Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясы
КІРІСПЕ
1 Әдеби аналитикалық шолу
1.1 Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясы
1.2 MEOR технологиясының даму тарихы
1.3 Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясының ерекшеліктері
1.4 Өндірістік микроорганизмдерді бөліп алу көздері
1.4.1 Микроорганизмдердің жалпы қасиетіне сипаттама
1.4.2 Мұнай қабатының өзінде тіршілік ететін микроорганизмдер
1.4.3 Сыртқы ортадан бөліп алынатын микроорганизмдер
1.5 Мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің қоректенуі
1.6 Мұнайды микробиологиялық жолмен ығыстыру
2 Негізгі бөлім
2.1 Мәліметтер және зерттеу әдістері
2.1.1 Зерттеу нысандары
2.1.2 Зерттеу әдістері
2.1.3 Парафинді және ароматты көмірсутектерде өсетін, көмірсутек тотықтырушы штамм микроағзаларды бөліп алу және зерттеу
2.2 Көмірсутегін тотықтырушы бактериялардың бөлшектеу индексін зерттеу
2.3 Көмірсутегін тотықтырушы бактериялардың шикі мұнайды пайдалану қабілетін зерттеу
2.4 Таяқша пішінді П5 штамының таксономиялық сипаттамасы
2.5 Мұнай көмірсутегін тотықтырушы бактериялардың өсу динамикасын зерттеу
3 Экономикалық бөлім
3.1 Экономикалық тиімділікті есептеу
4 Тіршілік қауіпсіздігі және еңбек қорғау бөлімі
4.1 Мекемелердің қауіпті және зиянды факторлары
4.2 Еңбекті қорғауды қамтамасыз ету жөніндегі салтанатты іс.шаралар
5 Қоршаған ортаны қорғау
5.1 Атмосфералық ауаны қорғау
5.2 Жер ресурстарын қорғау
5.3 Жануарлар және өсімдіктер әлемін қорғау
5.4 ГТУ ластандыларын есептеу
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДЫЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Қосымша
1 Әдеби аналитикалық шолу
1.1 Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясы
1.2 MEOR технологиясының даму тарихы
1.3 Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясының ерекшеліктері
1.4 Өндірістік микроорганизмдерді бөліп алу көздері
1.4.1 Микроорганизмдердің жалпы қасиетіне сипаттама
1.4.2 Мұнай қабатының өзінде тіршілік ететін микроорганизмдер
1.4.3 Сыртқы ортадан бөліп алынатын микроорганизмдер
1.5 Мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің қоректенуі
1.6 Мұнайды микробиологиялық жолмен ығыстыру
2 Негізгі бөлім
2.1 Мәліметтер және зерттеу әдістері
2.1.1 Зерттеу нысандары
2.1.2 Зерттеу әдістері
2.1.3 Парафинді және ароматты көмірсутектерде өсетін, көмірсутек тотықтырушы штамм микроағзаларды бөліп алу және зерттеу
2.2 Көмірсутегін тотықтырушы бактериялардың бөлшектеу индексін зерттеу
2.3 Көмірсутегін тотықтырушы бактериялардың шикі мұнайды пайдалану қабілетін зерттеу
2.4 Таяқша пішінді П5 штамының таксономиялық сипаттамасы
2.5 Мұнай көмірсутегін тотықтырушы бактериялардың өсу динамикасын зерттеу
3 Экономикалық бөлім
3.1 Экономикалық тиімділікті есептеу
4 Тіршілік қауіпсіздігі және еңбек қорғау бөлімі
4.1 Мекемелердің қауіпті және зиянды факторлары
4.2 Еңбекті қорғауды қамтамасыз ету жөніндегі салтанатты іс.шаралар
5 Қоршаған ортаны қорғау
5.1 Атмосфералық ауаны қорғау
5.2 Жер ресурстарын қорғау
5.3 Жануарлар және өсімдіктер әлемін қорғау
5.4 ГТУ ластандыларын есептеу
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДЫЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Қосымша
Жұмыстың өзектілігі: Мұнай маңызды энергетикалық және химиялық шикізаттық ресурстардың бірі болып табылады. Алайда кейбір болжамдар бойынша мұнайдың әлемдік қорлары жақын 50 жыл ішінде таусылуы мүмкін. Сонымен қатар қазіргі технология кенорындарындағы мұнайдың жартысын ғана алуға мүмкіндік береді. Осыған байланысты қазіргі уақытта екіншілік мұнай өндірісін арттыру жолдары мен құралдарын іздеуге, әсіресе, микробиологиялық әдістерге қызығушылық айтарлықтай өсіп отыр. Микробтық технологиялар қабатқа енгізілетін микроағзалардың физиологиялық – биохимиялық ерекшеліктерін пайдалануға негізделген : олардың қысымның, температураның, тұздылықтың кең диапазонында, аэробты және анаэробты жағдайларда өсу қабілеттіліктеріне және өмір сүруіне қорек көзі ретінде мұнайды пайдалануына негізделген.
Қазақстан мұнай ресурстары бойынша әлемде алдыңғы қатарлы елдердің қатарына қіреді, әр өңірдегі мұнайдың құрамы әр тұрлі, парафинді, тұтқыр мұнайдың таралуы да біршама кең болып, өндіріс барысында игеру жұмысын қиындатып отыр бұл дипломдық жұмыстың өзектілігі де осыған байланысты болмақ.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Қазақстанда мұнайды микробиологиялық технологиямен өндіру ісінің дамуын теориялық негізбен қамтамасыз ету.
Жұмыстың міндеті: жұмыстың мақсатына байланысты жалпы жұмыстың алдына қойған міндеттерін былайша анықтауға болады:
1. Әдеби шолу бөлімде, микробиологиялық тәсілмен мұнай өндірісін арттыру(MEOR) технологиясының пайда болуы, даму тарихы, ерекшеліктері мен қазіргі әлем елдеріндегі қолданылу ахуалы жайында мәліметтер беру;
2. Негізгі бөлімде, зетханалық жағдайда мұнай өндірісінде қолданылатын көмір сутегін тотықтырушы бактериялардың қасиеттерін зерттеу бойынша жұмыс барысы мен талдау нәтижелерін көрсету;
3. Экономикалық бөлімде, кен орындарында микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру жұмыстарының экономикалық тиімділігі, жұмыс барысында кететін шығындар және олардың анализдерін көрсетіп беру;
4. Еңбекті қорғау бөлімінде, кен орындарындағы қауіпті жағдайлар сарапталып, қауіпсіздік шараларымен таныстыру көзделген;
5. қоршаған ортаны қорғау бөлімінде, экология мен қоршаған орта мәселелері, өрт қауіпсіздігі, меңгеру процесін жүргізу барысында жұмысшылардың техника қауіпсіздігін меңгеру талаптарын анықтау.
Зерттеулік және кәсіпшілік эксперименттер микробты синтез өнімдерінің мұнай мен су арасындағы фазааралық керілуді өзгертетінін, қабаттың өткізгіштігі төмен зоналарында сулы ерітінділер үшін фильтрациялық кедергілерді арттыратынын, сумен ығысатын жыныстардың сулану тиімділігін жақсартатынын дәлелдеді.
Қазақстан мұнай ресурстары бойынша әлемде алдыңғы қатарлы елдердің қатарына қіреді, әр өңірдегі мұнайдың құрамы әр тұрлі, парафинді, тұтқыр мұнайдың таралуы да біршама кең болып, өндіріс барысында игеру жұмысын қиындатып отыр бұл дипломдық жұмыстың өзектілігі де осыған байланысты болмақ.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Қазақстанда мұнайды микробиологиялық технологиямен өндіру ісінің дамуын теориялық негізбен қамтамасыз ету.
Жұмыстың міндеті: жұмыстың мақсатына байланысты жалпы жұмыстың алдына қойған міндеттерін былайша анықтауға болады:
1. Әдеби шолу бөлімде, микробиологиялық тәсілмен мұнай өндірісін арттыру(MEOR) технологиясының пайда болуы, даму тарихы, ерекшеліктері мен қазіргі әлем елдеріндегі қолданылу ахуалы жайында мәліметтер беру;
2. Негізгі бөлімде, зетханалық жағдайда мұнай өндірісінде қолданылатын көмір сутегін тотықтырушы бактериялардың қасиеттерін зерттеу бойынша жұмыс барысы мен талдау нәтижелерін көрсету;
3. Экономикалық бөлімде, кен орындарында микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру жұмыстарының экономикалық тиімділігі, жұмыс барысында кететін шығындар және олардың анализдерін көрсетіп беру;
4. Еңбекті қорғау бөлімінде, кен орындарындағы қауіпті жағдайлар сарапталып, қауіпсіздік шараларымен таныстыру көзделген;
5. қоршаған ортаны қорғау бөлімінде, экология мен қоршаған орта мәселелері, өрт қауіпсіздігі, меңгеру процесін жүргізу барысында жұмысшылардың техника қауіпсіздігін меңгеру талаптарын анықтау.
Зерттеулік және кәсіпшілік эксперименттер микробты синтез өнімдерінің мұнай мен су арасындағы фазааралық керілуді өзгертетінін, қабаттың өткізгіштігі төмен зоналарында сулы ерітінділер үшін фильтрациялық кедергілерді арттыратынын, сумен ығысатын жыныстардың сулану тиімділігін жақсартатынын дәлелдеді.
1 Микробиологиялық тәсілмен мұнай игеру технологиясы (ҚХР) / Zhang yan shan, Yu shan // Химия өнеркәсіп баспасы. – 2009. – 14 - 57б.
2 Увеличение нефтеотдачи на поздней стадии разработки месторождений. Теория. Методика. Практика / Р.Р. Ибатуллин [и др.] — М: Недра. — 2004. — 292 с.
3 Использование биореагента КШАС-М для увеличения нефтеотдачи пластов / Ю.М. Симаев [и др.] // Интервал. — 2000. — Т. 4—5, № 15—16. — С. 4.
4 Бердичевская М.В. Особенности физиологиии родококков разрабатываемых нефтяных залежей / М.В. Бердичевская // Микробиология. — 1989. — № 1. — С. 60—65.
5 Образование нефтевытесняющих соединений микроорганизмами из нефтяного месторождения Дацин (КНР) / Т.Н. Назина [и др.] // Микробиология. — 2003. — Т. 72. — № 2. — С. 206—211.
6 Ron, E.Z. Natural role of biosurfactants / E.Z. Ron, E. Rozenberg // Environ. Microbiol. — 2001. — Vol. 3. — P. 229—236.
7 Штамм бактерий — продуцент экзополисахарида: пат. 2073712 РФ, / Н.В. Краснопевцева, В.А. Чепнягин, С.В. Яроцкий; опубл. 20.02.97.
8 Булавин В.Д. Технологический комплекс для интенсификации добычи нефти и увеличения нефтеотдачи на основе отечественного биополимера / В.Д. Булавин, Н.В. Краснопевцева // Новости науки и техники. — 2006. — № 4. — С. 116 - 117.
9 Технология повышения нефтеотдачи пластов, снижения обводненности и интенсификации добычи с использованием биополимеров и композиций на их основе / В.В. Балакин [и др.] // Тр. Всероссийского совещания по разработке нефтяных месторождений, Альметьевск, 5—9 июня 2000 г: в 2 ч. // «ТатАСУнефть», ОАО «Татнефть» — Альметьевск, 2000. — № 2 — С. 50—54.
10 Развитие микробиологических процессов в разрабатываемых пластах Ромашкинского нефтяного месторождения / С.С. Беляев [ и др.] // Микробиология. — 1990. — № 6. — С. 1 118—1 125.
11 Юлбарисов Э.М. Микробиологические методы повышения охвата пласта заводнением на различных стадиях разработки / Э.М. Юлбарисов // Нефтепромысловое дело. — 1982. — № 12. — С. 9—10.
12 Жданова Н.В. Биотехнологии на основе сухого активного ила для увеличения нефтеотдачи пластов / Н.В. Жданова, У.Н. Садыков, В.Р. Баязитова // Интервал. — 2000. — Т. 4—5, № 15—16. — С. 4.
13 McInerney, M.J. Properties of the biosurfactant produced by Bacillus licheniformis strain JF-2 / M.J. McInerney, M. Javaheri, D.P. Nagle // J. Ind. Microbiol. — 1990. — Vol. 5. — P. 95—102.
14 Christofi, N. Microbial surfactants and their use in field studies of soil remediation / N. Christofi, I.B. Ivshina // Journal of Applied Microbiology. — 2002. — Vol.93. — P. 915—929.
15 Karanth, N.G.K. Microbial production of biosurfactants and their importance / N.G.K. Karanth, P.G. Deo, N.K. Veenanadig // Current Science. — 1999. — Vol.77. — P. 116 —126.
16 High- and low-molecular-mass microbial surfactants / E. Rosenberg, E.Z. Ron // Applied Microbiology and Biotechnology. — 1999. — Vol. 52. — P. 154—162.
17 Georgiou, G. Surface-active compounds from microorganisms / G. Georgiou, S.C. Lin, M.M. Sharma // Biol. Technol. — 1992. — Vol. 10 — P. 60—65.
18 Kretschmer, A. Chemical and physical characterization of interfacial-active lipids from Rhodococcus erythropolis grown on n-alkane / A. Kretschmer, H. Bock, F. Wagner // Appl. Environ. Microbiol. — 1982. — Vol. 44. — P. 864—870.
19 Cooper, D.G. Torulopsis petrophilum and surface activity / D.G. Cooper, D.A. Paddock // Appl. Environ. Microbiol. — 1983. — Vol. 46. — P. 1426—1429.
20 Studies on the biosynthesis of surfactin, a lipopeptide antibiotic from Bacillus subtilis ATCC / B. Kluge [et al] // FEBS Lett. — 1989. — Vol. 231. — P. 107—110.
21 Микробиологиялық тәсілмен мұнай игеру негіздері (ҚХР) / Peng Yu sheng // мұнай өнеркәсіп баспасы. –2005. – 78-105б
22 Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. Изд-во МГУ, 1991. С. 59 – 75.
23 Егоров Н.С. Практикум по микробиологии. Изд-во МГУ, 1976. С. 56 – 124.
24 Герхардт Ф. Методы общей бактериологии. М.: Изд-во Мир, 1983. Т.1. С. 234 – 265.
25 Практикум по микробиологии /Под. ред. А.Н. Нетрусова. - М.: Academia . 2005. 597 с.
26 Iguchi T, Takeda I, Ohsawa M. Emulsifying factor of hydrocarbon produced by a hydrocarbon-assimilating yeast // Agric. Biol. Chem. – 1969. – Vol. 33. – P. 1657-1658.
27 Петухов В.Н, Фольченков В.М., Чугунов В.А, Холоденко В.П. Биотестирование почвы и воды, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, с помощью растений // Прикладная биохимия и микробиология. – 2000. – Т.36, №6. – С. 652-655.
28
Веслополова Е.Ф. Микрометод определения численности колониеобразующих микроорганизмов //Микробиология.–1995–Т.64, №2-С. 279-284.
29 Лабинская А.С. Микробиология с техникой микробиологических исследований. - М, «Медицина», 1978. - 394 с.
30 Бабьева И. П, Голубев В. Л. Методы выделения и идентификации дрожжей. - М: Наука, 1979. - 120 с.
31 Квасников Е. И., Щелокова И. Ф. Дрожжи. Биология. Пути использования. - Киев: Наукова думка, 1991. - 326 с.
32 Бабьева И. П, Чернов И. Ю. Биология дрожжей. - М: Изд-во МГУ, 1992. - 96 с.
33 Крючкова А. П, Коневичева Е. Н. Систематика дрожжей и дрожжеванных грибков. - М. ВНИИГС.1951. 250 c.
34 Н.М. Пидопличко. Пенициллии. - Киев: «Наукова Думка», 1972.
35 Практикум по микробиологии /Под. ред. А.Н. Нетрусова. - М.: Academia. 2005. - 597 с.
36 Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. Изд-во МГУ, 1991. С. 59 – 75.
2 Увеличение нефтеотдачи на поздней стадии разработки месторождений. Теория. Методика. Практика / Р.Р. Ибатуллин [и др.] — М: Недра. — 2004. — 292 с.
3 Использование биореагента КШАС-М для увеличения нефтеотдачи пластов / Ю.М. Симаев [и др.] // Интервал. — 2000. — Т. 4—5, № 15—16. — С. 4.
4 Бердичевская М.В. Особенности физиологиии родококков разрабатываемых нефтяных залежей / М.В. Бердичевская // Микробиология. — 1989. — № 1. — С. 60—65.
5 Образование нефтевытесняющих соединений микроорганизмами из нефтяного месторождения Дацин (КНР) / Т.Н. Назина [и др.] // Микробиология. — 2003. — Т. 72. — № 2. — С. 206—211.
6 Ron, E.Z. Natural role of biosurfactants / E.Z. Ron, E. Rozenberg // Environ. Microbiol. — 2001. — Vol. 3. — P. 229—236.
7 Штамм бактерий — продуцент экзополисахарида: пат. 2073712 РФ, / Н.В. Краснопевцева, В.А. Чепнягин, С.В. Яроцкий; опубл. 20.02.97.
8 Булавин В.Д. Технологический комплекс для интенсификации добычи нефти и увеличения нефтеотдачи на основе отечественного биополимера / В.Д. Булавин, Н.В. Краснопевцева // Новости науки и техники. — 2006. — № 4. — С. 116 - 117.
9 Технология повышения нефтеотдачи пластов, снижения обводненности и интенсификации добычи с использованием биополимеров и композиций на их основе / В.В. Балакин [и др.] // Тр. Всероссийского совещания по разработке нефтяных месторождений, Альметьевск, 5—9 июня 2000 г: в 2 ч. // «ТатАСУнефть», ОАО «Татнефть» — Альметьевск, 2000. — № 2 — С. 50—54.
10 Развитие микробиологических процессов в разрабатываемых пластах Ромашкинского нефтяного месторождения / С.С. Беляев [ и др.] // Микробиология. — 1990. — № 6. — С. 1 118—1 125.
