Mikrobiálně vylepšená regenerace oleje - Microbial enhanced oil recovery

tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: „Mikrobiálně vylepšená regenerace oleje“  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Prosince 2017) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Mikrobiálně vylepšená regenerace oleje (JÁ NEBO) je biologicky založený technologie spočívající v manipulaci s funkcí nebo strukturou mikrobiálních prostředí existujících v olejové nádrže. Konečným cílem MEOR je zlepšit obnovu olej uvězněni v porézních médiích a zároveň zvyšovat ekonomické zisky.^{[1][2][3][4][5]} MEOR je terciární těžba oleje technologie umožňující částečné využití běžně zbylých dvou třetin ropy,^[3] čímž se prodlužuje životnost zralých zásobníků oleje.

MEOR je multidisciplinární obor zahrnující mimo jiné: geologie, chemie, mikrobiologie, mechanika tekutin, ropné inženýrství, environmentální inženýrství a chemické inženýrství. Mikrobiální procesy probíhající v MEOR lze klasifikovat podle problému těžby ropy v oboru:

• úklid vrtu odstraňuje bahno a jiné nečistoty blokující kanály, kterými prochází olej;
• dobře stimulace zlepšuje tok oleje z odvodňovací oblast do vrtu; a
• zesílené vodní povodně stimulací mikrobiální aktivity vstřikováním vybraných živin a někdy původních mikrobů.^{[6][1][2][3][4][5]} Z technického hlediska je MEOR systém integrovaný zásobníkem, mikroby, živinami a protokolem injektáže studny.^[1]
• Zlepšit těžbu ropy ve vyčerpávajících vícestupňových zlomených horizontálních ropných vrtech z břidlic v nekonvenčním ropném ložisku.

Výsledky

Dosud jsou výsledky MEOR vysvětleny na základě dvou převládajících racionálních důvodů:

Přírůstek produkce ropy. Toho se dosahuje úpravou mezipovrchových vlastností systému olej-voda-minerály s cílem usnadnit pohyb oleje porézní média. V takovém systému mikrobiální aktivita ovlivňuje tekutost (viskozita redukce, mísitelné záplavy); účinnost posunutí (pokles o mezipovrchové napětí, zvýšení propustnosti); účinnost zametání (ovládání mobility, selektivní ucpání) a hnací síla (tlak v zásobníku).

Snižte vodní řez. Domorodé mikroby stimulované vstřikovanými mikrobiálními živinami rychle rostou a selektivně blokují „zlodějské zóny“, odkloní vstřikovanou vodu a zametou nezprášený olej.

Výše uvedené dva důvody jsou demonstrovány v a Youtube video připravil Nová společnost Aero Technology LLC.

Relevantnost

Několik desetiletí výzkumu a úspěšných aplikací podporuje tvrzení společnosti MEOR as vyspělá technologie.^[1][3][5] Navzdory těmto skutečnostem stále existuje neshoda.^[7] Úspěšné příběhy jsou specifické pro každou polní aplikaci MEOR a publikované informace týkající se podpůrných ekonomických výhod však neexistují. Navzdory tomu panuje shoda na tom, že MEOR je jednou z nejlevnějších stávajících metod EOR.^[1][3][5][7] Při předpovídání, zda bude nasazení MEOR úspěšné, však existuje nejasnost. MEOR je proto jednou z budoucích oblastí výzkumu s velkou prioritou, jak ji určila „Pracovní skupina pro ropu a plyn v 21. století“.^[7] Je to pravděpodobně proto, že MEOR je doplňková technologie, která může pomoci získat 377 miliard barelů ropy, které nelze konvenčními technologiemi obnovit.^[3]

Zaujatost

Před příchodem prostředí molekulární mikrobiologie, slovo "bakterie „Byl v mnoha oblastech nerozpoznatelně používán k označení necharakterizovaných mikrobů,^[8] a taková systematická chyba ovlivnilo několik oborů. Proto slovo „mikrob“ nebo „mikroorganismus „Proto bude v textu dále upřednostňováno.

