسم به مواد پیچیده نیاز نداشته باشد.

سه استراتژی استفاده از میکروارگانیسم ها در ازدیاد برداشت نفت عبارتند از :

الف)روش درون محلی (In-situ)

1) تزریق میکروب هایی خاص همراه با مواد مغذی به داخل مخزن:

میکروارگانیسم های تزریق شده در چاه باعث کاهش کشش سطحی می گردد که علت آن تولید مواد فعال سطحی بیولوژیکی توسط میکروارگانیسم ها می باشد. این میکروارگانیسم ها باعث کاهش غلظت، ویسکوزیته و پارافین نفت خام و افزایش مقدار متان و کاهش مقدار دی اکسید کربن می گردد.

این میکروارگانیسم ها باعث تولید مواد فعال بیولوژیکی سطحی ، اسیدچرب و ازدیاد برداشت نفت می گردد. نتایج نشان می دهد که تکنولوژی آبروبی میکروبی پتانسیل ازدیاد برداشت نفت را در دماهای بالا مخازن دارا می باشد.

 

2) تحریک جمعیت های میکروب های بومی مخزن نفت به وسیله تزریق مواد مغذی برای افزایش فعالیت میکروبی:

میکروارگانیسم ها بومی برای ازدیاد برداشت نفت به روش میکروبی(MEOR)دارای مزایای زیادی نسبت به میکروارگانیسم های تزریقی به داخل مخزن می باشد. از مزیت های آن می توان به سازگار بودن میکروب های بومی با محیط و رشد راحت در مخازن نفتی اشاره نمود. باکتری های بومی به دو گروه باکتری های مفید و باکتری های مضر تقسیم می گردد.باکتری های مفید شامل: باکتری کاهنده هیدروکربن، باکتری فاقد نیترات و باکتری تولید کننده متان می باشد که با تولید حلال ها، اسیدها،گازها، مواد فعال سطحی و پلیمرها باعث افزایش برداشت نفت می گردد.

باکتری های مضر نیز شامل کاهنده سولفات، باکتری آهن، باکتری سولفور می باشد. این باکتری ها از ترکیبات سولفور موجود در ساختار آب به عنوان خوراک استفاده می کنند و با تولید  ماده سمی هیدروژن سولفید علاوه بر ایجاد سمیت ، باعث خوردگی تجهیزات استخراج نفت می گردد.

 

ب) روش برون محلی (Ex-situ) :

در این روش محصولات میکروبی از قبیل پلی ساکارید و فعال کننده های سطحی در فرمانتورهایی تولید شده و پس از جداسازی و خالص سازی به مخزن اضافه می گردد.

بیوسورفاکتانت ها در تماس با قطره های کوچک نفت محصور شده در خلل و فرج سنگ مخزن قرار می گیرد و باعث کاهش چشمگیر میزان کشش سطحی و افزایش عدد مویینگی نفت محصور گشته می گردد. این ، ماده در برابر تغییرات دما تا 120 درجه سانتی گراد مقاوم هستند و افزایش دما هیچ تاثیری بر روی عملکرد سطحی بیولوژیکی نمی گذارد.

تجارت کنونی جهانی سورفاکتانت حدود 9.4 بیلیون دلار در سال است. تقریبا تمام سورفاکتانت هایی که تا سال 2007 استفاده می شد از طریق روش های شیمیایی تولید می شد.

بیوسورفاکتانت ها:

مولوکول های آمفی فیلیک فعال سطحی هستند که به وسیله میکروارگانیسم ها تولید می شوند. این مولکول های فعال سطحی، کشش سطحی را کاهش می دهند. بیشتر سورفاکتانت های میکروبی کمپلکسی از ترکیبات مختلف هستند مثل لیپوپپتیدهای حلقوی، گلیکولیپید، فسفولیپید، اسیدچرب و کمپلکس پروتیینی پلی ساکاریدی می باشند.

از جمله ویژگی های مهمه بیوسورفاکتانت در مقایسه با سورفاکتانت شیمیایی، می توان به موارد زیر اشاره کرد: زیست تخریب پذیری، سمیت کمتر، داشتن فعالیت درpH های افراطی و دماهای زیاد و شوری بالا، bioavailability, higher foaming .

محبوبیت جایگزینی بیوسورفاکتانت به علت ویژگی های بی نظیرش در مقابل سنتز شیمیایی سورفاکتانت آن ، در حال افزایش است که برای محصولات صنعتی از جمله به عنوان امولیسیون کننده در صنعت مواد غذایی و داروسازی، پودر رخت شویی، عامل کنترل بیولوژیکی، تحرک مواد نفتی سنگینspills,کنترل آلودگی مواد نفتی، زدودن آهک از مواد نفتی و bioremediation استفاده می کنند. کشش سطحی به وسیلهDCAT-11digital surface-tensiometerاندازه گیری می شود.

 مکانیزم هایMEORشامل :

تولید گاز ، تولید اسید ، تجزیه سنگ آهک ، تولید پلیمر و حلال ، کاهش ویسکوزیته مواد نفتی می باشد

سه استراتژی استفاده از بیوسورفاکتانت شامل :

1) تزریق میکروب های تولید کننده بیوسورفاکتانت همراه با مواد غذایی به مخازن نفتی

2) تحریک میکروارگانیسم های بومی تولید کننده بیوسورفاکتانت از طریق تزریق موادغذایی انتخابی به منایع نفتی برای تحریک رشد باکتری های بومی چاه نفت

3) تزریق فراورده های میکروبی از جمله بیوسورفاکتانت

 

نتیجه گیری:

روش MEOR به دلیل هزینه کم، کاربردهای گسترده ، پایداری فعالیت باکتری ها، سازگاری با محیط زیست، عدم وابستگی این روش به قیمت جهانی نفت و مصرف انرژی بسیار کم ، نسبت به دیگر روش های ازدیاد برداشت نفت مناسب تر می باشد. از بعد اقتصادی هزینه کاربرد روش MEOR با توجه به نوع میکروب ، نفت و شرایط مخزن نسبت به دیگر روش های ازدیاد برداشت نفت، دارای هزینه پایین تری می باشد.

 

چگونگی عملکرد بیوسورفاکتانت

---

نقش بیوسورفاکتانت در پاکسازی آلودگی های نفتی

---

جلوگیری از گسترش نفت به وسیله ی بیوسورفاکتانت

---

چگونگی تولید بیوسورفاکتانت

---

 

 

نویسنده : سعید کارگر