11 Юлбарисов Э.М. Микробиологические методы повышения охвата пласта заводнением на различных стадиях разработки / Э.М. Юлбарисов // Нефтепромысловое дело. — 1982. — № 12. — С. 9—10.
12 Жданова Н.В. Биотехнологии на основе сухого активного ила для увеличения нефтеотдачи пластов / Н.В. Жданова, У.Н. Садыков, В.Р. Баязитова // Интервал. — 2000. — Т. 4—5, № 15—16. — С. 4.
13 McInerney, M.J. Properties of the biosurfactant produced by Bacillus licheniformis strain JF-2 / M.J. McInerney, M. Javaheri, D.P. Nagle // J. Ind. Microbiol. — 1990. — Vol. 5. — P. 95—102.
14 Christofi, N. Microbial surfactants and their use in field studies of soil remediation / N. Christofi, I.B. Ivshina // Journal of Applied Microbiology. — 2002. — Vol.93. — P. 915—929.
15 Karanth, N.G.K. Microbial production of biosurfactants and their importance / N.G.K. Karanth, P.G. Deo, N.K. Veenanadig // Current Science. — 1999. — Vol.77. — P. 116 —126.
16 High- and low-molecular-mass microbial surfactants / E. Rosenberg, E.Z. Ron // Applied Microbiology and Biotechnology. — 1999. — Vol. 52. — P. 154—162.
17 Georgiou, G. Surface-active compounds from microorganisms / G. Georgiou, S.C. Lin, M.M. Sharma // Biol. Technol. — 1992. — Vol. 10 — P. 60—65.
18 Kretschmer, A. Chemical and physical characterization of interfacial-active lipids from Rhodococcus erythropolis grown on n-alkane / A. Kretschmer, H. Bock, F. Wagner // Appl. Environ. Microbiol. — 1982. — Vol. 44. — P. 864—870.
19 Cooper, D.G. Torulopsis petrophilum and surface activity / D.G. Cooper, D.A. Paddock // Appl. Environ. Microbiol. — 1983. — Vol. 46. — P. 1426—1429.
20 Studies on the biosynthesis of surfactin, a lipopeptide antibiotic from Bacillus subtilis ATCC / B. Kluge [et al] // FEBS Lett. — 1989. — Vol. 231. — P. 107—110.
21 Микробиологиялық тәсілмен мұнай игеру негіздері (ҚХР) / Peng Yu sheng // мұнай өнеркәсіп баспасы. –2005. – 78-105б
22 Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. Изд-во МГУ, 1991. С. 59 – 75.
23 Егоров Н.С. Практикум по микробиологии. Изд-во МГУ, 1976. С. 56 – 124.
24 Герхардт Ф. Методы общей бактериологии. М.: Изд-во Мир, 1983. Т.1. С. 234 – 265.
25 Практикум по микробиологии /Под. ред. А.Н. Нетрусова. - М.: Academia . 2005. 597 с.
26 Iguchi T, Takeda I, Ohsawa M. Emulsifying factor of hydrocarbon produced by a hydrocarbon-assimilating yeast // Agric. Biol. Chem. – 1969. – Vol. 33. – P. 1657-1658.
27 Петухов В.Н, Фольченков В.М., Чугунов В.А, Холоденко В.П. Биотестирование почвы и воды, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, с помощью растений // Прикладная биохимия и микробиология. – 2000. – Т.36, №6. – С. 652-655.
28
Веслополова Е.Ф. Микрометод определения численности колониеобразующих микроорганизмов //Микробиология.–1995–Т.64, №2-С. 279-284.
29 Лабинская А.С. Микробиология с техникой микробиологических исследований. - М, «Медицина», 1978. - 394 с.
30 Бабьева И. П, Голубев В. Л. Методы выделения и идентификации дрожжей. - М: Наука, 1979. - 120 с.
31 Квасников Е. И., Щелокова И. Ф. Дрожжи. Биология. Пути использования. - Киев: Наукова думка, 1991. - 326 с.
32 Бабьева И. П, Чернов И. Ю. Биология дрожжей. - М: Изд-во МГУ, 1992. - 96 с.
33 Крючкова А. П, Коневичева Е. Н. Систематика дрожжей и дрожжеванных грибков. - М. ВНИИГС.1951. 250 c.
34 Н.М. Пидопличко. Пенициллии. - Киев: «Наукова Думка», 1972.
35 Практикум по микробиологии /Под. ред. А.Н. Нетрусова. - М.: Academia. 2005. - 597 с.
36 Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. Изд-во МГУ, 1991. С. 59 – 75.
КІРІСПЕ
Жұмыстың өзектілігі: Мұнай маңызды энергетикалық және химиялық
шикізаттық ресурстардың бірі болып табылады. Алайда кейбір болжамдар
бойынша мұнайдың әлемдік қорлары жақын 50 жыл ішінде таусылуы мүмкін.
Сонымен қатар қазіргі технология кенорындарындағы мұнайдың жартысын ғана
алуға мүмкіндік береді. Осыған байланысты қазіргі уақытта екіншілік мұнай
өндірісін арттыру жолдары мен құралдарын іздеуге, әсіресе, микробиологиялық
әдістерге қызығушылық айтарлықтай өсіп отыр. Микробтық технологиялар
қабатқа енгізілетін микроағзалардың физиологиялық – биохимиялық
ерекшеліктерін пайдалануға негізделген : олардың қысымның, температураның,
тұздылықтың кең диапазонында, аэробты және анаэробты жағдайларда өсу
қабілеттіліктеріне және өмір сүруіне қорек көзі ретінде мұнайды
пайдалануына негізделген.
Қазақстан мұнай ресурстары бойынша әлемде алдыңғы қатарлы елдердің
қатарына қіреді, әр өңірдегі мұнайдың құрамы әр тұрлі, парафинді, тұтқыр
мұнайдың таралуы да біршама кең болып, өндіріс барысында игеру жұмысын
қиындатып отыр бұл дипломдық жұмыстың өзектілігі де осыған байланысты
болмақ.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Қазақстанда мұнайды микробиологиялық
технологиямен өндіру ісінің дамуын теориялық негізбен қамтамасыз ету.
Жұмыстың міндеті: жұмыстың мақсатына байланысты жалпы жұмыстың алдына
қойған міндеттерін былайша анықтауға болады:
1. Әдеби шолу бөлімде, микробиологиялық тәсілмен мұнай өндірісін
арттыру(MEOR) технологиясының пайда болуы, даму тарихы, ерекшеліктері мен
қазіргі әлем елдеріндегі қолданылу ахуалы жайында мәліметтер беру;
2. Негізгі бөлімде, зетханалық жағдайда мұнай өндірісінде
қолданылатын көмір сутегін тотықтырушы бактериялардың қасиеттерін зерттеу
бойынша жұмыс барысы мен талдау нәтижелерін көрсету;
3. Экономикалық бөлімде, кен орындарында микробиологиялық тәсілмен
мұнай өндіру жұмыстарының экономикалық тиімділігі, жұмыс барысында кететін
шығындар және олардың анализдерін көрсетіп беру;
4. Еңбекті қорғау бөлімінде, кен орындарындағы қауіпті жағдайлар
сарапталып, қауіпсіздік шараларымен таныстыру көзделген;
5. қоршаған ортаны қорғау бөлімінде, экология мен қоршаған орта
мәселелері, өрт қауіпсіздігі, меңгеру процесін жүргізу барысында
жұмысшылардың техника қауіпсіздігін меңгеру талаптарын анықтау.
Зерттеулік және кәсіпшілік эксперименттер микробты синтез өнімдерінің
мұнай мен су арасындағы фазааралық керілуді өзгертетінін, қабаттың
өткізгіштігі төмен зоналарында сулы ерітінділер үшін фильтрациялық
кедергілерді арттыратынын, сумен ығысатын жыныстардың сулану тиімділігін
жақсартатынын дәлелдеді.
Қазіргі уақытта мұнай өнеркәсібінде микробиологиялық технологияларды
дамыту мен қолданудың келесі негізгі бағыттары кең таралған:
— қабаттардың мұнайбергіштігін арттыру;
— ұңғымалардың стимуляциясы;
— топырақ пен суды мұнайлы ластағыштардан тазалау;
— ұңғымалық жабдықты тазалау (ингибирлеу);
— ұңғымалық жабдық пен құбырлардағы тұзды жиналымдарды тазалау
(ингибирлеу).
Микробиологиялық процестерге негізделген басқа көптеген технологиялар
сияқты қабаттардың мұнайбергіштігін арттырудың микробиологиялық әдістері
инвестициялық қажеттіліктерінің аздығымен, жоғары тиімділігмен және
экологиялық қауіпсіздігімен қызығушылық тудырады. Биотехнологияларда
мұнайды қосымша ығыстыру физикалық – механикалық әдістерді құрайтын
механизмдерге негізделген. Алайда микробты метаболиттер кеуекті ортада
мұнаймен байланысқан кезде пайда болады, бұл олардың әсерінің тиімділігін
арттырады.
Микробиологиялық синтез нәтижесінде олар қабатта газдар, қышқылдар,
беттік белсенді қоспалар сияқты метаболиттер түзеді, ол мұнай бергіштікті
40 % арттырады. Биотехнологияларды қолдану игерілетін қорларды 5 - 7 %
арттыруға, ұңғымалардың өнімділігін 1,5 - 2 есе арттыруға, мұнайдың
ағымдық өндірісін 15 - 25 % арттыруға мүмкіндік береді. Энерготасығыштар
бағасының ұдайы артуына байланысты биотехнологиялық әдістер өздерін 1,5 – 2
жыл ішінде ақтайды.
1 Әдеби аналитикалық шолу
1.1 Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясы
Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндірісін арттыру (Microbial Enhanced
Oil Recovery, MEOR), бұл технологиялық жағы біршама басым болған, жоғары
өндіріс мүмкіндігіне ие жаңа технология болып, микроорганизмдердің мұнай
қабатында өсіп өркендеуі мен метаболизмі сияқты биохимиялық процестерді
және микроорганизм штамдары, қоректік ертінділері мен олардың метаболизм
өнімдерінің мұнай қабатында таралуы, сондай-ақ олардың мұнай қабатындағы
жыныстармен, мұнай, газ, сулармен өзара әсерлесіп қасиетін өзгерту
процестерін қамтиды.
Бүгінгі таңда әдеттегі мұнайды өндіруге болатын қор мөлшері
1272×108м3. Тұтқыр мұнайдың және парафиннің өндіріс қор мөлшері 1510×108м3
болып әдеттегі мұнайдан асып кеткен, жылдық өндіріс мөлшері 127×108м3
құрайды. Өңірлік таралу жағдайын алып қарағанда Канаданың тұтқыр мұнай қор
мөлшері ең көп, одан кейін Венесула, АҚШ, Балтық жағалау елдері, Қытай
қатарлылар жатады [1].
Бүгінде әдеттегі мұнайдың өндіріс мөлшерінің азаюына қоса, XXI ғасырда
тұтқыр мұнай өндірісі негізгі тұйінді мәселеге айналды деген болжам бар.
Осыдан тұтқыр мұнай қоры бір түрлі ерекше типті мұнай қоры болып, маңызды
барлау, игеру нысанына айналғанын көреміз.
Бірақ тұтқыр мұнай болса тұтқырлық дәрежесі, тығыздығы жоғары мұнай
болып, игеру қиынға түсіп отыр. Қазіргі күнде қолданыстағы тұтқыр мұнай
өндіру технологиясы негізінен жылу күші арқылы өндіру әдісімен химиялық
өндеу әдісін негіз етеді, бұл әдістер белгілі қолданысқа ие болғанымен,
бірақ сонымен бірге оның шектеуші сипаты да бірге сақталып отыр. Әсіресе
мұнайды игеру технологияларының үздіксіз дамуына ілесіп, экономикалық
тиімді, жоғары өнімді игеру технологиясын сөзсіз енгізу қажет болды.
Мұнайды микробиологиялық тәсілмен өндіру технологиясы тұтқыр мұнайды
игерудің жаңа технологиясы болып, өнімділігі жоғары, энергия шығыны мен
өзіндік құны төмен болатындай артықшылықтары бар. Оның тұтқырлықты төмендту
рөлімен жоғары өнімділігі әсіресе тұтқыр мұнай қорына және құрғап қалған
немесе құрғауға жақын тұрған мұнай қорына қарата күшті өміршеңдік қуатқа
ие, сондықтан бұл технология әлем елдеріндегі үлкен мұнай алаптарның
назарын барған сайын аударып, теориялық зерттеумен өндіріс жұмысы кезінде
белгілі басымдыққа ие болып, кең көлемдегі тұтқыр мұнай байлығын игеруде
қолданылатын маңызды жолға айналды.
Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясы -
микроорганизмдердің өзіндік әрекетімен метоболиттері (беттік белсенді
заттар) арқылы мұнай ұңғыматарында өнім мөлшерін арттыратын немесе мұнайдың
игерілу тиімділігін жоғарлататын әмбебап технология [1].
Нақтырақ айтсақ, ол жер бетінде бөліп алып, таңдап өсірілген
штамдардан дайындалған микробты сұйықтықты немесе қоректік заттарды мұнай
қабатына жіберіп мұнай қабатындағы микроорганизімдерді белсендендіріп, өсіп
- дамуына жол ашады да, олардың биологиялық әрекеті мен метоболиттерінің
белгілі бір ерекше қасиетімен мұнайға әсер ету арқылы өзгеріс туғызады.
Мысалы, ауыр массадағы парафинді көмірсутектермен ыдыратып, мұнайдың
тұтқырлығы мен ұю нүктесін төмендетеді. Сонымен мұнайдың ағу кедергісі
азайтып, өнімділік артады.
1.1 - сурет. Өндірістік микроорганизмдердің көмегімен мұнай өндірісін
арттыру әдісінің көрсетілімі
Қазіргі уақытта мұнай мен коллектор қасиеттерін өзгертетін
микроағзалар мен биохимиялық процестерді қолдану бағыттарының негіздері:
мұнайдың қозғалғыштығын арттыру және қабаттың фильтрациялық қасиеттерін
өзгерту болып табылады. Қабатқа микробиологиялық әсер ету технологиясының
үш нұсқасы белгілі [2]:
— қабаттағы химиялық реагенттердің мұнай бергіш ұңғымаларға
микроағзалар мен қоректік заттар көздерін жіберу арқылы арттыратын
биосинтез;
— аборигенді микрофлораны активизациялау мақсатында оттегімен бірге
химиялық элементтерді жіберу;
— зауыттық жағдайларда мұнай бергіштікті арттыру үшін химиялық
реагенттер (биополимерлер, биоББЗ, биогаздар) биосинтезі және олардың
ерітінділерін қабатқа айдау.
Бұл технологиялар күрделі құрамды қорларға бай қосалқы мұнай
өндірілетін әртүрлі қабаттарға, соның ішінде жарықшақты - қуысты тұтқыр-
жабысқақты мұнай болып келетін карбонатты коллекторларға арналған. Мұнай
қабатына кешенді әсер ету нәтижесінде төмен өткізгіш қабатшалары мен өткізу
каналдарының кольматациясы арқылы жоғарғы өткізгіш коллекторларынан мұнайды
қарқынды ығыстырып шығару процесі жүреді. Микроорганизм метаболиттерінің
түзілуі есебінен мұнайдың тұтқырлығы 30 - 50 % - ға төмендейді, яғни оның
қозғалғыштығы жоғарылап, коллекторлық қасиеттері жақсара түседі,
нәтижесінде мұнай ығыстыру 30 - 40 % - ға ұлғаяды.
Қосалқы мұнай өндіруді арттырудың микробиологиялық әдісі жүйелі түрде
екі этаптан құралады:
Бірінші - забой зонасындағы айдама ұңғымасының микрофлоралары жеке
активациялау, мұнай шығарушы агент кешенін жасаушы - көмірсулар
биодеградациясының өнімі.
екіншісі - ағымдағы кен орындарындағы учаскінің өңдеу схемасымен
байланысты (бірінші этаптағы бұрғыланушы ұңғымалардағы агенттер кешенінің
өндірістегі алмасулары үшін).
Бірінші этапта мұнай ығыстырып шығару процесінде орын алатын қабатты
микрофлоралардың әрекеті биоценоз белсенділігінің шұғыл жоғарылауына, забой
зонасындағы қалыптасқан фосфор және азоттың минералды түздарының
ерітіндісінің қозғалысы барысына негізделген. Мұнай кеніндегі оттек пен
минералды тұзға бай ұңғыма айдамасындағы мұнайлы қабатта аэробты зоналарға
су айдалады. Процес мұнай аэробты көмірсулы қышқылдарымен жіті жүргізіледі.
Бұл көмірқышқыл газдарының қорымен, сутек пен төмен молекулалы органикалық
қышқылдардың қорларымен қоса бірге жүреді. Яғни, мұнай кенінінің анаэробты
зонасына түсіп, метан тектес бактериялардың метанға айналу процесі
орындалады. Мұнай бұзылысы мен газдың түзілуі мұнайдың сұйылу мен мұнайлы
қабатта газ қысымының жоғарылауын туғызады. Сонымен бірге, ұңғымалардан
мұнай өндіруді арттыру қоса жүргізіледі.
Биотехнологияның әлемдік нарықтағы жетістігінің бірі полимер
сұйықтығының тобы - микробты полисахаридтер [3 - 6]. Ксантан (С35 Н49 029)п
- ең әйгілі микробтық полисахарид. Мұнай өндіруді арттыру үшін қолданылады.
Ксантан сарқылған кенорындардан мұнай шығару үшін қолданылады. Яғни, мұнай
қабатында қалған, әлі сумен жуылып шайылмаған мұнай қалдығы әртүрлі
жағдайларға байланысты жер асты тау жыныстарына сорылып сіңісіп кеткен
болады. Сол сэтте, Ксантан полисахариді қолданылады. Ол температураға
тұрақты, электролиттер әсеріне қалыпты, тұзды ерітінділерде тұтқырлықты
сақтайды, қатты бөліктерде адсорбцияланбайды (жұтылып сіңіспейді). Ксантан
ерітіндісі суда жоғарғы тұтқырлыққа ие болады және қозғалыс кезінде
қабатаралық қысымның жоғарылауы нәтижесінде тереңдегі мұнай жыныстары мен
жарықшалардан сығылып шығарылады.