V Microbial EOR jsou stimulovány pouze prospěšné mikroby, jako jsou bakterie redukující dusičnany (NRB). Nepříznivé bakterie, jako jsou bakterie snižující síran (SRB), nejsou stimulovány, protože proces MEOR pouze zavádí dusičnan do rezervoáru, ale nezavádí do něj síran. Mezitím může rostoucí NRB kontrolovat aktivity SRB, snižovat koncentraci H2S. Proces MEOR může do určité míry obnovit zásobník z kyselého na sladký.

Dějiny

Bylo to v roce 1926, kdy Beckam navrhl využití mikroorganismů jako činidel pro získání zbytkového oleje zachyceného v porézním médiu.^[1][2][3][5] Od té doby byla vyvinuta řada vyšetřování, která jsou důkladně přezkoumávána.^[1][5] V roce 1947 stanovila společnost ZoBell a kolegové základ ropné mikrobiologie aplikované na těžbu ropy, jejíž příspěvek by byl užitečný pro první patent MEOR udělený společnosti Updegraff a kolegům v roce 1957 týkající se in situ výroba činidel pro rekuperaci ropy, jako jsou plyny, kyseliny, rozpouštědla a biologické povrchově aktivní látky z mikrobiální degradace melasy. V roce 1954 byl proveden první polní test v oblasti Lisabonu v americkém Arkansasu. Během této doby objevil Kuzněcov produkci mikrobiálního plynu z ropy. Od tohoto roku až do 70. let probíhal intenzivní výzkum v USA, SSSR, Československu, Maďarsku a Polsku. Hlavní typ polní experimenty vyvinuté v těchto zemích spočívalo v injekčním podávání exogenních mikrobů. V roce 1958 bylo vyrobeno selektivní ucpávání mikroby biomasa navrhl Heinningen a kolegové. Ropná krize v roce 1970 vyvolala velký zájem o aktivní výzkum MEOR ve více než 15 zemích.^[1] V letech 1970 až 2000 se základní výzkum MEOR zaměřil na mikrobiální ekologii a charakterizaci ropných ložisek. V roce 1983 vyvinuli Ivanov a jeho kolegové technologii mikrobiální aktivace vrstev. Do roku 1990 dosáhl MEOR mezioborového technologického statusu. V roce 1995 ukázal průzkum projektů MEOR (322) v USA, že 81% projektů úspěšně zvýšilo těžbu ropy a nebyl zaznamenán jediný případ snížení produkce ropy.^[1] Dnes si MEOR získává pozornost kvůli nízkým nákladům (méně než 10 $ za přírůstek barelů) a nízkým požadavkům CAPEX (provozovatel nemusí investovat do povrchových zařízení jako tradiční chemická nebo CO2 EOR a může snížit počet vrtných vrtů )^[9]. Několik zemí uvedlo, že by do roku 2010 mohly být ochotny použít MEOR v jedné třetině svých programů těžby ropy.^[3] Kromě toho, když si Wall Street, provozovatelé břidlicové ropy a USA DOE uvědomují extrémní faktor obnovy amerických ropných vrtů z břidlic (méně než 10%), sponzoroval americký SBIR první pilot MEOR vícestupňového lomového ropného vrtu na lomy svět v roce 2018^[10], „Polní pilotní test nového biologického procesu EOR pro extrakci zachyceného oleje z nekonvenčních zásobníků“, provádí Nová společnost Aero Technology LLC.

Výhody

Existuje spousta přezkoumaných tvrzení týkajících se výhod MEOR.^{[1][2][3][7][11]} Na webových stránkách www.onepetro.com, které spravuje Společnost pro ropné inženýrství a další, je spousta publikací webové stránky nebo databáze. Nějaký polní aplikace sdílejí také ropné mikrobiologické společnosti.

Výhody lze shrnout následovně:^{[1][2][3][7][11]}

• Injikované mikroby a živiny jsou levné; (vstřikování mikrobů je zastaralé. Nová mikrobiální technologie EOR nemusí vstřikovat mikroby do nádrže, ale vstřikovat pouze živiny, aby stimulovala původní mikroby^[6])
• snadno ovladatelný v terénu a nezávisle na cenách ropy.
• Ekonomicky atraktivní pro dospělé ropná pole před opuštěním.
• Zvyšuje produkci ropy.
• Stávající zařízení vyžadují drobné úpravy.
• Snadná aplikace.
• Méně nákladné nastavení.
• Nízký požadavek na vstup energie pro mikroby k výrobě agentů MEOR.
• Účinnější než jiné metody EOR při použití na zásobníky karbonátového oleje.
• Mikrobiální aktivita se zvyšuje s mikrobiálním růstem. To je opakem případu jiných přísad EOR v čase a vzdálenosti.
• Mikrobiální živiny jsou biologicky odbouratelné, a proto je možné o nich uvažovat přátelský k životnímu prostředí.

Nevýhody

Nevýhody MEOR:^[7]

• Mikrobiální růst je upřednostňován, když: propustnost vrstvy je větší než 20 md; teplota nádrže je nižší než 85 ⁰C, slanost je pod 100 000 ppm a hloubka nádrže je menší než 3 500 m.
• Nedávné případy prokázaly, že během MEOR nedochází ke korozi na základě výsledků nepřetržitého monitorování pole. Stimulované domorodé mikroby navíc neovlivňují kvalitu ropy a v produkované kapalině nejsou žádné známky zvyšování mikrobů.

Prostředí olejové nádrže

Ropné nádrže jsou složitá prostředí obsahující živé (mikroorganismy ) a neživé faktory (minerály ), které na sebe vzájemně působí ve složité dynamické síti živiny a energetické toky. Vzhledem k tomu, že nádrž je heterogenní, tak i rozmanitost ekosystémů obsahujících různá mikrobiální společenství, která jsou zase schopna ovlivnit chování nádrže a mobilizaci ropy.^[2][3][4][7]

Mikroby jsou živé stroje jehož metabolity mohou produkty vylučování a nové buňky interagovat navzájem nebo s prostředím, pozitivně nebo negativně, v závislosti na globálním žádoucím účelu, např. posílení těžby ropy. Všechny tyto entity, tj. Enzymy, extracelulární polymerní látky (EPS)^[12][13] a samotné buňky se mohou účastnit jako katalyzátor nebo reaktanty. Tato složitost se zvyšuje souhrou s prostředím, přičemž pozdější hraje zásadní roli ovlivněním buněčné funkce, tj. Genetické exprese a produkce bílkovin.

Přes tyto základní znalosti o fyziologie buněk, pevné pochopení funkce a struktury mikrobiálních společenstev v ropných nádržích, tj. ekofyziologie, zůstává neexistující.

Cílem MEOR je neustále zvyšovat výtěžnost oleje využitím metabolického procesu původních prospěšných mikrobů.

Environmentální omezení

Mikrobiální růst a aktivitu současně ovlivňuje několik faktorů.^[5] V ropných nádržích taková environmentální omezení umožňují stanovení kritérií pro hodnocení a srovnání vhodnosti různých mikroorganismů. Tato omezení nemusí být tak drsná jako v jiných prostředích Země. Například se spojenými solnými roztoky slanost je vyšší než u mořská voda ale nižší než u soli jezera. Kromě toho jsou tlaky do 20 MPa a teploty do 85 ° C v ropných nádržích v mezích přežití jiných mikroorganismů.

Některá environmentální omezení vytvářející selektivní tlaky na buněčné systémy, která mohou také ovlivnit mikrobiální společenství v ropných nádržích, jsou:

Teplota

Enzymy jsou biologické katalyzátory jejichž funkce je ovlivněna řadou faktorů včetně teplota, které mohou v různých rozsazích vylepšovat nebo bránit enzymatický zprostředkovaný reakce. To bude mít vliv na optimální buněčný růst nebo metabolismus. Taková závislost umožňuje klasifikaci mikroby podle rozsahu teplot, při kterých rostou. Například: psychrofily (<25 ° C), mezofily (25–45 ° C), termofily (45–60 ° C) a hypertermofily (60–121 ° C). Ačkoli takové buňky optimálně rostou v těchto teplotních rozsazích, nemusí existovat přímý vztah s výrobou specifických metabolity.