Мысал ретінде айтар болсақ, төменде осы технология енгізілген
кенорындар келтірілген. Ресей кенорнында 1995 жылдан бері профилді туралау
үшін биополимер БП - 92 және оның композициясы негізінде қолданылып келеді.
Оның мәні мұнай алуды жоғарылата отырып, сонымен қатар, суландыруды яғни,
дымқылдануды төмендету. Жаңа реагенттің химиялық негізі ретінде -
полисахаридтер қоспасы, өсіру барысында алынатын микроорганизмдер
Azotobacter vinelandii болып табылады [7, 8]. Препараттың қолданылуы 230
мың т. мұнайға дейін рұқсат етілген [9].
Ресейдің Ғылым Академиясы мен Татнефть ААБ бірлесіп микробиологиялық
институтта өңдеу технологиялары мұнай қабатындағы микрофлоралар тіршілік
әрекетінің активациясына негізделген (аборигендерге ұқсап интродуцияланғен
секілді) [10 - 12]. Белсендірілген микрофлоралар биогенді ерітінді
қабаттында орналасқан, көмірсутекті тотықтырғыш микроорганизмдердің
биомассалары мен оттектің мол көзі болып саналады. Активацияландырудың
мақсаты - микробиологиялық процесс барысында құрамында мұнайы бар тау
жыныстарынан мұнайды тікелей сығып шығаратын тиімді агенттер мен
биополимерлер мен биоББЗ синтездеп шығару болып табылады. Сулылығы жоғары
мұнай қабатынан мұнай өндіруде ұсынылатын ең тиімді әдіс болып келеді.
Қолданыс барысында жалпы өндірістен тағы да кемінде 20 % қосымша мұнай
алуға мүмкіндік бар. Мұнай алудағы мұндай көрсеткіш салыстырмалы түрде
өзгелерден жоғары.
Осындай өнеркәсіптік-тәжірибе сынама тәсілінен өткен кен орындарының
бірі - Бондюж мұнай кен орны (ОАО Татнефть). Сынама жүргізілген 5
ұңғымалардан қосымша 47 мың тонна мұнай өндірілген. Бұл дегеніңіз алғашқы
кезеңнен бастап, осы кезге дейін өндірілген жалпы мұнай мөлшерінің 30 %
деген сөз. Онан өзге кен орындарында қосалқы мұнайдың мөлшері жүргізілген
сынақтардан алынған нәтижелер басынан бастап, игерілген жалпы мұнай
мөлшерінің 29 % - дан 35 % - ға дейін мөлшерін құрайтындығын көрсетіп отыр
[10].
Арлан кен орнындағы ұңғымаларда шатур торфтарының негізінде
дайындалған геобиореагент пен әртүрлі кешенді құрамдас микроорганизмдер
қолданылды [11].
Мұнайды сорып алуда тиімді қызмет атқаратын агенттердің бірі
биосурфактанттар болып табылады. Өзінің физика - химиялық қасиеттері
бойынша жоғары концентрациялы тұздар мен адсорбцияланбайтын яғни,
карбонатты және терогенді кендермен қатынасқа түсіп, қосалқы мұнай алуда
өзінің тиімділікті нәтижесін көрсете алады. Микроорганизмдер мен
продуценттер қабаттарға тікелей ене отырып, мұнай кен орындарынан қосалқы
мұнайды сығып шығаруда маңызды рөл атқарады.
Биогенді ББЗ бактериялармен, ашытқылармен, микробалдырлармен және де
біршама мицелиялы саңырауқұлақтармен өзара қатынасқа түсіп, синтезделеді.
Тереңінен зерттелген сурфактанттардың қатарына бактериялар Rhodococcus
erythropolis, Bacillus licheniformis, В. subtilis және Torulopisis
bombicola ашытқылары кіреді[11 - 13].
Алғашқы пайда болған сурфактанттардың бірі (рамнолипидтер) 1949 жылы
Джарвис пен Джонсондар өсіріп жетілдірілген Pseudomonas aruginosa
болатын.
Биосурфактанттар химиялық ББЗ секілді микроорганизмдерден химиялық
синтездеу жолымен алынады. Қосалқы мұнай өндіру мен өңдеуде өзінің
қабілетін ойдағыдай жүзеге асырады. Олардың ең бір потенциалды тұтынушысы
мұнай өнеркәсібі болып табылады. Метаболиттері мен тұтас Жасушалық
суспензия негізінде микробты препараттарын қолдануға болады.
Олардың синтетикалық сурфактанттардан айырмашылығы жіктестіріліп
топтастырылуы поляр тобының зарядына байланысты. Биосурфактанттарды жүйеге
келтіру олардың химиялық құрылымы мен микробтарының шығу тегіне байланысты
орындалады [14].
Биосурфактанттар шартты түрде екі топқа бөлінеді: - бірінші топтың
ерекшелігі ББЗ молекулярлық салмағы төмен болып келеді. Сол секілді
гликолипидтер (рамнолипидтер, трегалозолипидтер, софоролипидтер,
трегалозотетраэфирлер, дикогиномиколаттар) липопептидтер (сурфактин,
вискозин, стркпофактин, полимиксин, грамицидин), сондай - ақ, олар микробқа
қарсы әсер етуші тиімділікке ие. Гликолипидтер мен липопептидтер беттік
және фаза аралық керілу сұйықтығында өз қабілеттерін төмендетуі мүмкін.
Бірақ, ережеге сәйкес тұрақты эмульсиялар құрылмайды (эмульсия – белгілі
бір сұйық нәрсенің ерімейтін тамшыларына қаныққан зат). Екінші топ
полимерлі үлкен салмақтағы ББЗ молекулярларын құрайды. Олар полисахаридтер,
липопротеиндер, липополисахаридтер ретінде және олардың кешендерімен қоса
көрініс береді. Беттік керілуде бірде - біреуі төмендемейді. Тұрақты
эмульсиялар пайда болады. Сурфактант микроорганизмдермен еркін қозғалысқа
түсіп, олар өздері қоректеніп тіршілік ететін ортада (субстратта) белсенді
деградацияға ұшырап, беттік гидрофобты құйрығына нықталып орналасып алады
[15].
Биосурфактанттар гидрофильді бөлікке ие. Олар құрамы аминқышқылдарынан
немесе пептидті аниондар мен катиондардан тұрады; моносахаридтер,
дисахаридтер немесе полисахаридтер мен гидрофобтар майлы қышқылдарға
қаныққан немесе қанықпаған кұрамды болып келеді. Осыған байланысты химиялық
талаптарға сәйкестілігіне қарай биосурфактанттар келесідей топтарға
бөлінеді [16]:
1) гликолипидтер (рамнолипидтер – Pseudomonas aruginosa, Р. sр;
трегалозолипидтер - Rhodococcu erythropolis, Nocardia rhodochrous, N.
erythropolis, Mycobacterium phlei; софорозолипидтер, Torulopsis bombicola,
T. Ampicola, T. petrophilum);
липопротеиндер мен липопептидтер (лихензин – Bacillus licheniformis;
сурфактин - В. subtilis; субтилизин - В. subtilis; циркулоциндер - В.
circularis; полимиксиндер - В. polimixa; вискозин – Pseudomonas
fluorescenc; эмульсан – Рһоrmidium sp; липозан – Candida lipolytic;
грамицидин - В. brevis);
пoлисахаридтер (эмульсандар – Arthrobacter sp, A.calcoaceticus; Phormidium
sp; ксантан – Xanthomonas campestris);
майлы қышқылдар – Candida sp, C.lepus;
фосфолипидтер – Tiobacillus thiooxidans; Corynebacterium; Candida sp;
нейтралды липидтер - N. erythropolis.
Ең жете зерттелген биоББЗ гликолипидтер болып тбылады. Олардың құрамы
көмірсулардан тұрады. Олар ұзын тізбек құрайтын алифаттық немесе
гидроксиалифаттық қышқылдармен жалғасып байланысқан. Гликолипидтер ішінде
ең зерттелгені рамнолипидтер, трегалолипидтер мен софоролипидтер.
Рамнолипидтер Pseudomonas sp. фаза аралық керілуде өз қабілетін н-
гексадекан қарсылығында 1мНм - ге дейін және беттік керілуде 25-30мHм -
ге дейін төмендетеді. Трегалолипидті бактериялар Mycobacterium, Nacardia
және Corynebacterium енгізіледі [17]. Олар бір - бірінен өлшемдері мен
құрылымы бойынша, көміртек атомдарының саны бойынша және қанығу дәрежесі
бойынша ерекшеленеді. Трегалозодимиколат әбден егжей-тегжейлі зерттелініп,
синтезделген Rhodococcus erythropolis [18]. Трелаголипидтер N.
erythropolis және Arthrobacter sp. беттік және фаза аралық қанығуды
сұйықтық өсуі 25 - 40 және 1-5 мНм - ге дейін сәйкестенеді. Сафаролипидтер
Torulopisis bombicola, Т. арісоlа және Т. рetrophilum ашытқы тіршілігінде
маңызды орын алады [19]. Олар димерлі көмірсу софороздарынан құралып, ұзын
тізбекті гидрокси-майлы қышқылдарымен жалғасып жатады.
Цикликалық липопептид сурфактин В. subtilis АТТСС 21332 ең белсенді
биосурфактанттардың бірі болып табылады. Олар беттік керілуде 72 - ден 27,9
мНм - ге дейін төмендетеді (0,005 % концентрацияда) [20].
Acinetobacter calcoaceticus өндіретін эмульсан, Candida lipolytica
өндіретін липозан сияқты полимерлер мен косурфактанттар толық меңгерілген.
Эмульсанды 0,001—0,01 % концентрацияда эмульгирлеуші агент ретінде қолдану
тікелей эмульсиялар алу үшін өте тиімді. Эмульсан — белсенді эмульсия
стабилизаторларының бірі, осы биоББҚ тіпті сумай 1,4 тең болған кезде
қолданғанда фазалар инверсиясы жүрмейді. Липозан — бұл 83 % көмірсутектер
және 17 % протеиннан тұратын суда еритін эмульгатор. Көмірсулы фракцияда
глюкоза, галактоза, галактозамин и галактуронды қышқыл бар.
Сурфактанттардың мөлшері мен түрі продуцент – штаммасына тәуелді. Алайда
көміртек, азот көзі, микроэлементтері, температура, рН, аэрация сияқты
культивациялау шарттары биоББЗ өніміне айтарлықтай әсер етеді.
1.2 MEOR технологиясының даму тарихы
Микроорганизмдерді пайдаланып мұнай өндірісін дамыту туралы идея XX
ғасырдың 20 - жылдардында көтерілген, қазірге дейін 90 жылдан астам уақыт
тарихы бар, алғаш кезеңдегі микроорганизмдерді қолданып суды, торпырақты
мұнаймен ластанудан тазарту, мұнай, су ұңғымаларын тазалау, жер қыртысын
қышқылдандырудан бастап, қазіргі күндегі мұнай алаптарында үнемі
қолданылатын парафинді микробиологиялық тәсілмен ыдырату, тұтқырлығын
азайту, жеке ұңғымада өндіру т.б. дейінгі көптеген қолданысқа ие
технологияға айналды.
XX ғасырдың басындағы микроорганизмдерді қолданып мұнай өнімділігін
арттыру туралы ойлардан бастап 1975 жылға дейінгі 50 жылда теориялық және
практикалық жұмыстар біртіндеп ілгерілей бастады. Мұнда мұнай кен
орындарындағы сынақтар ұлкен тәжірибелер жинақтауға мүмкіндік берді.
1926 жылы Американдық Beckman бактерияның мұнай өндіруге тиімді
екенін көрсетіп, ең алғаш Қатты мұнай қабатында микроорганизм көмегімен
өндіріс өнімін жоғарылату деген ойын ортаға қойды. 1940 жылы Америка
мұнай ғылыми қоғамының 43А зерттеу жобасына жауапты C. E. Zobell
органикалық заттарды ыдырататын микроорганизмдерді зерттеу кезінде,
бактерияның тұнбадағы майды босата алатындығын байқайды, сөйтіп
микроорганизмдер мұнай өндірісіне тиімді метаболиттер синтездей алатынын
нақты дәлелдеді. Сонымен 1946 жылы 12 айда Америка мұнай қоғамымен бірге
Анаробты бактерияларды мұнай қабатына жіберу туралы патентті иеленді.
Zobell дің бұл ісі осы саладағы зерттеу жұмыстарының дамуын жеделдетіп, XX
ғасырдың 50 - жылдарынан бастап көптеген микробиологтар, биохимиктер осыған
қатысты зерттеу жұмыстарын жүргізе бастады. 1954 жылы совет одағының
Лисбон кен орынында микроорганизмді мұнай өндірісіне пайдаланудың тұнғыш
практикалық сынағы жүргізілді.
1973 жылы 1 - реткі әлемдік мұнай дағдарысының басталуы, мұнай
өндірісін арттыру туралы зерттеулердің дамуына зор әсерін тигізді. Осындай
жағдайлар адамдардың мұнайөндіріс мөлшерін арттырудың алуан түрлі
технологияларына (meor) деген ынтасын тудырды. Оның үстіне, биоинженерия
ашылып, дамуға бет алды. Осы заманғы микробиология ғылымы белгілі бір
ерекше қасиетке ие штамды танып, оны бөліп алудың әдістерімен қамтамасыз
етті. Осының барлығы MEOR дың зеріттелуі мен қолданылу қадамын жеделдетті.
Бұл бір кезеңде, микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясы
бойынша Америка, Канада, Англия, Руминия, бұрынғы демократиялық Германия,
бұрынғы кеңес одағы, Австралия қатарлы мемлекеттер зерттеу жүргізіп, әр
қайсы ел көп мөлшердегі теориялық зерттерулер мен нақтылы практикалық
жұмыстарын өрістете бастады. Бірақ қолдану жағына келгенде, тек жекелеген
ұңғыматармен ғана шектелді. 1982 жылы Американың екі штатында 34 ел
қатысқан әлемдік микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру жөніндегі жиналыс
өтті, жиналыста көп жылдан бергі зерттеу нәтижелері жүйелі қорытындыланып,
бұдан кейін әр екі жыл сайын бір рет осындай халықаралық жиналыс
ұйымдастыру бекітілді. 1986 жылы Micro – bac international Inc company
(қысқаша BAC) мен National parakleen (қысқаша NPC) компаниясы бірлесе
отырып мұнай кен орындарына арналған желілес микробиологиялық тәсілмен
өнімдер шығарып бұл тұрдегі технологияның мұнай өндіріс саласында іске
асырылуын тездетті. 1987 жылы NPC компаниясы Американың Unita ойпатындағы
Altamont bluebell мұнай кен орынында микробиологиялық тәсілмен мұнай
өндіріп, 75 % дан артық өнім алынды, ол бұрынғы әдеттегі мұнай өндіру
әдісінен 10 - 30 % артық болды, үлкен мұнай кен орынындағы тәжірибелер
MEOR технологиясы мұнайлы аймақтардың игерілуін жақсартып, жалпы мұнай
өнімділігін жоғарлатып, өндірістің өзіндік құнын төмендететіндігін
дәлелдеді [1].
Мұнай өндірісінде қолданылатын микроорганизмдердің келу қайнарларын
айтар болсақ, бір жағынан табиғатта кең таралған табиғи жағдайда өскен
бактериялардан бөліп, іріктеп алып өңдеуден өткізу арқылы жоғары өнімді
штамға ие болуға болады. Енді бір жағынан биоинженериялық әдіс, тұқым
қуалау инженериясы мен ген инженерясының көмегімен мұнай қорынның жағдайына
негізделіп, өндірістік штамдар құрастырылады.
1.3 Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясының
ерекшеліктері
Микробиологиялық тәсілмен өндіру биоинженерияның мұнай өнеркәсібі
аймағындағы бастамашықпен қолданылуы, биотехнологияның қолданылу мен дамуы,
әсіресе атомдық биология әдістерінің қолданылуы микробиологиялық тәсілмен
мұнай өндіру технологиясының ілгері басуына барынша әсер етті.
Басқа түрлі тәсілмендрмен салыстырғанда мұнайды микробиологиялық
тәсілмен өнірудің қолданылу аясы кең, технологиясы қарапайым, өзіндік құны
төмен, экономикалық тиімді, залалсыз болудай ерекшеліктері бар болып,
мұнай ұңғымаларының игеру периодын ұзартып, мұнайдың әсіресе тұтқыр
мұнайдың өнім мөлшерін жоғарлатты [1]. Енді оның негізгі ерекшеліктеріне
тоқтала кетейік:
Қолданылу аймағы кең, MEOR технологиясы түрлі типтегі мұнайларды
әсіресе ауыр массадағы мұнайларды игеруге өте тиімді, сонымен қатар ол
мұнай өндіру ұңғыматарындағы кейбір мәселелерді шешуге көмектеседі.
Технологиясы қарапайым, MEOR технологиясында әдеттегі жіберу
құрылғыларын қолданып, жұмыс істей береді, Құбыр түтікшелерін өзгертіп
өңдеудің және арнайыланған жіберу құрылғылармен толықтырудың қажеті жоқ.
Ұңғымалардың өзіндегі жіберу құрылғылары арқылы бактериялық сұйықты тікелей
мұнай қабатына жіберуге, қоректік ерітіндіні беруді тоқтату арқылы
микроорганизм әрекетін тежеуге болады, басқа технологиялармен салыстырғанда
MEOR технологиясы: құру технологиясы қарапайым, жұмыс жұргізуге ыңғайлы,
басқаруға оңай. Микрофлора белсенділігіне қабатқа сыналған режиммен
минералды тұздар мен су-ауалы қоспаны енгізу арқылы қол жеткіземіз.
Ерітінді айдау үшін әдетте қабаттық қысымды ұстап тұру үшін қолданылатын
сумен қамту жүйесі мен компрессор қолданылады.