Tlak

Přímé efekty

Účinky tlak na mikrobiálním růstu pod hloubkou oceán podmínky zkoumali ZoBell a Johson v roce 1949. Říkali jim mikroby jehož růst byl zvýšen zvýšením tlaku, barofilní. Další klasifikace mikroorganismů jsou založeny na tom, zda je mikrobiální růst inhibován standardní podmínky (piezofily) nebo vyšší než 40 MPa (piezotoleranty). Z molekulárního hlediska recenze Daniela^[14] ukazuje, že při vysokých tlacích DNA dvojitá spirála se stává hustší, a proto obojí genová exprese a proteosyntéza jsou ovlivněny.

Nepřímý účinek

Zvyšující se tlak zvyšuje plyn rozpustnost, a to může ovlivnit redoxní potenciál plynů účastnících se jako akceptory elektronů a dárci, jako je vodík nebo CO₂.

Velikost / geometrie pórů

Jedna studie dospěla k závěru, že podstatné bakteriální aktivity je dosaženo, když existují propojení pórů, které mají průměr alespoň 0,2 μ.^[15] Očekává se, že velikost pórů a geometrie může ovlivnit chemotaxe. To však nebylo prokázáno na olejová nádrž podmínky.

pH

The kyselost z zásaditost má dopad na několik aspektů v živých i neživých systémech. Například:

Povrchový náboj

Změny buněčného povrchu a tloušťky membrány mohou být podporovány pH v důsledku jeho ionizace vložená síla buněčné membrány bílkoviny. Modifikované iontové oblasti mohou interagovat s minerálními částicemi a ovlivňovat pohyb buněk porézním médiem.

Enzymatická aktivita

Vložená buňka bílkoviny - hrají zásadní roli při přepravě chemických látek v EU; - buněčná membrána. Jejich funkce je silně závislá na jejich stavu ionizace, což je zase silně ovlivněno pH.

V obou případech se to může stát v izolovaném nebo složitém prostředí mikrobiální společenství. Dosud porozumění interakce mezi pH a environmentální mikrobiální společenství zůstávají neznámá, navzdory snahám posledního desetiletí. Málo je známo o ekofyziologie komplexních mikrobiálních komunit a výzkum je stále ve vývojové fázi.^[16][17][18]

Oxidační potenciál

The oxidační potenciál (Eh, měřeno ve voltech) je, jako v každém reakčním systému, termodynamické hnací síla anaerobní dýchání, který probíhá v prostředí s nedostatkem kyslíku. Prokaryotes patří mezi buňky, které mají jako metabolickou strategii přežití anaerobní dýchání. The transport elektronů probíhá podél a přes buněčnou membránu (prokaryoty chybí mitochondrie). Elektrony jsou přenášeny z dárce elektronů (molekula, která má být oxidována anaerobně) na akceptor elektronů (NE₃, TAK₄, MnO₄, atd.). Čistá Eh mezi daným dárcem elektronů a akceptorem; vodíkové ionty a další druhy na místě určí, ke které reakci dojde nejdříve. Například nitrifikace je hierarchicky upřednostňována před redukcí síranem. To umožňuje lepší regeneraci oleje znevýhodněním biologicky produkovaného H₂S, který pochází ze sníženého SO₄. V tomto procesu jsou účinky redukce dusičnanů na smáčivost, mezipovrchové napětí, viskozita, propustnost, biomasa a biopolymer výroba zůstává neznámá.

Složení elektrolytů

Elektrolyty koncentrace a další rozpuštěné druhy mohou ovlivnit buněčnou fyziologii. Rozpouštění elektrolytů snižuje termodynamickou aktivitu (aw), tlak par a autoprotolýza voda. Kromě toho elektrolyty podporují gradient iontové síly buněčná membrána a proto poskytuje silnou hnací sílu umožňující difúzi vody do nebo ven do buněk. V přirozeném prostředí bakterie nejsou schopni žít při aw pod 0,95. Nicméně, některé mikroby z hypersalin prostředí, jako jsou druhy Pseudomonas a Halococcus prospívají v nižší a_w, a jsou proto zajímavé pro výzkum MEOR.

Nespecifické účinky

Mohou se vyskytovat při pH a Eh. Například zvyšování iontová síla zvyšuje rozpustnost neelektrolytů („solení“) jako v případě rozpuštění oxid uhličitý, a pH správce různých přírodních vod.