Өзіндік құны төмен, мұнай өндірісінде қолданылатын микроорганизмдер
суды негізгі өсу факторы етеді, олардың негізгі қорек көзі жер қабатындағы
мұнай, қосымша лайықты мөлшерде жіберілетін мелласса сияқты бейорганикалық
заттар жіберілетін қоректік заттардың өзіндік құнын барынша төмендетті:
Жіберілетін бактериялы ерітінді, қоректік ерітінді және культуралардың
шикізат қайнары табиғатта кең таралған, оңай қол жеткізуге, ұқсас
ұңғыматарда қайталап пайдалана беруге болады.
Экономикалық тиімділігі. Мұнай өндірісіндегі микроорганизмдердің
Жасушалары ұсақ, өсіп-өрбуі тез, қозғалғышытығы жоғары, әсер ету уақыты
ұзақ болатындай артық тұстары бар. Жер астындағы ақпа заттарға ілесіп,
өздігінен мұнайдың өлі аймақтарына дейін тарала алады. Бұл басқа
технологиялармен мүмкін болмайды. Қоректену ортасында мелассаны қолданатын
танымал әдістен айырмашылығы ұсынылып отырған әдіске үлкен капитал
салымдары қажет емес, себебі микрағзаларды арнайы ферменттерде өсіру мен
қабатқа субстрат айдау үшін арнайы жабдыққа шығындар болмайды. Себебі әдіс
су айдауды қолданумен мұнайды екіншілік өндіру жүйесіне кіреді, қосымша
ұңғыларды бұрғылау шығындары да болмайды.
Сөйтіп мұнай ығыстыру аймағын кеңейтеді, бұл әсіресе шеткері жағындағы
мұнайдың игерлуіне мұмкіндік береді; Микроорганизмдер тек жердің мұнайлы
қабатында ғана тіршілік етіп дамиды. әрі метоболлиттер шығарады. Осындай
беттік белсендіргіштер немесе еріткіштер кейбір көрсоқылықпен істелетін
жұмыстың зардаптарынан сақтап өнімділікті арттырады; Үлкен кен
орындарындағы сынақтар, микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіруге құйылатын
қаржы мен өнім салыстырмасының экономикалық тиімділігі тамаша болатындығын
дәлелдеді. Сынақ барысында кейбір мұнай кен орындарына құйлыған қаржы мен
өнім салыстырмасы 1 : 5 жақсы нәтижені көрсеткен.
Ұсынылып отырған әдіс максимал нәтижені жоғары суланған мұнайлы
қабаттарда береді және қабаттағы қалдық мұнайдың 6 % - дан артығын алуға
мүмкіндік береді. Қосымша мұнай алудың мұндай көрсеткіші жоғары және оны
шетелдікпен салыстырайық.
Бұл әдісті Татарстандағы Бондюжский мұнай кен орнында тәжірибелік –
өнеркәсіптік сынау кезінде сынақ басталған 5 жыл ішінде ғана бір учаскеден
қосымша 47 мың тонна мұнай алынған, ол көрсетілген уақыт кезеңінде осы
учаскеден өндірілген жалпы мұнайдың шамамен 30 % - ын құрайды. Басқа мұнай
кенорындарындағы (Татарстандағы Ромашинский, Башкорстандағы Сергеевский,
Азербайжандағы Локбатанский) сынақтар сыналған учаскелерде жалпы өндірілген
мұнайдан 29 – 3 % қосымша мұнай алуға мүмкіндік берді. Батыс Сібірдің
Быстринский және Солкинский мұнай кенорындарындағы сынақтардың бірінші
кезеңінде қосымша сәйкесінше 10,5 және 5,8 мың тонна мұнай өндірілген.
Ресей, Азербайджан және Қытай мұнай қабаттарында биотехнологиялар мен оның
нұсқаларын қолдану нәтижесінде жалпы 767650 тонна қосымша мұнай алынған.
Залалсыздығы. Басқа мұнай өндіру әдістерімен салыстырғанда
микробиологиялық әдіс заласыз, оның MEOR өнімі оңай биологиялық ыдырауға
түседі де, жер қабатын зияндамайды, қоршаған ортаға залалын тигізбейді.
Мұнайлы қабатта дамитын микрофлора жердің табиғи беттік жабынына тән. Оның
жүзеге асуы үшін санитарлық бақылау органдарының рұқсаты талап етілмейді.
Қорыта айтқанда, мұнайды микробиологиялық тәсілмен өндіру технологиясы
тамаша даму болашағы арқылы адамдардың қолдауына ие болып, микробиология
саласының, мұнайөнеркәсіп саласының, мұнай геология саласымен химия саласы
қатарлы қатысты ғылымдардың жаппай қызығыушылығын тудырып отыр. Әсіресе
соңғы жылдары әлемдегі мұнай өндіруші елдер микробиологиялық тәсілмен
мұнайды өңдеу технологиясын зеріттеуге күш салып, әртүрлі жаңа
технологиялар, жаңа әдістер зертханаларда және өндіріс орындарында кең
көлемді қолданылып, үлкен ілгерілеушілікке ие болды, сөйтіп MEOR
технологиясының теориялық жағынан және нақтылы қолданыс аймағында
қарыштап дамуына жол ашты.
1.4 Өндірістік микроорганизмдерді бөліп алу көздері
1.4.1 Микроорганизмдердің жалпы қасиетіне сипаттама
Микроорганизмдер жәй көзге көрінбейтін немесе анық байқалмайтын өте
ұсақ организмдердің жалпы атауы. Жалпы жақтан микроорганизмдерді
прокариодтар тобына жататын бактериялар, жіпшелібактериялар, эукариоттар
тобына жататын саңырауқұлақтар төмен сатылы жануарлар деп бөлуге болады.
Олардың денесі өте кішкентай болғандықтан төмендегідей 5 түрлі қасиетке ие
[21]:
Дене көлемі кішкене. Микроорганизмдер деп әдетте ұзындығы 0,1 мм ден
төмен болған барлық организмдер есептелінеді.
Сіміруі көп, зат айналымы тез, микроорганизмдер аз ғана уақыт ішінде
өз салмағынан бірнеше есе көп өнім синтездей алады. Мұндай қасиет олардың
тез өсіп-өркендеуімен көп мөлшерде метоболиттер өндіруін заттық негізбен
қамтамасыз етіп, микроорганизмдердің тірі зәуыттық рөлін
көрнектілендірді.
Қазіргі кезде жан - жақты зерттелген E. Сoli - дің Жасушасы үйлесімді
шарт жағдайда әрбір рет бөлінуіне 2,5 - 20 минут уақыт кетеді екен. Егер әр
20минут сайын бір рет бөлінеді десек бір тәулікте 72 рет жалпы алгебралық
қосындысы 4722366500 ға жетер еді. Іс - жүзінде объективті шарттардың
шектемесіне сай бактриялардың еселеніп көбею жылдамдығы әдетте 1 сағатқа
ғана жалғасады. Сондықтан, сұйық ортадағы бактерияның коюлығы әдетте тек
108 - 109cellme көлемінде ғана шектеледі.
Жоғары үйлескіш, оңай өзгеру қасиетіне ие, микроорганизмдер өте
белсенді үйлескіштік қасиетке ие. Әрі қолайсыз жағдайда да тіршілік ете
береді. Көптеген микроағзалар 0 - 190 Co аралығындағы темпуратурада
тіршілік ете алады; теңіздің терең түбіндегі кейбір күкіртті бактериялар
250 С0 жоғары темпуратурада да қалыпты тіршілік ете алады.Тұзқұмар
бактериялар қаныққан тұзды суда да тіршілігін жалғастыра алады.
Микроорганизмдердің жасушасы қарапайым, көп жасушалы немесе жасушасыз
болғандықтан әдетте олардың барлығы бір еселі дене болады, оның үстіне
олардың көбеюуінің тездігі, санының көптігін сыртқы қоршаған ортамен
тікелей жанасатындықтан қысқа уақыт ішінде көп мөлшеде өзгерген ұрпақ пайда
болады. Өзгеріске ұшырау формасы әдетте көп кездесетіні геннің кенет
өзгеруі, формасының өзгерісі, метоболизм процесінің метоболиттердің массасы
мен мөлшерінің өзгерісі қатарлылар.
Таралу аймағы кең, түрі көп, табиғат қойнауында микроорганизмдердің
сансыз түрлері сақталған және әрекет етеді.
Мұнай өндірісінде қолданылатын микроорганизмдердің келу қайнарларын
айтар болсақ, бір жағынан табиғатта кең таралған табиғи жағдайда өскен
бактериялардан бөліп, іріктеп алып өңдеуден өткізу арқылы жоғары өнімді
штамға ие болуға болады. Енді бір жағынан биоинженериялық әдіс, тұқым
қуалау инженериясы мен ген инженерясының көмегімен мұнай қорының жағдайына
негізделіп, өндірістік штамдар құрастырылады.
1.4.2 Мұнай қабатының өзінде тіршілік ететін микроорганизмдер
Мұнай қабатының өзінде тіршілік ететін микроорганизмдердің көп бөлігі
мұнай кен орындарында мұнай қабатына су жіберу барысында жер бетінен ілесіп
барып, жер қабатындық орта шарыт жағдайына ұйлесіп кеткен микроорганизмдер.
Кейбіреуі, мұнай қалыптаса бастағаннан - ақ сақталып келген. жер қыртысында
микрооганизмдердің өсуіне қажетті қоректің заттар кемшіл болғандықтан көп
сандылары дерлік ұйқыдағы кұйде болады.
1. Көмірсутекті ыдыратушы бактериялар. Көмірсутекті ыдыратушы
бактеиялар Мұнай көмірсуларын қорек ететін бактериялар тобы, мұндай
бактерялар су жіберу құрылғысымен оның маңыдағы белдеулерде кең
таралған, су жіберілген қабаттағы микроорганизмдердің азықтық
тізбегінің басталу түйіні болып есептеледі. Олар өздерінің
метоболизм қасиетінен пайдаланып ыдыратушы фермент синтездейді де,
ауыр массадағы көмірсутектермен парафинді ыдыратыды. Мұнай
көмірсутетерін ыдыратушы бактерялырдың көп бөлігі аэробты және
көмірсутекті тотықтырушы бактериялар болып келеді, типтік
штамдарынан: Micrococcus, Arthrobacter, Rhodococcus, Halobacerium
қатарлары бар.
T.Н. Назина және бірнеше ғалымдар Қазақстан мен Батыссибирь мұнай
кен орындарында термофильді бактерия штамдарын алған, олар таяқша тәрізді,
қозғалғыш эндоспоралы, қатаң аэробты, ең қолайлы өсу шарт жағдайы pН 6 - 8,
темпуратура 50 - 60С, NaCl тұтқырлығы 5 - 10гл болған, аталған бактерия
B.Termoleouorans деп анықталды [1].
2. Ашытқы саңырауқұлақтар. Термофильді ашытқы саңырауқұлақтар мұнайлы
қабат ортасының маңызды микроорганизмдік тобын құрайды.
Көп санды мұнай кен орындары жоғары темпуратуралы болып келетіндіктен
бөлініп алынған штамдарда жоғары темпратураға төзімді
ашытықсаңырауқұлақтар. Көптеген ғалымдар мұнай кен орындарынан бөліп алыған
термофильді бактериялар Thermotoga тобына жатады. Мысалы: T.Subtrranean,
T.elfii, T.hypogea қатарлылар.
3. Күкірт қышқыл тұздарын тотықсыздандырғыш бактериялар (SRB). Мұнай
қабатында күкірт қышқыл тұздарын тотықтандырғыш бактерялар Deslfovibrio,
Desulfotoaculum және Desulfacinum ларды өз ішіне алады. Олар мұнай кен
орындарында лас суды қайтару жұйесімен мұнай қабатындағы оттегі кемшіл
ортада кең таралған. SRB метоболизм барысында H2S қышқыл газ түзеді. Ол жер
қабатының қысымын арттырып қана қоймай көмірқышқыл тұзды жыныс қабатын
ерітіп мұнайдың босап шығыуы мен жер қабатының сіміргіштігінің артуын
тездетеді.
4. Метаногенді бактериялар. Метаногенді бактериялар қатаң
анаэробтыларға жатады. Borzenkov қатарлылардың зерттеу нәтижелері мұндай
бактериялар саны қабаттың тұздылық дәрежесінің өзгерісіне ілесіп
өзгеретіндігін көрсетті.
Мексика шығанағы ұстіртіндегі бір мұнай кен орнынан M.siciliac HI350
бөлініп алынды. Бұл бактерия метанол, метиламин, диметил күкіртті қоспларды
және триметиламинді қоректік зат ретінде пайдаланады, бұл Францияның NaCl
90 % болған мұнай кен орнынан бөлініп алынған (Alsacian). аталған шар
тәрізді Метаногенді бактериялардан тыс, таяқша тәрізді метил пайдаланушы
M.bacteria GF283 ті Bondyuzhskoe мұнай кен орнынан бөліп алды. Оның
тірщілігіне ең қолайлы тұздың дәрежесі NaCl 15 %.
Мұнай қабатында жоғарыда аталған микроорганизмдерден тыс жәнеде темір
тотықтырғыш бактериялыр, күкіртті бактерялар, кері азоттандырғыш
бактериялыр, сіркеқышқыл бактериялар бар, Бұдан тыс тағыда көптеген
жетілмеген микроорганизмдер бар, олар мұнай өндірісіне белгілі дәрежеде
әсер етеді.
1.4.3 Сыртқы ортадан бөліп алынатын микроорганизмдер
Сырытқы ортадан алынатын микроорганизмдер дегеніміз жер бетіндік
ортада жетілдіріліп, таңдап алынған соң мұнай қабатына жіберілетін
микрооганизмдер.
Таңдап алынған микроорганизмдер қасиетін оңай өзгертпейтін, жер
қабатының орта шарт жағдайына үйлесетін болуы, тіпті қоршаған ортаға
залалсыз болу талаптары қойылады.
Мұнай қабатының ерекшелігіне негіздедгенде өндірістік
микроорганизмдерде мынадай ерекшпеліктер болуы керек:
1. Жер асты мұнай қабаты шарт жағдайында қарқынды түрде өсіп-өркендей
алатын болуы;
2. Метоболизм өнімдері мұнай өндірісінің артуына пайдалы болу керек;
3. Мұнай қабатының өзіндегі мркроорганизмдермен сыйыса алатын болу
керек.
Мұнай өндірісінде қолданылатын микроорганизмдерді табиғат қойнауынан
іріктеп алудан сырт тағыда биоинженерия әдісі арқылы, тұқым қуалау
инженериясымен гендік инжерия әдісі арқылы құрастыруға болады. Ұқсас
қасиетке ие бактериялырдың генін басқа бір оңай өсіп дамитын биологиялық
тасымалдағышпен біріктіру арқылы мұнай өндірісінде қолданылатын
супермикрооганизмге қол жеткізуге болады.
Бактерияның мұнай қабатына тікелей әсері және оның метоболиттерінің
әсері - микробиологиялық тәсілмен мұнай өндірудің негізгі қажетті факторы,
әсер ету механизмі төмендегі кестедегідей (1 - кесте)
1.5 Мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің қоректенуі
Қоректік (nutrition) бұл биологиялық дене сыртқы ортадан алатын
тіршілік әрекетіне қажетті энергия мен зат.Ол барлық тіршілік әрекетін
заттық негізбен қамтамасыз етеді [21].
Қоректік зат дегеніміз құны бар зат. Бұл микроорганизмдердің қалыпты
тіршілігін қамтамасыз ететін құрылымдық зат, энергия, зат алмасуды
іріктейтін, реттейтін заттармен тамаша физиологиялық ортамен
қамтамасызадандырады.
мұнай қабатындағы оганикалық заттар ыдырауның басталу сатысында
аэробты микроорганизмдедер, оның ішінде көмірсутектерді тотықтырғыш
бактериялар маңызды роль атқарады, мұндай микроорганизмдер маңындағы
қоршаған биомассаға тотықтырғыш зат - сперт, қышқылдар және оның
қосылыстары бар органикалық заттарды пайдаланушы микроорганизмдер көп
мөлшердегі CO2, H2, CH4, N2 газдарды бөліп шығады, мұндай газдарыдың
кейбірі мұнайды ерітіп оның тұтқырлығын төмендетеді, кейбіреуі суда еріп,
судың рH мәнін төмендетеді, ал кейбіреуі ерімейтін газдар.
Беларусияның микробиология институтында Беларусиялық ғылыми –зерттеу
жобалық мұнай институтының бастамасы бойынша қабаттың мұнайбергіштігін
арттырудың микробиологиялық технологиясын құрастыру бойынша зерттеулер
басталған.
Зерттеудің бірінші кезеңінде тұтқыр мұнай сынамаларынан биологиялық
беттік белсенді заттарды (био - ББЗ) өндіруге және мұнайды эмулсиялауға
(сұйылтуға) қабілетті микроағзаларды табу жүргізілді. Сурфактант – түзуші
микроағзаларды іздеу және табуды Солтүстік – Домановический және Вишанский
кенорындарының мұнай үлгілерінде жүргізді. Табылған 167 бактерия
изоляттарының ішінде мұнайлы ортада өмір сүруге қабілетті 29 % изоляттар
мұнайды жалғыз көміртек көзі ретінде белсенді қолданады, ол биоББЗ өніміне
потенциалды қабілеттерінің бар екенін көрсетеді.
Бактериялардың ең белсенді төрт штаммының – морфологиялық
ерекшеліктерін зерттеу олардың үшеуінің идентификациясы Rhodococcus түріне,
нақтырақ айтсақ Rhodococcus sp. 1НГ, Rh. sp. 2НГ, Rh. sp. 3НГ түріне
жататынын көрсетті және № 4 изолятты Bacillus — Bacillus sp. 4НГ түріне
жатқызылды.
Қоректік орталарда бактерияларды өсіру кезінде алынған изоляттар түрлі
эмульгирлеуші белсенділік көрсетті. Олардан ББЗ түзілуі ортадағы көміртек
көзіне және микроағзалардың биологиялық қасиеттеріне тәуелді болды (1.2 -
сурет).