Biologické faktory

I když je to široce přijímané predace, parazitismus, syntrofismus a další vztahy se také vyskytují v mikrobiálním světě, v těchto vztazích na MEOR je známo jen málo a v experimentech MEOR byly ignorovány.

V jiných případech mohou některé mikroorganismy prospívat v prostředích s nedostatkem živin (oligotrofie), jako jsou hluboce granitické a čedičové vodonosné vrstvy. Dostupné mikroby, které žijí v sedimentech, mohou využít organické sloučeniny (heterotrofie ). Organická hmota a metabolické produkty mezi geologickými formacemi mohou difundovat a podporovat mikrobiální růst ve vzdálených prostředích.^[19]

Mechanismus

Porozumění mechanismu MEOR ještě není zdaleka jasné. Přestože v izolovaných experimentech byla uvedena celá řada vysvětlení,^{[1][2][3][5][7]} není jasné, zda byly provedeny pokusem napodobit podmínky ropných nádrží.

Mechanismus lze vysvětlit z pohledu klienta a provozovatele, který zohledňuje řadu doprovodných pozitivních nebo negativních účinků, které povedou k celosvětovému přínosu:

• Příznivé účinky. Biologický rozklad velkých molekul se snižuje viskozita; produkce povrchově aktivní látky snižuje mezipovrchové napětí; výroba plynu poskytuje další hnací sílu tlaku; mikrobiální metabolity nebo samotné mikroby mohou snížit propustnost aktivací sekundárních tokových cest. Rostoucí bakterie redukující dusičnany budou soutěžit s potravinami s bakteriemi redukujícími síran a budou generovat dusitany, aby zabíjely bakterie snižující síran, a proto zvítězí nad aktivitami bakterií snižujících obsah síranů, snižují koncentraci H2S, zmírňují korozi v hloubce způsobenou bakteriemi snižujícími síran, bakterie produkující kyseliny, atd.
• Nesmetený olej zamete. Snížení propustnosti může být přínosné kvůli bioclogging pokud je MEOR navržen a implementován správně. Pokud není správně navržen a nasazen, může dojít k redukci mikrobiálních metabolitů nebo samotných mikrobů propustnost aktivací sekundárních cest proudění usazováním: biomasy (biologické zanášení), minerálů (chemické zanášení) nebo jiných suspendovaných částic (fyzické zanášení). Pozitivně, navázání bakterií a vývoj slizu, tj. extracelulární polymerní látky (EPS), upřednostňují ucpávání vysoce propustných zón (zlodějských zón), což vede ke zvýšení účinnosti zametání.

Strategie

Změny ekofyziologie ropného ložiska ve prospěch MEOR lze dosáhnout doplněním různých strategií. Mikrobiální stimulace in situ může být chemicky podporována injekcí akceptorů elektronů, jako je dusičnan; snadno fermentovatelná melasa, vitamíny nebo povrchově aktivní látky. Alternativně je MEOR podporován vstřikováním exogenních mikrobů, které mohou být přizpůsobeny podmínkám ropného zásobníku a schopné produkovat požadovaná činidla MEOR (tabulka 1).

Tyto znalosti byly získány z experimentů s čistými kulturami a někdy s komplexními mikrobiálními společenstvími, ale experimentální podmínky zdaleka nenapodobují ty, které převládají v ropných nádržích. Není známo, zda metabolické produkty jsou růst buněk závislé, a tvrzení v tomto ohledu je třeba brát opatrně, protože produkce metabolitu není vždy závislá na buněčném růstu.^[20]

Biomasa a biopolymery

Při selektivním ucpávání upravují upravené buňky a extracelulární polymerní látky zóny s vysokou propustností, což vede k a změna směru povodně do kanálů bohatých na ropu, což následně zvyšuje účinnost zametání těžby ropy zaplavením vodou. Produkce biopolymeru a výsledná tvorba biofilmu (méně 27% buněk, 73-98% EPS a prázdný prostor) jsou ovlivněny chemií vody, pH, povrchový náboj, mikrobiální fyziologie, tok živin a tekutin.^[12][13]

Biosurfaktanty

Mikrobiálně vyráběné povrchově aktivní látky, tj. Biologické povrchově aktivní látky snižují mezipovrchové napětí mezi vodou a olejem, a proto hydrostatický tlak je zapotřebí k pohybu kapaliny zachycené v pórech k překonání kapilární účinek. Za druhé, biologické povrchově aktivní látky přispívají k tvorbě micely poskytující fyzikální mechanismus pro mobilizaci oleje v pohybující se vodné fázi. Hydrofobní a hydrofilní sloučeniny jsou ve hře a přitahují pozornost ve výzkumu MEOR a hlavními strukturálními typy jsou lipopeptidy a glykolipidy, které jsou mastné kyseliny molekula hydrofobní část. Biosurfaktant produkovaný Pseudomonas putida vykazovaly vyšší mezipovrchové napětí (51 - 8 mN / m) mezi olejem a vodou, které je nezbytné pro snadnou mobilizaci oleje^[21]

Plyn a rozpouštědla

V této staré praxi má výroba plynu pozitivní vliv na těžbu ropy zvýšením diferenciálního tlaku, který řídí pohyb oleje. Anaerobně vyrobený methan z odbourávání oleje má malý účinek na MEOR kvůli jeho vysoké rozpustnosti při vysokých tlacích. Oxid uhličitý je také dobrým prostředkem MEOR. Mísitelný CO₂ je kondenzováno do kapalná fáze když se lehké uhlovodíky odpařují do plynná fáze. Nemísitelný CO₂ napomáhá k nasycení oleje, což má za následek bobtnání a snížení viskozity kapalné fáze a následně zlepšení mobilizace zvýšeným hnacím tlakem. Současně se mohou rozpouštět další plyny a rozpouštědla uhličitanová hornina, což vede ke zvýšení propustnosti a pórovitosti hornin.

Terénní studie

Celosvětové polní aplikace MEOR byly podrobně přezkoumány.^[1][2][3][5] Ačkoli přesný pole s číslem pokusy nejsou známy, Lazar et al.^[1] navrhl řádově stovky. Úspěšné polní pokusy MEOR byly provedeny v USA, Rusku, Číně, Austrálii, Argentině, Bulharsku, bývalém Československu, bývalých Východní Německo, Maďarsko, Indie, Malajsie, Peru, Polsko a Rumunsko.^[1][3][7] Lazar a kol.^[1] navrhl, že Čína v této oblasti vede, a také zjistil, že nejúspěšnější studie byla provedena v oblasti Alton v Austrálii (40% nárůst produkce ropy za 12 měsíců).

Většina polních pokusů byla prováděna v pískovcových nádržích a velmi málo v lomených nádržích a karbonátech.^[7] Jediné známé offshore polní pokusy byly v Norne (Norsko) a Bokor (Malajsie).^[7]

Jak přezkoumali Lazar et al.,^[1] polní aplikace sledovala různé přístupy, jako je injekce exogenních mikroorganismů (mikrobiální záplavy); kontrola usazování parafínu; stimulace původních mikrobů; injekce ex situ vyrobené biopolymery; hladovějící vybrané ultramikroby (vybrané ucpání); zvolené ucpávání konsolidací písku v důsledku biomineralizace a ucpávání zlomenin v karbonátových formacích; manipulace s živinami původních rezervoárových mikrobů k výrobě ultramicrobů; a přizpůsobené smíšené obohacovací kultury.

Hlášené výsledky MEOR z polních pokusů se velmi liší. Chybí přísné kontrolované experimenty a nemusí být možné kvůli dynamickým změnám v zásobníku, když se získává ropa. Kromě toho nejsou známy ekonomické výhody těchto polních pokusů a není známa odpověď na to, proč byly ostatní pokusy neúspěšné. Nelze vyvodit obecné závěry, protože fyzikální a mineralogické vlastnosti uváděných ropných nádrží byly odlišné. Extrapolace těchto závěrů je proto nepřijatelná.

Většinu úspěšných polních případů provedla společnost Glori Energy Inc. v Houstonu. Má úspěšné příběhy v Kansasu, Kalifornii, Kanadě, Brazílii atd. Polní aplikace lze nalézt na webových stránkách nového vlastníka duševního vlastnictví Glori.