1.2 - сурет. Түрлі көміртек көздері бар орталарда өсірілген
бактериялардың эмульгирлеуші белсенділігі
Қоректік ортаға гексадеканды қосқанда Rhodococcus sp. 1НГ штаммы
көрсеткен ең үлкен эмульгирлеуші белсенділік берілген бактерияның
метаболиттік жүйесінің көмірсутектерді деструкциялауға қабілетті қажетті
ферменттер жиынтығына ие екенін дәлелдейді. Минералды ортада Rhodococcus
sp. 2НГ культурасының биоББЗ түзуі глицеринмен жүрді.
Глюкоза Rhodococcus sp. 3НГ культурасының биоББЗ түзуі үшін ең қолайлы
субстраты болды. Глюкоза мен гексадекан Bacillus sp. 4НГ культураның
эмульгирлік белсенділігінің көрінуіне әсер етті.
Rhodococcus sp. 1НГ культурасының қоректену орталарында көміртектің
барлық сыналған көздерімен жоғары эмульгирлеуші белсенділігі (41,6 %
жоғары) көрсететін биоББЗ синтездейді. Беттік керілуді айтарлықтай
төмендетуге қабілетті сурфактанттардың түзілуі тек гидрофобты субстрат –
гексадеканда Rhodococcus sp. 1 НГ байқалды. Осы субстратта концентрация 1 %
және 2 % артқан кезде көрсетілген родококк культуралыетті сұйықтықтың
беттік керілуін сәйкесінше 28,0 дейін 26,9 мНм төмендететін биоББҚ
түзеді. Культуралды орталардың беттік керілуін 10 мНм аса төмендететін
микроағзалар продуценттер ретінде перспективалы деп саналады.
Бұл зерттелінген культураларының арасында Bacillus sp. 4НГ культурасы
тиімді эмульгаторларды синтездейді (1.3 - сурет). Беттік керілудің ең төмен
мәндері оны глюкозада және глицеринде өсіру кезінде байқалған (27,1 - 29,1
мНм). Гексадекан бар ортада өсу кезінде δ көрсеткіші 47,9 - 50,8 мНм
жетеді. Айта кету керек, бұл культуралар көміртектің көздерінде өсу кезінде
төмен эмульгирлеуші белсенділік көрсетті.
А - биомасса, Б - беттік керілуі
1.3 - сурет. Bacillus sp.4НГ культуралыетінің түрлі көміртек көздері
бар орталарда өсуі мен сурфактанттүзу белсенділігі
Белсенді түрде сурфактант түзетін және ең белсенді эмульгатор
синтездейтін Rhodococcus sp.1 НГ және Bacillus sp. 4НГ культуралары
қабаттың мұнайбергіштігін арттыру үшін микробты препарат алу технологиясын
игерудің арғы кезеңдерінде қолданылады.
1.4 - сурет. Агаризацияланған минералды ортада Rhodococcus sp.1НГ
культурасның өсуіне натрий хлоридінің әсері: 1 - 3 % NaCl; 2 - 5 % NaCl; 3
- 7 % NaCl; 4 - 10 % NaCl; 5 - 15 % NaCl; 6 - 30 % NaCl
1.5- сурет. Агаризирленген минералды ортада Bacillus sp. 4НГ
культуралыетінің өсуіне натрий хлоридінің әсері: 1 - 3% NaCl; 2 - 5% NaCl;
3 - 7% NaCl; 4 - 10% NaCl; 5 - 15% NaCl
1.6 - сурет. Агарлы қоректік ортада сурфактант түзуші микроағзалардың
өсуіне натрий хлоридінің әртүрлі концентрацияларының әсері: 1 - NaCl-сыз; 2
- 3 % NaCl; 3 - 5 % NaCl; 4 - 7 % NaCl; 5 - 10 % NaCl; 6 - 15 % NaCl; 7 -
30 % NaCl;
(әр табақшаның сол жағында — Rhodococcus sp.1НГ, оң жағында Bacillus
sp.4НГ)
Ортаның тұздылығының Rhodococcus sp.1НГ и Bacillus sp. 4НГ
культуралардың артуына әсерін гексадекан және глицерины бар минералды
ортада зерттеу көміртектің энергия көзі ретінде бұл культуралардың ең жақсы
өсуі 3 - 7 % натрий хлоридінде байқалғандығы көрсетілді (1.4, 1.5 -
суреттер).
ББҚ өндіретін культуралыеттердің маңызды технологиялық қасиеті олардың
минералданған қабат суы мен температура әсеріне тұрақтылығы болып табылады.
Rhodococcus sp, ІНГ мен Bacillus sp, 4НГ штамдары агаризді ортада
(МСА) толық түрде жақсы өсіп жетіледі. Жетілу процесіне 10 % - ға дейінгі
NаСI концентрациясы қатысады (1.6 - сурет). Өсім жетілу ортасында натрий
хлоридінің 15 - 30 % ингибриттенуі барысында жүзеге асады.
Сондай-ақ, сүйық минералды ортада өсімнің дамып жетілуі NаСІ
концентрациясының 3 - 30 % аралығындағы мөлшерінің қатынасуымен орын алады
(1.7 - сурет). Rhodococcus sp ІНГ мен Bacillus sp, 4ИГ өсімдерінің
жетілуіне натрий хлоридінің концентрациясы ықпал жасайды. Концеетрация 15 -
30 % аралық мөлшерінде үлғайған жағдайда Жасуша титрі 100 және 1000 есе
кішірейеді.
1.7 - сурет. Түрлі концентрациядағы натрий хлориді болған кезде сұйық
минерал ортада сурфактанттүзуші бактериялардың өсуі
(4 тәуліктік культивациялау)
1.1 - кесте
Сурфактанттүзуші микроағзалардың культуралы сұйықтарының
термотұрақтылық қасиеттері
Штамм Беттік керілу
Жылытуға дейін Жылытудан кейін
Rhodococcus sp, 1НГ 37,4 28,6
Bacillus sp, 4НГ 29,1 28,3
Аталған зерттеуде қосалқы мұнай өндіруді арттырудың микробиологиялық
технологиясын қолдану барысында гипертұздың жоғарылауын табиғи тұрақтылықта
ұстау яғни оның қажетті деңгейге дейін түрақтылығын сақтау керек болады.
Rhodococcus мен Bacillus тектес микроорганизмдерден сурфактант бөліп
алу және белсенді түрде жетілдіру 27 - 45 °С аралығындағы температурада
енгізіп қолдана алу мүмкіндігі туады.
Rhodococcus sp, ІНГ мен Bacillus sp 4НГ штамдары көрсеткендей
минералды ортада жетілу барысында гексадеканмен және глицериндермен беттік
белсенді заттармен бірге пайда болады. 1 сағ көлемінде 85 °С температура
жылуына төзсе, 50 тәулік бойы биоыдырауға үшырамастан тіршілік ете алады
(1.8 - сурет, ,1.1 - кесте).
1.8 - сурет. Ұзақ сақталу кезінде сурфактант түзуші микроағзалардың
культуралды сұйықтарының беттік керілуінің өзгеруі
Жоғарғы термотұрақты яғни, температураны қалыпты ұстау арқылы
сурфактант тектес микроорганизмдерді сұйықтықта өсіріп жетілдіре аламыз.
Сондай - ақ, мұнайлы қабатқа арналған микробтық препараттар өндірісімен
культивациялау).
1.6 Мұнайды микробиологиялық жолмен ығыстыру
Мұнайды микробиологиялық жолмен ығыстыру әдісі деп таңдап алынған
микроорганизм штамдары мен қоректік заттарын су жіберу құдығы арқылы жоғары
қысымды насоспен мұнай қабатына жібеуді айтады. Микроорганизмдер мұнай
қабатының ішкі бөліміне еніп өсіп - өрбидіде көптеген метоболиттерді бөліп
шығарады.
Технологияның принциптері:
1. микроорганизмдер шығарған метоболиттер парафинді ыдыратып, мұнайдың
тұтқырлығы мен қату нүктесін төмендетеді. Сонымен ұңғыма көзіндегі
мұнайдың тосылуы азайып, мұнай мөлшері артады;
2. микроорганизм метаболизмі әсерінде кеуекті қуыс маңындағы
органикалық заттар тығыны белгілі деңгейде төмендейді;
3. анаэробты аэробты микроорганизмдер түзген CO2, N2, CH4 қатарлы
газдар қысымды арттырып, мұнайдың тұтқырлығын төмендетеді;
4. түзілген ББЗ - тар май - су аралық беттік керілуді азайтып,
парафиннің кристалдануын өнімді тежейді.
Периодты микробиологиялық тәсілмен өндіруде мұнай өнімділігінің
үздіксіз арту мерзімі ұзақ болмайды, әдетте жарты жыл немесе бірнеше ай,
өнімділік төмендей бастағанда, жәнеде қайталап микроорганизм жіберу керек.
1.9 - сурет. Микроорганизмдердің мұнай ығыстыру механизмдері
Микроорганизмдердің мұнай ығыстыру механизмдері. Бактерияның мұнай
қабатына тікелей әсері және оның метоболиттернің мұнай қабатына әсері -
микробиолокиялық мұнай ығыстырудың негізгі қажетті факторы, бактеряның
мұнай қабатына тікелей әсері: мұнай қабатындағы жыныстарыдың бетіне өсіп
-өніп кеуектерді иелейді де кеуекті қуыстағы мұнайды ығыстырып шығарады;
Мұнай қабатындағы кейбір бөліктерді ыдыратып, тұтқырлығын азайтады,
бактериялар мұнай - жыныс және мұнай – су аралық бетіндегі қуыстарда мұнай
құрамныдағы кейбір байланыстарды ыдыратып, еріткіщтер, ВАЗ, биоқосылыстар,
органикалық қыщқыл және газ сияқты метоболиттерді түзеді. Бұл өнімдер
мұнайдың тұтқырлығын төмендетуге, мұнай-су аралық бетіндегі беттік керлу
күшін азайтуға немесе судың аққыштығын тізгіндеп, жер қыртысының қысымын
жоғарлатады. Не куыстағы саңылаулардағы, парафин мен қатып қалған кедергі
заттарды тазалайды. (1.9 - сурет)
Бұл технология ерекше сараланған бактерияларды ұңғыма көзіне енгізіп
бактериялардың өзіндік әсерімен және олардың метоболиттернің әрсерімен
прафинді ыдыратады. Бұл қазір кездесетін кейбір тұтқыр мұнайлармен,
парафинді мұнайларды игеру технологиясында бұл технологияның қолдану аймағы
кең, меңгеруге оңай. Осылай әмбебаб әсер ету арқылы мұнай өндірісі
өнімділігін арттырады. механизмі төмендегі кестеде көрсетілгендей:
1.2 - кесте
Микроорганизм метаболиттерінің мұнайға әсері
Метаболизм өнімдері Әсер етуі
Еріткіштер (1) мұнайда еріп, тұтқырлығын төмендетеді
(2) мұнайлы жыныс қабатының кеуекті
қуыстарындағы полимерлі көмір
сутектктерді ерітіп тазалайды
Беттік белсендіргіштер(этанол (1) мұнай-жыныс және мұнай-су аралық
мен кетондар- типтік қос беттік керілуін азайтады
қасиетті Б.б) (2) эмульгациялау
Қышқылдар (төмен молекулалық (1) кеуекті қуыстардағы көмір қышқыл
Массалы қышқылдар, негізінен тұздарын ірітеді ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Жұмыстың өзектілігі: Мұнай маңызды энергетикалық және химиялық
шикізаттық ресурстардың бірі болып табылады. Алайда кейбір болжамдар
бойынша мұнайдың әлемдік қорлары жақын 50 жыл ішінде таусылуы мүмкін.
Сонымен қатар қазіргі технология кенорындарындағы мұнайдың жартысын ғана
алуға мүмкіндік береді. Осыған байланысты қазіргі уақытта екіншілік мұнай
өндірісін арттыру жолдары мен құралдарын іздеуге, әсіресе, микробиологиялық
әдістерге қызығушылық айтарлықтай өсіп отыр. Микробтық технологиялар
қабатқа енгізілетін микроағзалардың физиологиялық – биохимиялық
ерекшеліктерін пайдалануға негізделген : олардың қысымның, температураның,
тұздылықтың кең диапазонында, аэробты және анаэробты жағдайларда өсу
қабілеттіліктеріне және өмір сүруіне қорек көзі ретінде мұнайды
пайдалануына негізделген.
Қазақстан мұнай ресурстары бойынша әлемде алдыңғы қатарлы елдердің
қатарына қіреді, әр өңірдегі мұнайдың құрамы әр тұрлі, парафинді, тұтқыр
мұнайдың таралуы да біршама кең болып, өндіріс барысында игеру жұмысын
қиындатып отыр бұл дипломдық жұмыстың өзектілігі де осыған байланысты
болмақ.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Қазақстанда мұнайды микробиологиялық
технологиямен өндіру ісінің дамуын теориялық негізбен қамтамасыз ету.
Жұмыстың міндеті: жұмыстың мақсатына байланысты жалпы жұмыстың алдына
қойған міндеттерін былайша анықтауға болады:
1. Әдеби шолу бөлімде, микробиологиялық тәсілмен мұнай өндірісін
арттыру(MEOR) технологиясының пайда болуы, даму тарихы, ерекшеліктері мен
қазіргі әлем елдеріндегі қолданылу ахуалы жайында мәліметтер беру;
2. Негізгі бөлімде, зетханалық жағдайда мұнай өндірісінде
қолданылатын көмір сутегін тотықтырушы бактериялардың қасиеттерін зерттеу
бойынша жұмыс барысы мен талдау нәтижелерін көрсету;
3. Экономикалық бөлімде, кен орындарында микробиологиялық тәсілмен
мұнай өндіру жұмыстарының экономикалық тиімділігі, жұмыс барысында кететін
шығындар және олардың анализдерін көрсетіп беру;
4. Еңбекті қорғау бөлімінде, кен орындарындағы қауіпті жағдайлар
сарапталып, қауіпсіздік шараларымен таныстыру көзделген;
5. қоршаған ортаны қорғау бөлімінде, экология мен қоршаған орта
мәселелері, өрт қауіпсіздігі, меңгеру процесін жүргізу барысында
жұмысшылардың техника қауіпсіздігін меңгеру талаптарын анықтау.
Зерттеулік және кәсіпшілік эксперименттер микробты синтез өнімдерінің
мұнай мен су арасындағы фазааралық керілуді өзгертетінін, қабаттың
өткізгіштігі төмен зоналарында сулы ерітінділер үшін фильтрациялық
кедергілерді арттыратынын, сумен ығысатын жыныстардың сулану тиімділігін
жақсартатынын дәлелдеді.
Қазіргі уақытта мұнай өнеркәсібінде микробиологиялық технологияларды
дамыту мен қолданудың келесі негізгі бағыттары кең таралған:
— қабаттардың мұнайбергіштігін арттыру;
— ұңғымалардың стимуляциясы;
— топырақ пен суды мұнайлы ластағыштардан тазалау;
— ұңғымалық жабдықты тазалау (ингибирлеу);
— ұңғымалық жабдық пен құбырлардағы тұзды жиналымдарды тазалау
(ингибирлеу).
Микробиологиялық процестерге негізделген басқа көптеген технологиялар
сияқты қабаттардың мұнайбергіштігін арттырудың микробиологиялық әдістері
инвестициялық қажеттіліктерінің аздығымен, жоғары тиімділігмен және
экологиялық қауіпсіздігімен қызығушылық тудырады. Биотехнологияларда
мұнайды қосымша ығыстыру физикалық – механикалық әдістерді құрайтын
механизмдерге негізделген. Алайда микробты метаболиттер кеуекті ортада
мұнаймен байланысқан кезде пайда болады, бұл олардың әсерінің тиімділігін
арттырады.
Микробиологиялық синтез нәтижесінде олар қабатта газдар, қышқылдар,
беттік белсенді қоспалар сияқты метаболиттер түзеді, ол мұнай бергіштікті
40 % арттырады. Биотехнологияларды қолдану игерілетін қорларды 5 - 7 %
арттыруға, ұңғымалардың өнімділігін 1,5 - 2 есе арттыруға, мұнайдың
ағымдық өндірісін 15 - 25 % арттыруға мүмкіндік береді. Энерготасығыштар
бағасының ұдайы артуына байланысты биотехнологиялық әдістер өздерін 1,5 – 2
жыл ішінде ақтайды.
1 Әдеби аналитикалық шолу
1.1 Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясы
Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндірісін арттыру (Microbial Enhanced
Oil Recovery, MEOR), бұл технологиялық жағы біршама басым болған, жоғары
өндіріс мүмкіндігіне ие жаңа технология болып, микроорганизмдердің мұнай
қабатында өсіп өркендеуі мен метаболизмі сияқты биохимиялық процестерді
және микроорганизм штамдары, қоректік ертінділері мен олардың метаболизм
өнімдерінің мұнай қабатында таралуы, сондай-ақ олардың мұнай қабатындағы
жыныстармен, мұнай, газ, сулармен өзара әсерлесіп қасиетін өзгерту
процестерін қамтиды.
Бүгінгі таңда әдеттегі мұнайды өндіруге болатын қор мөлшері
1272×108м3. Тұтқыр мұнайдың және парафиннің өндіріс қор мөлшері 1510×108м3
болып әдеттегі мұнайдан асып кеткен, жылдық өндіріс мөлшері 127×108м3
құрайды. Өңірлік таралу жағдайын алып қарағанда Канаданың тұтқыр мұнай қор
мөлшері ең көп, одан кейін Венесула, АҚШ, Балтық жағалау елдері, Қытай
қатарлылар жатады [1].
Бүгінде әдеттегі мұнайдың өндіріс мөлшерінің азаюына қоса, XXI ғасырда
тұтқыр мұнай өндірісі негізгі тұйінді мәселеге айналды деген болжам бар.
Осыдан тұтқыр мұнай қоры бір түрлі ерекше типті мұнай қоры болып, маңызды
барлау, игеру нысанына айналғанын көреміз.