Modely

Byla publikována spousta pokusů modelovat MEOR.^{[3][22][23][24][25][26][27][28]} Až dosud není jasné, zda teoretické výsledky odrážejí omezená publikovaná data. Vývoj matematických modelů pro MEOR je velmi náročný, protože je třeba vzít v úvahu fyzikální, chemické a biologické faktory.

Publikované modely MEOR se skládají z transportních vlastností, zákony na ochranu přírody, lokální rovnováha, rozpad teorie filtrace a fyzikální zátěž.^{[3][29][23][24][25][26][30]} Takové modely jsou zatím zjednodušující a byly vyvinuty na základě:

(A) Základní zákony zachování, buněčný růst, kinetika retence biomasy a biomasy v olejové a vodné fázi. Hlavním cílem bylo předpovědět retenci pórovitosti jako funkci vzdálenosti a času.

(B) Filtrační model pro expresi bakteriálního transportu jako funkce velikosti pórů; a spojit propustnost s rychlostí mikrobiální penetrace použitím Darcyho zákona.

Chemická kinetika je zásadní pro spojení tvorby bioproduktů s toky vodných druhů a suspendovaných mikrobů.^[31] Rovněž byly použity plně numerické přístupy.^[22][32] Například spojené nelineární parabolické diferenciální rovnice: přidání rovnice pro rychlost difúze mikrobů a jejich zachycení porézním médiem; diferenciální bilanční rovnice pro transport živin, včetně účinku adsorpce; a předpoklad bakteriální růst kinetický na základě Monodova rovnice.

Monodova rovnice se běžně používá v modelovacím softwaru, ale má omezené chování, protože je v rozporu s zákon hromadné akce které tvoří základ kinetické charakterizace mikrobiálního růstu. Aplikace zákona hromadného působení na mikrobiální populace vede k lineární logistická rovnice. Pokud je zákon hromadného působení aplikován na proces katalyzovaný enzymy, vede k Michaelis – Mentenova rovnice, ze kterého je Monod inspirován. To ztěžuje produkci biosurfaktantů in situ, protože ke stanovení specifické rychlosti růstu a Michaelis – Mentenových parametrů rychlost omezující enzymová reakce.

Modelování bioclogging je komplikovaná, protože produkce ucpaného metabolitu je nelineárně spojena s růstem mikrobů a toku živin transportovaných v tekutině.

Ekofyziologie celých mikrobiálních mikrokosmů v podmínkách ropné nádrže je stále nejasná, a proto ji dostupné modely nezohledňují. Mikroorganismy jsou jakýmsi katalyzátorem, jehož aktivita (fyziologie) závisí na vzájemné souhře s jinými mikroby a prostředím (ekologie). V přírodě živé a neživé prvky na sebe vzájemně působí ve složité síti živin a energie. Některé mikroby produkují extracelulární polymerní látky, a proto je třeba při jejich chování v nalévaných médiích vzít v úvahu jak obsazení EPS, tak samotnými mikroby.^[12][13] V tomto ohledu chybí znalosti, a proto cíl dosáhnout maximálního výnosu a minimalizace nákladů zůstává nedosažen.

Realistické modely pro MEOR v podmínkách ropné nádrže chybí a uváděné modely s paralelními póry měly zásadní nedostatky, které překonaly modely uvažující o ucpání pórů mikroby nebo biofilmy, ale tyto modely mají také nedostatek dvojrozměrnosti . Využití těchto modelů v trojrozměrných modelech nebylo prokázáno. Není jisté, zda mohou být začleněny do populárního simulačního softwaru pro ropná pole. Terénní strategie tedy potřebuje simulátor schopný předpovídat růst a transport bakterií přes porézní síť a produkci MEOR agentů in situ.