Бірақ тұтқыр мұнай болса тұтқырлық дәрежесі, тығыздығы жоғары мұнай
болып, игеру қиынға түсіп отыр. Қазіргі күнде қолданыстағы тұтқыр мұнай
өндіру технологиясы негізінен жылу күші арқылы өндіру әдісімен химиялық
өндеу әдісін негіз етеді, бұл әдістер белгілі қолданысқа ие болғанымен,
бірақ сонымен бірге оның шектеуші сипаты да бірге сақталып отыр. Әсіресе
мұнайды игеру технологияларының үздіксіз дамуына ілесіп, экономикалық
тиімді, жоғары өнімді игеру технологиясын сөзсіз енгізу қажет болды.
Мұнайды микробиологиялық тәсілмен өндіру технологиясы тұтқыр мұнайды
игерудің жаңа технологиясы болып, өнімділігі жоғары, энергия шығыны мен
өзіндік құны төмен болатындай артықшылықтары бар. Оның тұтқырлықты төмендту
рөлімен жоғары өнімділігі әсіресе тұтқыр мұнай қорына және құрғап қалған
немесе құрғауға жақын тұрған мұнай қорына қарата күшті өміршеңдік қуатқа
ие, сондықтан бұл технология әлем елдеріндегі үлкен мұнай алаптарның
назарын барған сайын аударып, теориялық зерттеумен өндіріс жұмысы кезінде
белгілі басымдыққа ие болып, кең көлемдегі тұтқыр мұнай байлығын игеруде
қолданылатын маңызды жолға айналды.
Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясы -
микроорганизмдердің өзіндік әрекетімен метоболиттері (беттік белсенді
заттар) арқылы мұнай ұңғыматарында өнім мөлшерін арттыратын немесе мұнайдың
игерілу тиімділігін жоғарлататын әмбебап технология [1].
Нақтырақ айтсақ, ол жер бетінде бөліп алып, таңдап өсірілген
штамдардан дайындалған микробты сұйықтықты немесе қоректік заттарды мұнай
қабатына жіберіп мұнай қабатындағы микроорганизімдерді белсендендіріп, өсіп
- дамуына жол ашады да, олардың биологиялық әрекеті мен метоболиттерінің
белгілі бір ерекше қасиетімен мұнайға әсер ету арқылы өзгеріс туғызады.
Мысалы, ауыр массадағы парафинді көмірсутектермен ыдыратып, мұнайдың
тұтқырлығы мен ұю нүктесін төмендетеді. Сонымен мұнайдың ағу кедергісі
азайтып, өнімділік артады.
1.1 - сурет. Өндірістік микроорганизмдердің көмегімен мұнай өндірісін
арттыру әдісінің көрсетілімі
Қазіргі уақытта мұнай мен коллектор қасиеттерін өзгертетін
микроағзалар мен биохимиялық процестерді қолдану бағыттарының негіздері:
мұнайдың қозғалғыштығын арттыру және қабаттың фильтрациялық қасиеттерін
өзгерту болып табылады. Қабатқа микробиологиялық әсер ету технологиясының
үш нұсқасы белгілі [2]:
— қабаттағы химиялық реагенттердің мұнай бергіш ұңғымаларға
микроағзалар мен қоректік заттар көздерін жіберу арқылы арттыратын
биосинтез;
— аборигенді микрофлораны активизациялау мақсатында оттегімен бірге
химиялық элементтерді жіберу;
— зауыттық жағдайларда мұнай бергіштікті арттыру үшін химиялық
реагенттер (биополимерлер, биоББЗ, биогаздар) биосинтезі және олардың
ерітінділерін қабатқа айдау.
Бұл технологиялар күрделі құрамды қорларға бай қосалқы мұнай
өндірілетін әртүрлі қабаттарға, соның ішінде жарықшақты - қуысты тұтқыр-
жабысқақты мұнай болып келетін карбонатты коллекторларға арналған. Мұнай
қабатына кешенді әсер ету нәтижесінде төмен өткізгіш қабатшалары мен өткізу
каналдарының кольматациясы арқылы жоғарғы өткізгіш коллекторларынан мұнайды
қарқынды ығыстырып шығару процесі жүреді. Микроорганизм метаболиттерінің
түзілуі есебінен мұнайдың тұтқырлығы 30 - 50 % - ға төмендейді, яғни оның
қозғалғыштығы жоғарылап, коллекторлық қасиеттері жақсара түседі,
нәтижесінде мұнай ығыстыру 30 - 40 % - ға ұлғаяды.
Қосалқы мұнай өндіруді арттырудың микробиологиялық әдісі жүйелі түрде
екі этаптан құралады:
Бірінші - забой зонасындағы айдама ұңғымасының микрофлоралары жеке
активациялау, мұнай шығарушы агент кешенін жасаушы - көмірсулар
биодеградациясының өнімі.
екіншісі - ағымдағы кен орындарындағы учаскінің өңдеу схемасымен
байланысты (бірінші этаптағы бұрғыланушы ұңғымалардағы агенттер кешенінің
өндірістегі алмасулары үшін).
Бірінші этапта мұнай ығыстырып шығару процесінде орын алатын қабатты
микрофлоралардың әрекеті биоценоз белсенділігінің шұғыл жоғарылауына, забой
зонасындағы қалыптасқан фосфор және азоттың минералды түздарының
ерітіндісінің қозғалысы барысына негізделген. Мұнай кеніндегі оттек пен
минералды тұзға бай ұңғыма айдамасындағы мұнайлы қабатта аэробты зоналарға
су айдалады. Процес мұнай аэробты көмірсулы қышқылдарымен жіті жүргізіледі.
Бұл көмірқышқыл газдарының қорымен, сутек пен төмен молекулалы органикалық
қышқылдардың қорларымен қоса бірге жүреді. Яғни, мұнай кенінінің анаэробты
зонасына түсіп, метан тектес бактериялардың метанға айналу процесі
орындалады. Мұнай бұзылысы мен газдың түзілуі мұнайдың сұйылу мен мұнайлы
қабатта газ қысымының жоғарылауын туғызады. Сонымен бірге, ұңғымалардан
мұнай өндіруді арттыру қоса жүргізіледі.
Биотехнологияның әлемдік нарықтағы жетістігінің бірі полимер
сұйықтығының тобы - микробты полисахаридтер [3 - 6]. Ксантан (С35 Н49 029)п
- ең әйгілі микробтық полисахарид. Мұнай өндіруді арттыру үшін қолданылады.
Ксантан сарқылған кенорындардан мұнай шығару үшін қолданылады. Яғни, мұнай
қабатында қалған, әлі сумен жуылып шайылмаған мұнай қалдығы әртүрлі
жағдайларға байланысты жер асты тау жыныстарына сорылып сіңісіп кеткен
болады. Сол сэтте, Ксантан полисахариді қолданылады. Ол температураға
тұрақты, электролиттер әсеріне қалыпты, тұзды ерітінділерде тұтқырлықты
сақтайды, қатты бөліктерде адсорбцияланбайды (жұтылып сіңіспейді). Ксантан
ерітіндісі суда жоғарғы тұтқырлыққа ие болады және қозғалыс кезінде
қабатаралық қысымның жоғарылауы нәтижесінде тереңдегі мұнай жыныстары мен
жарықшалардан сығылып шығарылады.
Мысал ретінде айтар болсақ, төменде осы технология енгізілген
кенорындар келтірілген. Ресей кенорнында 1995 жылдан бері профилді туралау
үшін биополимер БП - 92 және оның композициясы негізінде қолданылып келеді.
Оның мәні мұнай алуды жоғарылата отырып, сонымен қатар, суландыруды яғни,
дымқылдануды төмендету. Жаңа реагенттің химиялық негізі ретінде -
полисахаридтер қоспасы, өсіру барысында алынатын микроорганизмдер
Azotobacter vinelandii болып табылады [7, 8]. Препараттың қолданылуы 230
мың т. мұнайға дейін рұқсат етілген [9].
Ресейдің Ғылым Академиясы мен Татнефть ААБ бірлесіп микробиологиялық
институтта өңдеу технологиялары мұнай қабатындағы микрофлоралар тіршілік
әрекетінің активациясына негізделген (аборигендерге ұқсап интродуцияланғен
секілді) [10 - 12]. Белсендірілген микрофлоралар биогенді ерітінді
қабаттында орналасқан, көмірсутекті тотықтырғыш микроорганизмдердің
биомассалары мен оттектің мол көзі болып саналады. Активацияландырудың
мақсаты - микробиологиялық процесс барысында құрамында мұнайы бар тау
жыныстарынан мұнайды тікелей сығып шығаратын тиімді агенттер мен
биополимерлер мен биоББЗ синтездеп шығару болып табылады. Сулылығы жоғары
мұнай қабатынан мұнай өндіруде ұсынылатын ең тиімді әдіс болып келеді.
Қолданыс барысында жалпы өндірістен тағы да кемінде 20 % қосымша мұнай
алуға мүмкіндік бар. Мұнай алудағы мұндай көрсеткіш салыстырмалы түрде
өзгелерден жоғары.
Осындай өнеркәсіптік-тәжірибе сынама тәсілінен өткен кен орындарының
бірі - Бондюж мұнай кен орны (ОАО Татнефть). Сынама жүргізілген 5
ұңғымалардан қосымша 47 мың тонна мұнай өндірілген. Бұл дегеніңіз алғашқы
кезеңнен бастап, осы кезге дейін өндірілген жалпы мұнай мөлшерінің 30 %
деген сөз. Онан өзге кен орындарында қосалқы мұнайдың мөлшері жүргізілген
сынақтардан алынған нәтижелер басынан бастап, игерілген жалпы мұнай
мөлшерінің 29 % - дан 35 % - ға дейін мөлшерін құрайтындығын көрсетіп отыр
[10].
Арлан кен орнындағы ұңғымаларда шатур торфтарының негізінде
дайындалған геобиореагент пен әртүрлі кешенді құрамдас микроорганизмдер
қолданылды [11].
Мұнайды сорып алуда тиімді қызмет атқаратын агенттердің бірі
биосурфактанттар болып табылады. Өзінің физика - химиялық қасиеттері
бойынша жоғары концентрациялы тұздар мен адсорбцияланбайтын яғни,
карбонатты және терогенді кендермен қатынасқа түсіп, қосалқы мұнай алуда
өзінің тиімділікті нәтижесін көрсете алады. Микроорганизмдер мен
продуценттер қабаттарға тікелей ене отырып, мұнай кен орындарынан қосалқы
мұнайды сығып шығаруда маңызды рөл атқарады.
Биогенді ББЗ бактериялармен, ашытқылармен, микробалдырлармен және де
біршама мицелиялы саңырауқұлақтармен өзара қатынасқа түсіп, синтезделеді.
Тереңінен зерттелген сурфактанттардың қатарына бактериялар Rhodococcus
erythropolis, Bacillus licheniformis, В. subtilis және Torulopisis
bombicola ашытқылары кіреді[11 - 13].
Алғашқы пайда болған сурфактанттардың бірі (рамнолипидтер) 1949 жылы
Джарвис пен Джонсондар өсіріп жетілдірілген Pseudomonas aruginosa
болатын.
Биосурфактанттар химиялық ББЗ секілді микроорганизмдерден химиялық
синтездеу жолымен алынады. Қосалқы мұнай өндіру мен өңдеуде өзінің
қабілетін ойдағыдай жүзеге асырады. Олардың ең бір потенциалды тұтынушысы
мұнай өнеркәсібі болып табылады. Метаболиттері мен тұтас Жасушалық
суспензия негізінде микробты препараттарын қолдануға болады.
Олардың синтетикалық сурфактанттардан айырмашылығы жіктестіріліп
топтастырылуы поляр тобының зарядына байланысты. Биосурфактанттарды жүйеге
келтіру олардың химиялық құрылымы мен микробтарының шығу тегіне байланысты
орындалады [14].
Биосурфактанттар шартты түрде екі топқа бөлінеді: - бірінші топтың
ерекшелігі ББЗ молекулярлық салмағы төмен болып келеді. Сол секілді
гликолипидтер (рамнолипидтер, трегалозолипидтер, софоролипидтер,
трегалозотетраэфирлер, дикогиномиколаттар) липопептидтер (сурфактин,
вискозин, стркпофактин, полимиксин, грамицидин), сондай - ақ, олар микробқа
қарсы әсер етуші тиімділікке ие. Гликолипидтер мен липопептидтер беттік
және фаза аралық керілу сұйықтығында өз қабілеттерін төмендетуі мүмкін.
Бірақ, ережеге сәйкес тұрақты эмульсиялар құрылмайды (эмульсия – белгілі
бір сұйық нәрсенің ерімейтін тамшыларына қаныққан зат). Екінші топ
полимерлі үлкен салмақтағы ББЗ молекулярларын құрайды. Олар полисахаридтер,
липопротеиндер, липополисахаридтер ретінде және олардың кешендерімен қоса
көрініс береді. Беттік керілуде бірде - біреуі төмендемейді. Тұрақты
эмульсиялар пайда болады. Сурфактант микроорганизмдермен еркін қозғалысқа
түсіп, олар өздері қоректеніп тіршілік ететін ортада (субстратта) белсенді
деградацияға ұшырап, беттік гидрофобты құйрығына нықталып орналасып алады
[15].
Биосурфактанттар гидрофильді бөлікке ие. Олар құрамы аминқышқылдарынан
немесе пептидті аниондар мен катиондардан тұрады; моносахаридтер,
дисахаридтер немесе полисахаридтер мен гидрофобтар майлы қышқылдарға
қаныққан немесе қанықпаған кұрамды болып келеді. Осыған байланысты химиялық
талаптарға сәйкестілігіне қарай биосурфактанттар келесідей топтарға
бөлінеді [16]:
1) гликолипидтер (рамнолипидтер – Pseudomonas aruginosa, Р. sр;
трегалозолипидтер - Rhodococcu erythropolis, Nocardia rhodochrous, N.
erythropolis, Mycobacterium phlei; софорозолипидтер, Torulopsis bombicola,
T. Ampicola, T. petrophilum);
липопротеиндер мен липопептидтер (лихензин – Bacillus licheniformis;
сурфактин - В. subtilis; субтилизин - В. subtilis; циркулоциндер - В.
circularis; полимиксиндер - В. polimixa; вискозин – Pseudomonas
fluorescenc; эмульсан – Рһоrmidium sp; липозан – Candida lipolytic;
грамицидин - В. brevis);
пoлисахаридтер (эмульсандар – Arthrobacter sp, A.calcoaceticus; Phormidium
sp; ксантан – Xanthomonas campestris);
майлы қышқылдар – Candida sp, C.lepus;
фосфолипидтер – Tiobacillus thiooxidans; Corynebacterium; Candida sp;
нейтралды липидтер - N. erythropolis.
Ең жете зерттелген биоББЗ гликолипидтер болып тбылады. Олардың құрамы
көмірсулардан тұрады. Олар ұзын тізбек құрайтын алифаттық немесе
гидроксиалифаттық қышқылдармен жалғасып байланысқан. Гликолипидтер ішінде
ең зерттелгені рамнолипидтер, трегалолипидтер мен софоролипидтер.
Рамнолипидтер Pseudomonas sp. фаза аралық керілуде өз қабілетін н-
гексадекан қарсылығында 1мНм - ге дейін және беттік керілуде 25-30мHм -
ге дейін төмендетеді. Трегалолипидті бактериялар Mycobacterium, Nacardia
және Corynebacterium енгізіледі [17]. Олар бір - бірінен өлшемдері мен
құрылымы бойынша, көміртек атомдарының саны бойынша және қанығу дәрежесі
бойынша ерекшеленеді. Трегалозодимиколат әбден егжей-тегжейлі зерттелініп,
синтезделген Rhodococcus erythropolis [18]. Трелаголипидтер N.
erythropolis және Arthrobacter sp. беттік және фаза аралық қанығуды
сұйықтық өсуі 25 - 40 және 1-5 мНм - ге дейін сәйкестенеді. Сафаролипидтер
Torulopisis bombicola, Т. арісоlа және Т. рetrophilum ашытқы тіршілігінде
маңызды орын алады [19]. Олар димерлі көмірсу софороздарынан құралып, ұзын
тізбекті гидрокси-майлы қышқылдарымен жалғасып жатады.
Цикликалық липопептид сурфактин В. subtilis АТТСС 21332 ең белсенді
биосурфактанттардың бірі болып табылады. Олар беттік керілуде 72 - ден 27,9
мНм - ге дейін төмендетеді (0,005 % концентрацияда) [20].
Acinetobacter calcoaceticus өндіретін эмульсан, Candida lipolytica
өндіретін липозан сияқты полимерлер мен косурфактанттар толық меңгерілген.
Эмульсанды 0,001—0,01 % концентрацияда эмульгирлеуші агент ретінде қолдану
тікелей эмульсиялар алу үшін өте тиімді. Эмульсан — белсенді эмульсия
стабилизаторларының бірі, осы биоББҚ тіпті сумай 1,4 тең болған кезде
қолданғанда фазалар инверсиясы жүрмейді. Липозан — бұл 83 % көмірсутектер
және 17 % протеиннан тұратын суда еритін эмульгатор. Көмірсулы фракцияда
глюкоза, галактоза, галактозамин и галактуронды қышқыл бар.
Сурфактанттардың мөлшері мен түрі продуцент – штаммасына тәуелді. Алайда
көміртек, азот көзі, микроэлементтері, температура, рН, аэрация сияқты
культивациялау шарттары биоББЗ өніміне айтарлықтай әсер етеді.
1.2 MEOR технологиясының даму тарихы
Микроорганизмдерді пайдаланып мұнай өндірісін дамыту туралы идея XX
ғасырдың 20 - жылдардында көтерілген, қазірге дейін 90 жылдан астам уақыт
тарихы бар, алғаш кезеңдегі микроорганизмдерді қолданып суды, торпырақты
мұнаймен ластанудан тазарту, мұнай, су ұңғымаларын тазалау, жер қыртысын
қышқылдандырудан бастап, қазіргі күндегі мұнай алаптарында үнемі
қолданылатын парафинді микробиологиялық тәсілмен ыдырату, тұтқырлығын
азайту, жеке ұңғымада өндіру т.б. дейінгі көптеген қолданысқа ие
технологияға айналды.