Důvody selhání

• Nedostatek holistický přístup chybí kritické hodnocení ekonomie, použitelnosti a výkonu MEOR.
• Žádná publikovaná studie nezahrnuje charakteristiky nádrže; biochemické a fyziologické vlastnosti mikrobioty; kontrolní mechanismy a ekonomika procesů.
• Ekofyziologie mikrobiálních komunit prospívajících v ropných nádržích je do značné míry neprozkoumaná. Důsledkem toho je špatné kritické hodnocení fyzikálních a biochemických mechanismů kontrolujících mikrobiální reakci na uhlovodíkové substráty a jejich mobilitu.
• Absence kvantitativního porozumění mikrobiální aktivitě a špatné porozumění synergickým interakcím mezi živými a žádnými živými prvky. Experimenty založené na čistých kulturách nebo obohacení jsou sporné, protože mikrobiální společenství interagují synergicky s minerály, extracelulárními polymerními látkami a dalšími fyzikálně-chemickými a biologickými faktory v životním prostředí.
• Nedostatečná spolupráce mezi mikrobiology, inženýry zásobníků, geology, ekonomy a provozovateli vlastníků;^[1] neúplná relevantní data nádrže, v publikovaných zdrojích: litologie, hloubka, tloušťka sítě, pórovitost, propustnost, teplota, tlak, rezervy, vlastnosti kapaliny v zásobníku (gravitace oleje, slanost vody, viskozita oleje, bublinový bod tlak a faktor tvorby oleje-objem), specifická data EOR (počet těžebních a vstřikovacích vrtů, přírůstkový potenciál obnovy, jak je uvedeno operátorem, rychlost vstřikování, vypočtená denně a celková vylepšená produkce), vypočítaný přírůstkový potenciál obnovy za vykazovaný čas .
• Omezené porozumění ekonomice procesů MEOR a nesprávné posouzení technického, logistického, nákladového a ropného potenciálu.
• Neznámý životní cyklus hodnocení. Neznámý dopad na životní prostředí
• Nedostatek prokazatelných kvantitativních vztahů mezi mikrobiální výkonností, charakteristikami zásobníků a provozními podmínkami
• Nesrovnalost s výkonem in situ; nízký konečný faktor využití oleje; nejistota ohledně splnění kritérií technického návrhu mikrobiálním procesem; a obecné obavy z procesu zahrnujícího živé bakterie.
• Nedostatek přísných kontrolovaných experimentů, které zdaleka nenapodobují podmínky olejové nádrže, které by mohly mít vliv na genovou expresi a tvorbu proteinu.
• Kinetická charakterizace sledovaných bakterií není známa. Monodova rovnice byla široce zneužívána.
• Nedostatek strukturovaných matematických modelů pro lepší popis MEOR.
• Nedostatečné pochopení mechanismu regenerace mikrobiálního oleje a nedostatečné matematické modely pro předvídání chování mikrobů v různých nádržích.^[7]
• Povrchově aktivní látky: biologicky odbouratelné, účinnost ovlivněna teplotou, pH a koncentrací solí; adsorpce na povrchy hornin.
• Realizovatelná ekonomická řešení, jako je využití enzymů a kultivovaných mikroorganismů.
• Obtížná izolace nebo inženýrství dobrých kandidátských kmenů schopných přežít extrémní prostředí ropných ložisek (do 85 ° C, do 17,23 MPa).^[3]

Trendy

• Odstraňte poškození formace způsobené chemickými přísadami štěpící kapaliny v nekonvenčních zásobnících břidlicového oleje a plynu. ^[10]
• Připojte vysoko propustné zóny poblíž injektoru a optimalizujte vstřikovací profil.
• Rozptyl komponent nezbytných k cíli.
• Zmírnění nežádoucí sekundární aktivity v důsledku kompetitivních redoxních procesů, jako je redukce síranů, tj. Kontrola kyselosti, kontrola mikrobiologicky indukované koroze.
• Mikrobiální odstranění parafínu.
• Odstranění mikrobiálního poškození kůže.
• Vodní povodně, kde kontinuální vodní fáze umožňuje zavedení MEOR.
• Stimulace jedné jamky, zde nízká cena činí MEOR tou nejlepší volbou.
• Selektivní strategie zapojení.
• Geneticky upraveno Mikroorganismy MEOR schopné přežít, růst a produkovat metabolity na úkor levných živin a substrátů.
• Aplikace extremofilů: halofily, barofily a termofily.
• Umělá neuronová síť modelování pro popis in situ procesů MEOR.
• Konkurence exogenních mikrobů s původní mikroflórou, nerozumění mikrobiální aktivitě.

Reference

externí odkazy

• 1. KTP Microbial enhanced Oil Recovery (MEOR)
• 2. Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation
• 5. Research Institute of Petroleum Industry