XX ғасырдың басындағы микроорганизмдерді қолданып мұнай өнімділігін
арттыру туралы ойлардан бастап 1975 жылға дейінгі 50 жылда теориялық және
практикалық жұмыстар біртіндеп ілгерілей бастады. Мұнда мұнай кен
орындарындағы сынақтар ұлкен тәжірибелер жинақтауға мүмкіндік берді.
1926 жылы Американдық Beckman бактерияның мұнай өндіруге тиімді
екенін көрсетіп, ең алғаш Қатты мұнай қабатында микроорганизм көмегімен
өндіріс өнімін жоғарылату деген ойын ортаға қойды. 1940 жылы Америка
мұнай ғылыми қоғамының 43А зерттеу жобасына жауапты C. E. Zobell
органикалық заттарды ыдырататын микроорганизмдерді зерттеу кезінде,
бактерияның тұнбадағы майды босата алатындығын байқайды, сөйтіп
микроорганизмдер мұнай өндірісіне тиімді метаболиттер синтездей алатынын
нақты дәлелдеді. Сонымен 1946 жылы 12 айда Америка мұнай қоғамымен бірге
Анаробты бактерияларды мұнай қабатына жіберу туралы патентті иеленді.
Zobell дің бұл ісі осы саладағы зерттеу жұмыстарының дамуын жеделдетіп, XX
ғасырдың 50 - жылдарынан бастап көптеген микробиологтар, биохимиктер осыған
қатысты зерттеу жұмыстарын жүргізе бастады. 1954 жылы совет одағының
Лисбон кен орынында микроорганизмді мұнай өндірісіне пайдаланудың тұнғыш
практикалық сынағы жүргізілді.
1973 жылы 1 - реткі әлемдік мұнай дағдарысының басталуы, мұнай
өндірісін арттыру туралы зерттеулердің дамуына зор әсерін тигізді. Осындай
жағдайлар адамдардың мұнайөндіріс мөлшерін арттырудың алуан түрлі
технологияларына (meor) деген ынтасын тудырды. Оның үстіне, биоинженерия
ашылып, дамуға бет алды. Осы заманғы микробиология ғылымы белгілі бір
ерекше қасиетке ие штамды танып, оны бөліп алудың әдістерімен қамтамасыз
етті. Осының барлығы MEOR дың зеріттелуі мен қолданылу қадамын жеделдетті.
Бұл бір кезеңде, микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясы
бойынша Америка, Канада, Англия, Руминия, бұрынғы демократиялық Германия,
бұрынғы кеңес одағы, Австралия қатарлы мемлекеттер зерттеу жүргізіп, әр
қайсы ел көп мөлшердегі теориялық зерттерулер мен нақтылы практикалық
жұмыстарын өрістете бастады. Бірақ қолдану жағына келгенде, тек жекелеген
ұңғыматармен ғана шектелді. 1982 жылы Американың екі штатында 34 ел
қатысқан әлемдік микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру жөніндегі жиналыс
өтті, жиналыста көп жылдан бергі зерттеу нәтижелері жүйелі қорытындыланып,
бұдан кейін әр екі жыл сайын бір рет осындай халықаралық жиналыс
ұйымдастыру бекітілді. 1986 жылы Micro – bac international Inc company
(қысқаша BAC) мен National parakleen (қысқаша NPC) компаниясы бірлесе
отырып мұнай кен орындарына арналған желілес микробиологиялық тәсілмен
өнімдер шығарып бұл тұрдегі технологияның мұнай өндіріс саласында іске
асырылуын тездетті. 1987 жылы NPC компаниясы Американың Unita ойпатындағы
Altamont bluebell мұнай кен орынында микробиологиялық тәсілмен мұнай
өндіріп, 75 % дан артық өнім алынды, ол бұрынғы әдеттегі мұнай өндіру
әдісінен 10 - 30 % артық болды, үлкен мұнай кен орынындағы тәжірибелер
MEOR технологиясы мұнайлы аймақтардың игерілуін жақсартып, жалпы мұнай
өнімділігін жоғарлатып, өндірістің өзіндік құнын төмендететіндігін
дәлелдеді [1].
Мұнай өндірісінде қолданылатын микроорганизмдердің келу қайнарларын
айтар болсақ, бір жағынан табиғатта кең таралған табиғи жағдайда өскен
бактериялардан бөліп, іріктеп алып өңдеуден өткізу арқылы жоғары өнімді
штамға ие болуға болады. Енді бір жағынан биоинженериялық әдіс, тұқым
қуалау инженериясы мен ген инженерясының көмегімен мұнай қорынның жағдайына
негізделіп, өндірістік штамдар құрастырылады.
1.3 Микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіру технологиясының
ерекшеліктері
Микробиологиялық тәсілмен өндіру биоинженерияның мұнай өнеркәсібі
аймағындағы бастамашықпен қолданылуы, биотехнологияның қолданылу мен дамуы,
әсіресе атомдық биология әдістерінің қолданылуы микробиологиялық тәсілмен
мұнай өндіру технологиясының ілгері басуына барынша әсер етті.
Басқа түрлі тәсілмендрмен салыстырғанда мұнайды микробиологиялық
тәсілмен өнірудің қолданылу аясы кең, технологиясы қарапайым, өзіндік құны
төмен, экономикалық тиімді, залалсыз болудай ерекшеліктері бар болып,
мұнай ұңғымаларының игеру периодын ұзартып, мұнайдың әсіресе тұтқыр
мұнайдың өнім мөлшерін жоғарлатты [1]. Енді оның негізгі ерекшеліктеріне
тоқтала кетейік:
Қолданылу аймағы кең, MEOR технологиясы түрлі типтегі мұнайларды
әсіресе ауыр массадағы мұнайларды игеруге өте тиімді, сонымен қатар ол
мұнай өндіру ұңғыматарындағы кейбір мәселелерді шешуге көмектеседі.
Технологиясы қарапайым, MEOR технологиясында әдеттегі жіберу
құрылғыларын қолданып, жұмыс істей береді, Құбыр түтікшелерін өзгертіп
өңдеудің және арнайыланған жіберу құрылғылармен толықтырудың қажеті жоқ.
Ұңғымалардың өзіндегі жіберу құрылғылары арқылы бактериялық сұйықты тікелей
мұнай қабатына жіберуге, қоректік ерітіндіні беруді тоқтату арқылы
микроорганизм әрекетін тежеуге болады, басқа технологиялармен салыстырғанда
MEOR технологиясы: құру технологиясы қарапайым, жұмыс жұргізуге ыңғайлы,
басқаруға оңай. Микрофлора белсенділігіне қабатқа сыналған режиммен
минералды тұздар мен су-ауалы қоспаны енгізу арқылы қол жеткіземіз.
Ерітінді айдау үшін әдетте қабаттық қысымды ұстап тұру үшін қолданылатын
сумен қамту жүйесі мен компрессор қолданылады.
Өзіндік құны төмен, мұнай өндірісінде қолданылатын микроорганизмдер
суды негізгі өсу факторы етеді, олардың негізгі қорек көзі жер қабатындағы
мұнай, қосымша лайықты мөлшерде жіберілетін мелласса сияқты бейорганикалық
заттар жіберілетін қоректік заттардың өзіндік құнын барынша төмендетті:
Жіберілетін бактериялы ерітінді, қоректік ерітінді және культуралардың
шикізат қайнары табиғатта кең таралған, оңай қол жеткізуге, ұқсас
ұңғыматарда қайталап пайдалана беруге болады.
Экономикалық тиімділігі. Мұнай өндірісіндегі микроорганизмдердің
Жасушалары ұсақ, өсіп-өрбуі тез, қозғалғышытығы жоғары, әсер ету уақыты
ұзақ болатындай артық тұстары бар. Жер астындағы ақпа заттарға ілесіп,
өздігінен мұнайдың өлі аймақтарына дейін тарала алады. Бұл басқа
технологиялармен мүмкін болмайды. Қоректену ортасында мелассаны қолданатын
танымал әдістен айырмашылығы ұсынылып отырған әдіске үлкен капитал
салымдары қажет емес, себебі микрағзаларды арнайы ферменттерде өсіру мен
қабатқа субстрат айдау үшін арнайы жабдыққа шығындар болмайды. Себебі әдіс
су айдауды қолданумен мұнайды екіншілік өндіру жүйесіне кіреді, қосымша
ұңғыларды бұрғылау шығындары да болмайды.
Сөйтіп мұнай ығыстыру аймағын кеңейтеді, бұл әсіресе шеткері жағындағы
мұнайдың игерлуіне мұмкіндік береді; Микроорганизмдер тек жердің мұнайлы
қабатында ғана тіршілік етіп дамиды. әрі метоболлиттер шығарады. Осындай
беттік белсендіргіштер немесе еріткіштер кейбір көрсоқылықпен істелетін
жұмыстың зардаптарынан сақтап өнімділікті арттырады; Үлкен кен
орындарындағы сынақтар, микробиологиялық тәсілмен мұнай өндіруге құйылатын
қаржы мен өнім салыстырмасының экономикалық тиімділігі тамаша болатындығын
дәлелдеді. Сынақ барысында кейбір мұнай кен орындарына құйлыған қаржы мен
өнім салыстырмасы 1 : 5 жақсы нәтижені көрсеткен.
Ұсынылып отырған әдіс максимал нәтижені жоғары суланған мұнайлы
қабаттарда береді және қабаттағы қалдық мұнайдың 6 % - дан артығын алуға
мүмкіндік береді. Қосымша мұнай алудың мұндай көрсеткіші жоғары және оны
шетелдікпен салыстырайық.
Бұл әдісті Татарстандағы Бондюжский мұнай кен орнында тәжірибелік –
өнеркәсіптік сынау кезінде сынақ басталған 5 жыл ішінде ғана бір учаскеден
қосымша 47 мың тонна мұнай алынған, ол көрсетілген уақыт кезеңінде осы
учаскеден өндірілген жалпы мұнайдың шамамен 30 % - ын құрайды. Басқа мұнай
кенорындарындағы (Татарстандағы Ромашинский, Башкорстандағы Сергеевский,
Азербайжандағы Локбатанский) сынақтар сыналған учаскелерде жалпы өндірілген
мұнайдан 29 – 3 % қосымша мұнай алуға мүмкіндік берді. Батыс Сібірдің
Быстринский және Солкинский мұнай кенорындарындағы сынақтардың бірінші
кезеңінде қосымша сәйкесінше 10,5 және 5,8 мың тонна мұнай өндірілген.
Ресей, Азербайджан және Қытай мұнай қабаттарында биотехнологиялар мен оның
нұсқаларын қолдану нәтижесінде жалпы 767650 тонна қосымша мұнай алынған.
Залалсыздығы. Басқа мұнай өндіру әдістерімен салыстырғанда
микробиологиялық әдіс заласыз, оның MEOR өнімі оңай биологиялық ыдырауға
түседі де, жер қабатын зияндамайды, қоршаған ортаға залалын тигізбейді.
Мұнайлы қабатта дамитын микрофлора жердің табиғи беттік жабынына тән. Оның
жүзеге асуы үшін санитарлық бақылау органдарының рұқсаты талап етілмейді.
Қорыта айтқанда, мұнайды микробиологиялық тәсілмен өндіру технологиясы
тамаша даму болашағы арқылы адамдардың қолдауына ие болып, микробиология
саласының, мұнайөнеркәсіп саласының, мұнай геология саласымен химия саласы
қатарлы қатысты ғылымдардың жаппай қызығыушылығын тудырып отыр. Әсіресе
соңғы жылдары әлемдегі мұнай өндіруші елдер микробиологиялық тәсілмен
мұнайды өңдеу технологиясын зеріттеуге күш салып, әртүрлі жаңа
технологиялар, жаңа әдістер зертханаларда және өндіріс орындарында кең
көлемді қолданылып, үлкен ілгерілеушілікке ие болды, сөйтіп MEOR
технологиясының теориялық жағынан және нақтылы қолданыс аймағында
қарыштап дамуына жол ашты.
1.4 Өндірістік микроорганизмдерді бөліп алу көздері
1.4.1 Микроорганизмдердің жалпы қасиетіне сипаттама
Микроорганизмдер жәй көзге көрінбейтін немесе анық байқалмайтын өте
ұсақ организмдердің жалпы атауы. Жалпы жақтан микроорганизмдерді
прокариодтар тобына жататын бактериялар, жіпшелібактериялар, эукариоттар
тобына жататын саңырауқұлақтар төмен сатылы жануарлар деп бөлуге болады.
Олардың денесі өте кішкентай болғандықтан төмендегідей 5 түрлі қасиетке ие
[21]:
Дене көлемі кішкене. Микроорганизмдер деп әдетте ұзындығы 0,1 мм ден
төмен болған барлық организмдер есептелінеді.
Сіміруі көп, зат айналымы тез, микроорганизмдер аз ғана уақыт ішінде
өз салмағынан бірнеше есе көп өнім синтездей алады. Мұндай қасиет олардың
тез өсіп-өркендеуімен көп мөлшерде метоболиттер өндіруін заттық негізбен
қамтамасыз етіп, микроорганизмдердің тірі зәуыттық рөлін
көрнектілендірді.
Қазіргі кезде жан - жақты зерттелген E. Сoli - дің Жасушасы үйлесімді
шарт жағдайда әрбір рет бөлінуіне 2,5 - 20 минут уақыт кетеді екен. Егер әр
20минут сайын бір рет бөлінеді десек бір тәулікте 72 рет жалпы алгебралық
қосындысы 4722366500 ға жетер еді. Іс - жүзінде объективті шарттардың
шектемесіне сай бактриялардың еселеніп көбею жылдамдығы әдетте 1 сағатқа
ғана жалғасады. Сондықтан, сұйық ортадағы бактерияның коюлығы әдетте тек
108 - 109cellme көлемінде ғана шектеледі.
Жоғары үйлескіш, оңай өзгеру қасиетіне ие, микроорганизмдер өте
белсенді үйлескіштік қасиетке ие. Әрі қолайсыз жағдайда да тіршілік ете
береді. Көптеген микроағзалар 0 - 190 Co аралығындағы темпуратурада
тіршілік ете алады; теңіздің терең түбіндегі кейбір күкіртті бактериялар
250 С0 жоғары темпуратурада да қалыпты тіршілік ете алады.Тұзқұмар
бактериялар қаныққан тұзды суда да тіршілігін жалғастыра алады.
Микроорганизмдердің жасушасы қарапайым, көп жасушалы немесе жасушасыз
болғандықтан әдетте олардың барлығы бір еселі дене болады, оның үстіне
олардың көбеюуінің тездігі, санының көптігін сыртқы қоршаған ортамен
тікелей жанасатындықтан қысқа уақыт ішінде көп мөлшеде өзгерген ұрпақ пайда
болады. Өзгеріске ұшырау формасы әдетте көп кездесетіні геннің кенет
өзгеруі, формасының өзгерісі, метоболизм процесінің метоболиттердің массасы
мен мөлшерінің өзгерісі қатарлылар.
Таралу аймағы кең, түрі көп, табиғат қойнауында микроорганизмдердің
сансыз түрлері сақталған және әрекет етеді.
Мұнай өндірісінде қолданылатын микроорганизмдердің келу қайнарларын
айтар болсақ, бір жағынан табиғатта кең таралған табиғи жағдайда өскен
бактериялардан бөліп, іріктеп алып өңдеуден өткізу арқылы жоғары өнімді
штамға ие болуға болады. Енді бір жағынан биоинженериялық әдіс, тұқым
қуалау инженериясы мен ген инженерясының көмегімен мұнай қорының жағдайына
негізделіп, өндірістік штамдар құрастырылады.
1.4.2 Мұнай қабатының өзінде тіршілік ететін микроорганизмдер
Мұнай қабатының өзінде тіршілік ететін микроорганизмдердің көп бөлігі
мұнай кен орындарында мұнай қабатына су жіберу барысында жер бетінен ілесіп
барып, жер қабатындық орта шарыт жағдайына ұйлесіп кеткен микроорганизмдер.
Кейбіреуі, мұнай қалыптаса бастағаннан - ақ сақталып келген. жер қыртысында
микрооганизмдердің өсуіне қажетті қоректің заттар кемшіл болғандықтан көп
сандылары дерлік ұйқыдағы кұйде болады.
1. Көмірсутекті ыдыратушы бактериялар. Көмірсутекті ыдыратушы
бактеиялар Мұнай көмірсуларын қорек ететін бактериялар тобы, мұндай
бактерялар су жіберу құрылғысымен оның маңыдағы белдеулерде кең
таралған, су жіберілген қабаттағы микроорганизмдердің азықтық
тізбегінің басталу түйіні болып есептеледі. Олар өздерінің
метоболизм қасиетінен пайдаланып ыдыратушы фермент синтездейді де,
ауыр массадағы көмірсутектермен парафинді ыдыратыды. Мұнай
көмірсутетерін ыдыратушы бактерялырдың көп бөлігі аэробты және
көмірсутекті тотықтырушы бактериялар болып келеді, типтік
штамдарынан: Micrococcus, Arthrobacter, Rhodococcus, Halobacerium
қатарлары бар.
T.Н. Назина және бірнеше ғалымдар Қазақстан мен Батыссибирь мұнай
кен орындарында термофильді бактерия штамдарын алған, олар таяқша тәрізді,
қозғалғыш эндоспоралы, қатаң аэробты, ең қолайлы өсу шарт жағдайы pН 6 - 8,
темпуратура 50 - 60С, NaCl тұтқырлығы 5 - 10гл болған, аталған бактерия
B.Termoleouorans деп анықталды [1].
2. Ашытқы саңырауқұлақтар. Термофильді ашытқы саңырауқұлақтар мұнайлы
қабат ортасының маңызды микроорганизмдік тобын құрайды.
Көп санды мұнай кен орындары жоғары темпуратуралы болып келетіндіктен
бөлініп алынған штамдарда жоғары темпратураға төзімді
ашытықсаңырауқұлақтар. Көптеген ғалымдар мұнай кен орындарынан бөліп алыған
термофильді бактериялар Thermotoga тобына жатады. Мысалы: T.Subtrranean,
T.elfii, T.hypogea қатарлылар.
3. Күкірт қышқыл тұздарын тотықсыздандырғыш бактериялар (SRB). Мұнай
қабатында күкірт қышқыл тұздарын тотықтандырғыш бактерялар Deslfovibrio,
Desulfotoaculum және Desulfacinum ларды өз ішіне алады. Олар мұнай кен
орындарында лас суды қайтару жұйесімен мұнай қабатындағы оттегі кемшіл
ортада кең таралған. SRB метоболизм барысында H2S қышқыл газ түзеді. Ол жер
қабатының қысымын арттырып қана қоймай көмірқышқыл тұзды жыныс қабатын
ерітіп мұнайдың босап шығыуы мен жер қабатының сіміргіштігінің артуын
тездетеді.
4. Метаногенді бактериялар. Метаногенді бактериялар қатаң
анаэробтыларға жатады. Borzenkov қатарлылардың зерттеу нәтижелері мұндай
бактериялар саны қабаттың тұздылық дәрежесінің өзгерісіне ілесіп
өзгеретіндігін көрсетті.
Мексика шығанағы ұстіртіндегі бір мұнай кен орнынан M.siciliac HI350
бөлініп алынды. Бұл бактерия метанол, метиламин, диметил күкіртті қоспларды
және триметиламинді қоректік зат ретінде пайдаланады, бұл Францияның NaCl
90 % болған мұнай кен орнынан бөлініп алынған (Alsacian). аталған шар
тәрізді Метаногенді бактериялардан тыс, таяқша тәрізді метил пайдаланушы
M.bacteria GF283 ті Bondyuzhskoe мұнай кен орнынан бөліп алды. Оның
тірщілігіне ең қолайлы тұздың дәрежесі NaCl 15 %.
Мұнай қабатында жоғарыда аталған микроорганизмдерден тыс жәнеде темір
тотықтырғыш бактериялыр, күкіртті бактерялар, кері азоттандырғыш
бактериялыр, сіркеқышқыл бактериялар бар, Бұдан тыс тағыда көптеген
жетілмеген микроорганизмдер бар, олар мұнай өндірісіне белгілі дәрежеде
әсер етеді.
1.4.3 Сыртқы ортадан бөліп алынатын микроорганизмдер
Сырытқы ортадан алынатын микроорганизмдер дегеніміз жер бетіндік
ортада жетілдіріліп, таңдап алынған соң мұнай қабатына жіберілетін
микрооганизмдер.
Таңдап алынған микроорганизмдер қасиетін оңай өзгертпейтін, жер
қабатының орта шарт жағдайына үйлесетін болуы, тіпті қоршаған ортаға
залалсыз болу талаптары қойылады.
Мұнай қабатының ерекшелігіне негіздедгенде өндірістік
микроорганизмдерде мынадай ерекшпеліктер болуы керек:
1. Жер асты мұнай қабаты шарт жағдайында қарқынды түрде өсіп-өркендей
алатын болуы;
2. Метоболизм өнімдері мұнай өндірісінің артуына пайдалы болу керек;
3. Мұнай қабатының өзіндегі мркроорганизмдермен сыйыса алатын болу
керек.
Мұнай өндірісінде қолданылатын микроорганизмдерді табиғат қойнауынан
іріктеп алудан сырт тағыда биоинженерия әдісі арқылы, тұқым қуалау
инженериясымен гендік инжерия әдісі арқылы құрастыруға болады. Ұқсас
қасиетке ие бактериялырдың генін басқа бір оңай өсіп дамитын биологиялық
тасымалдағышпен біріктіру арқылы мұнай өндірісінде қолданылатын
супермикрооганизмге қол жеткізуге болады.
Бактерияның мұнай қабатына тікелей әсері және оның метоболиттерінің
әсері - микробиологиялық тәсілмен мұнай өндірудің негізгі қажетті факторы,
әсер ету механизмі төмендегі кестедегідей (1 - кесте)
1.5 Мұнай тотықтырушы микроорганизмдердің қоректенуі
Қоректік (nutrition) бұл биологиялық дене сыртқы ортадан алатын
тіршілік әрекетіне қажетті энергия мен зат.Ол барлық тіршілік әрекетін
заттық негізбен қамтамасыз етеді [21].
Қоректік зат дегеніміз құны бар зат. Бұл микроорганизмдердің қалыпты
тіршілігін қамтамасыз ететін құрылымдық зат, энергия, зат алмасуды
іріктейтін, реттейтін заттармен тамаша физиологиялық ортамен
қамтамасызадандырады.
мұнай қабатындағы оганикалық заттар ыдырауның басталу сатысында
аэробты микроорганизмдедер, оның ішінде көмірсутектерді тотықтырғыш
бактериялар маңызды роль атқарады, мұндай микроорганизмдер маңындағы
қоршаған биомассаға тотықтырғыш зат - сперт, қышқылдар және оның
қосылыстары бар органикалық заттарды пайдаланушы микроорганизмдер көп
мөлшердегі CO2, H2, CH4, N2 газдарды бөліп шығады, мұндай газдарыдың
кейбірі мұнайды ерітіп оның тұтқырлығын төмендетеді, кейбіреуі суда еріп,
судың рH мәнін төмендетеді, ал кейбіреуі ерімейтін газдар.
Беларусияның микробиология институтында Беларусиялық ғылыми –зерттеу
жобалық мұнай институтының бастамасы бойынша қабаттың мұнайбергіштігін
арттырудың микробиологиялық технологиясын құрастыру бойынша зерттеулер
басталған.
Зерттеудің бірінші кезеңінде тұтқыр мұнай сынамаларынан биологиялық
беттік белсенді заттарды (био - ББЗ) өндіруге және мұнайды эмулсиялауға
(сұйылтуға) қабілетті микроағзаларды табу жүргізілді. Сурфактант – түзуші
микроағзаларды іздеу және табуды Солтүстік – Домановический және Вишанский
кенорындарының мұнай үлгілерінде жүргізді. Табылған 167 бактерия
изоляттарының ішінде мұнайлы ортада өмір сүруге қабілетті 29 % изоляттар
мұнайды жалғыз көміртек көзі ретінде белсенді қолданады, ол биоББЗ өніміне
потенциалды қабілеттерінің бар екенін көрсетеді.
Бактериялардың ең белсенді төрт штаммының – морфологиялық
ерекшеліктерін зерттеу олардың үшеуінің идентификациясы Rhodococcus түріне,
нақтырақ айтсақ Rhodococcus sp. 1НГ, Rh. sp. 2НГ, Rh. sp. 3НГ түріне
жататынын көрсетті және № 4 изолятты Bacillus — Bacillus sp. 4НГ түріне
жатқызылды.
Қоректік орталарда бактерияларды өсіру кезінде алынған изоляттар түрлі
эмульгирлеуші белсенділік көрсетті. Олардан ББЗ түзілуі ортадағы көміртек
көзіне және микроағзалардың биологиялық қасиеттеріне тәуелді болды (1.2 -
сурет).
1.2 - сурет. Түрлі көміртек көздері бар орталарда өсірілген
бактериялардың эмульгирлеуші белсенділігі
Қоректік ортаға гексадеканды қосқанда Rhodococcus sp. 1НГ штаммы
көрсеткен ең үлкен эмульгирлеуші белсенділік берілген бактерияның
метаболиттік жүйесінің көмірсутектерді деструкциялауға қабілетті қажетті
ферменттер жиынтығына ие екенін дәлелдейді. Минералды ортада Rhodococcus
sp. 2НГ культурасының биоББЗ түзуі глицеринмен жүрді.
Глюкоза Rhodococcus sp. 3НГ культурасының биоББЗ түзуі үшін ең қолайлы
субстраты болды. Глюкоза мен гексадекан Bacillus sp. 4НГ культураның
эмульгирлік белсенділігінің көрінуіне әсер етті.
Rhodococcus sp. 1НГ культурасының қоректену орталарында көміртектің
барлық сыналған көздерімен жоғары эмульгирлеуші белсенділігі (41,6 %
жоғары) көрсететін биоББЗ синтездейді. Беттік керілуді айтарлықтай
төмендетуге қабілетті сурфактанттардың түзілуі тек гидрофобты субстрат –
гексадеканда Rhodococcus sp. 1 НГ байқалды. Осы субстратта концентрация 1 %
және 2 % артқан кезде көрсетілген родококк культуралыетті сұйықтықтың
беттік керілуін сәйкесінше 28,0 дейін 26,9 мНм төмендететін биоББҚ
түзеді. Культуралды орталардың беттік керілуін 10 мНм аса төмендететін
микроағзалар продуценттер ретінде перспективалы деп саналады.
Бұл зерттелінген культураларының арасында Bacillus sp. 4НГ культурасы
тиімді эмульгаторларды синтездейді (1.3 - сурет). Беттік керілудің ең төмен
мәндері оны глюкозада және глицеринде өсіру кезінде байқалған (27,1 - 29,1
мНм). Гексадекан бар ортада өсу кезінде δ көрсеткіші 47,9 - 50,8 мНм
жетеді. Айта кету керек, бұл культуралар көміртектің көздерінде өсу кезінде
төмен эмульгирлеуші белсенділік көрсетті.
А - биомасса, Б - беттік керілуі
1.3 - сурет. Bacillus sp.4НГ культуралыетінің түрлі көміртек көздері
бар орталарда өсуі мен сурфактанттүзу белсенділігі
Белсенді түрде сурфактант түзетін және ең белсенді эмульгатор
синтездейтін Rhodococcus sp.1 НГ және Bacillus sp. 4НГ культуралары
қабаттың мұнайбергіштігін арттыру үшін микробты препарат алу технологиясын
игерудің арғы кезеңдерінде қолданылады.
1.4 - сурет. Агаризацияланған минералды ортада Rhodococcus sp.1НГ
культурасның өсуіне натрий хлоридінің әсері: 1 - 3 % NaCl; 2 - 5 % NaCl; 3
- 7 % NaCl; 4 - 10 % NaCl; 5 - 15 % NaCl; 6 - 30 % NaCl
1.5- сурет. Агаризирленген минералды ортада Bacillus sp. 4НГ
культуралыетінің өсуіне натрий хлоридінің әсері: 1 - 3% NaCl; 2 - 5% NaCl;
3 - 7% NaCl; 4 - 10% NaCl; 5 - 15% NaCl
1.6 - сурет. Агарлы қоректік ортада сурфактант түзуші микроағзалардың
өсуіне натрий хлоридінің әртүрлі концентрацияларының әсері: 1 - NaCl-сыз; 2
- 3 % NaCl; 3 - 5 % NaCl; 4 - 7 % NaCl; 5 - 10 % NaCl; 6 - 15 % NaCl; 7 -
30 % NaCl;
(әр табақшаның сол жағында — Rhodococcus sp.1НГ, оң жағында Bacillus
sp.4НГ)
Ортаның тұздылығының Rhodococcus sp.1НГ и Bacillus sp. 4НГ
культуралардың артуына әсерін гексадекан және глицерины бар минералды
ортада зерттеу көміртектің энергия көзі ретінде бұл культуралардың ең жақсы
өсуі 3 - 7 % натрий хлоридінде байқалғандығы көрсетілді (1.4, 1.5 -
суреттер).
ББҚ өндіретін культуралыеттердің маңызды технологиялық қасиеті олардың
минералданған қабат суы мен температура әсеріне тұрақтылығы болып табылады.
Rhodococcus sp, ІНГ мен Bacillus sp, 4НГ штамдары агаризді ортада
(МСА) толық түрде жақсы өсіп жетіледі. Жетілу процесіне 10 % - ға дейінгі
NаСI концентрациясы қатысады (1.6 - сурет). Өсім жетілу ортасында натрий
хлоридінің 15 - 30 % ингибриттенуі барысында жүзеге асады.
Сондай-ақ, сүйық минералды ортада өсімнің дамып жетілуі NаСІ
концентрациясының 3 - 30 % аралығындағы мөлшерінің қатынасуымен орын алады
(1.7 - сурет). Rhodococcus sp ІНГ мен Bacillus sp, 4ИГ өсімдерінің
жетілуіне натрий хлоридінің концентрациясы ықпал жасайды. Концеетрация 15 -
30 % аралық мөлшерінде үлғайған жағдайда Жасуша титрі 100 және 1000 есе
кішірейеді.
1.7 - сурет. Түрлі концентрациядағы натрий хлориді болған кезде сұйық
минерал ортада сурфактанттүзуші бактериялардың өсуі
(4 тәуліктік культивациялау)
1.1 - кесте
Сурфактанттүзуші микроағзалардың культуралы сұйықтарының
термотұрақтылық қасиеттері
Штамм Беттік керілу
Жылытуға дейін Жылытудан кейін
Rhodococcus sp, 1НГ 37,4 28,6
Bacillus sp, 4НГ 29,1 28,3
Аталған зерттеуде қосалқы мұнай өндіруді арттырудың микробиологиялық
технологиясын қолдану барысында гипертұздың жоғарылауын табиғи тұрақтылықта
ұстау яғни оның қажетті деңгейге дейін түрақтылығын сақтау керек болады.
Rhodococcus мен Bacillus тектес микроорганизмдерден сурфактант бөліп
алу және белсенді түрде жетілдіру 27 - 45 °С аралығындағы температурада
енгізіп қолдана алу мүмкіндігі туады.
Rhodococcus sp, ІНГ мен Bacillus sp 4НГ штамдары көрсеткендей
минералды ортада жетілу барысында гексадеканмен және глицериндермен беттік
белсенді заттармен бірге пайда болады. 1 сағ көлемінде 85 °С температура
жылуына төзсе, 50 тәулік бойы биоыдырауға үшырамастан тіршілік ете алады
(1.8 - сурет, ,1.1 - кесте).
1.8 - сурет. Ұзақ сақталу кезінде сурфактант түзуші микроағзалардың
культуралды сұйықтарының беттік керілуінің өзгеруі
Жоғарғы термотұрақты яғни, температураны қалыпты ұстау арқылы
сурфактант тектес микроорганизмдерді сұйықтықта өсіріп жетілдіре аламыз.
Сондай - ақ, мұнайлы қабатқа арналған микробтық препараттар өндірісімен
культивациялау).
1.6 Мұнайды микробиологиялық жолмен ығыстыру
Мұнайды микробиологиялық жолмен ығыстыру әдісі деп таңдап алынған
микроорганизм штамдары мен қоректік заттарын су жіберу құдығы арқылы жоғары
қысымды насоспен мұнай қабатына жібеуді айтады. Микроорганизмдер мұнай
қабатының ішкі бөліміне еніп өсіп - өрбидіде көптеген метоболиттерді бөліп
шығарады.
Технологияның принциптері:
1. микроорганизмдер шығарған метоболиттер парафинді ыдыратып, мұнайдың
тұтқырлығы мен қату нүктесін төмендетеді. Сонымен ұңғыма көзіндегі
мұнайдың тосылуы азайып, мұнай мөлшері артады;
2. микроорганизм метаболизмі әсерінде кеуекті қуыс маңындағы
органикалық заттар тығыны белгілі деңгейде төмендейді;
3. анаэробты аэробты микроорганизмдер түзген CO2, N2, CH4 қатарлы
газдар қысымды арттырып, мұнайдың тұтқырлығын төмендетеді;
4. түзілген ББЗ - тар май - су аралық беттік керілуді азайтып,
парафиннің кристалдануын өнімді тежейді.
Периодты микробиологиялық тәсілмен өндіруде мұнай өнімділігінің
үздіксіз арту мерзімі ұзақ болмайды, әдетте жарты жыл немесе бірнеше ай,
өнімділік төмендей бастағанда, жәнеде қайталап микроорганизм жіберу керек.
1.9 - сурет. Микроорганизмдердің мұнай ығыстыру механизмдері
Микроорганизмдердің мұнай ығыстыру механизмдері. Бактерияның мұнай
қабатына тікелей әсері және оның метоболиттернің мұнай қабатына әсері -
микробиолокиялық мұнай ығыстырудың негізгі қажетті факторы, бактеряның
мұнай қабатына тікелей әсері: мұнай қабатындағы жыныстарыдың бетіне өсіп
-өніп кеуектерді иелейді де кеуекті қуыстағы мұнайды ығыстырып шығарады;
Мұнай қабатындағы кейбір бөліктерді ыдыратып, тұтқырлығын азайтады,
бактериялар мұнай - жыныс және мұнай – су аралық бетіндегі қуыстарда мұнай
құрамныдағы кейбір байланыстарды ыдыратып, еріткіщтер, ВАЗ, биоқосылыстар,
органикалық қыщқыл және газ сияқты метоболиттерді түзеді. Бұл өнімдер
мұнайдың тұтқырлығын төмендетуге, мұнай-су аралық бетіндегі беттік керлу
күшін азайтуға немесе судың аққыштығын тізгіндеп, жер қыртысының қысымын
жоғарлатады. Не куыстағы саңылаулардағы, парафин мен қатып қалған кедергі
заттарды тазалайды. (1.9 - сурет)
Бұл технология ерекше сараланған бактерияларды ұңғыма көзіне енгізіп
бактериялардың өзіндік әсерімен және олардың метоболиттернің әрсерімен
прафинді ыдыратады. Бұл қазір кездесетін кейбір тұтқыр мұнайлармен,
парафинді мұнайларды игеру технологиясында бұл технологияның қолдану аймағы
кең, меңгеруге оңай. Осылай әмбебаб әсер ету арқылы мұнай өндірісі
өнімділігін арттырады. механизмі төмендегі кестеде көрсетілгендей:
1.2 - кесте
Микроорганизм метаболиттерінің мұнайға әсері
Метаболизм өнімдері Әсер етуі
Еріткіштер (1) мұнайда еріп, тұтқырлығын төмендетеді
(2) мұнайлы жыныс қабатының кеуекті
қуыстарындағы полимерлі көмір
сутектктерді ерітіп тазалайды
Беттік белсендіргіштер(этанол (1) мұнай-жыныс және мұнай-су аралық
мен кетондар- типтік қос беттік керілуін азайтады
қасиетті Б.б) (2) эмульгациялау
Қышқылдар (төмен молекулалық (1) кеуекті қуыстардағы көмір қышқыл
Массалы қышқылдар, негізінен тұздарын ірітеді ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz