Штамм rhodococcus erythropolis ho-ks22, обладающий высокой уреазной активностью, способный к генерации в нефтяном пласте нефтевытесняющего агента биопав

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в методах повышения нефтеизвлечения с использованием бактериальных штаммов. Штамм Rhodococcus erythropolis HO-KS22, депонированный в ВКМ как Ac-2807D, способный к генерации непосредственно в нефтяном пласте нефтевытесняющего агента (биоПАВ) за счет использования углеводородов нефти, обладающий высокой уреазной активностью, что приводит к сильному подщелачиванию среды при использовании мочевины в качестве источника азота. Подщелачивание среды инициирует осаждение карбонатных солей кальция и магния, что меняет профиль приемистости пласта и приводит к дополнительному вытеснению нефти из ранее непромытых областей нефтесодержащего матрикса. Техническим результатом использования штамма Rhodococcus erythropolis HO-KS22 является улучшение извлечения нефти за счет образования биоПАВ непосредственно в зоне контакта с нефтью, что приводит к значительному снижению межфазного натяжения и уменьшению влияния капиллярных сил, удерживающих нефть в микропорах нефтесодержащей породы. Разложение мочевины приводит к осаждению карбонатов в промытых зонах пласта, изменению направления гидродинамических потоков и увеличению охвата залежи заводнением. В результате воздействия биоПАВ и увеличения рН пластовой воды повышается подвижность нефти и увеличивается степень ее извлечения из пласта. 2 табл.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, и может быть использовано в методах повышения нефтеизвлечения с использованием бактериальных штаммов. Известно, что объем добытой нефти зависит от коэффициента нефтевытеснения и степени охвата нефтеносного пласта применяемыми методами добычи. При использовании вторичного заводнения на нефтевытеснение влияет ряд факторов. Это ионно-молекулярные поверхностные силы на границах фаз в системе нефть-вода-порода, различия в плотности и вязкости нефти закачиваемой воды и нефти и анизотропия по проницаемости нефтесодержащей породы.

Штамм Rhodococcus erythropolis HO-KS22 обладает свойствами, позволяющими влиять на указанные параметры и использовать его в микробных технологиях нефтеизвлечения.

1. Штамм R. erythropolis HO-KS22 способен расти на углеводородах нефти, что не требует использования дополнительных источников углерода при его закачке в нефтеносный пласт. При росте на углеводородах штамм R. erythropolis HO-KS22 выделяет биосуфактанты, снижающие величину молекулярных сил на границах фаз в системе вода-нефть-порода.

2. Для повышения нефтеотдачи недостаточно обеспечить низкое межфазное натяжение на границе нефть-водная фаза. Вытеснение водой нефти затруднено вследствие структурирования адсорбционных слоев на межфазных границах в системе нефть-порода-пластовая вода. Гелеобразная структура этих слоев характеризуется большой вязкостью, что создает структурно-механический барьер, который обусловливает кинетическую устойчивость дисперсной системы и препятствует протеканию термодинамически выгодных процессов. В системе нефть-вода-порода главная роль в структурировании (упрочнении) межфазных слоев принадлежит водородным связям. Повышение рН водной фазы разрушает водородные связи и ослабляет гидрофобные взаимодействия между компонентами нефти, составляющими эти слои. Деструктурирование межфазных слоев при повышении рН обусловлено разнообразными химическими реакциями с участием гидроксил-иона: нейтрализацией кислотных групп (карбоксильных, фенольных и тиольных); омылением сложноэфирных связей; депротонированием донорных гетероатомов (азота, серы); ассоциацией гидроксил-иона с ароматическими фрагментами молекул нефтяных компонентов, влиянием на структуру воды и тем самым на гидрофобное связывание и т.п. В результате таких взаимодействий с гидроксил-ионами снижается межфазное натяжение на границе нефть-вода, уменьшается вязкость межфазных слоев и увеличивается смачиваемость водой породы-коллектора и нефтяной фазы.

Штамм R. erythropolis HO-KS22 обладает высокой уреазной активностью и способен при росте на мочевине в качестве источника азота и углеводородах в качестве источника углерода подщелачивать среду до величины рН 9,4.

CO(NH2)2+2Н2O=2NH4++СO32-

3. При подщелачивании среды степень гидролизации гидрокарбонат-иона до карбонат-иона возрастает, что приводит к осаждению ионов кальция из пластовой воды

СO32-+Са2+=СаСO3

Выпадение кальцита приводит к снижению проницаемости промытых зон пласта, и в целом изменяется область охвата нефтеносного пласта применяемым воздействием. В конечном итоге это приводит к дополнительному вытеснению нефти из ранее непромытых областей нефтесодержащего матрикса.

Техническим результатом использования штамма Rhodococcus erythropolis HO-KS22 является улучшение извлечения нефти за счет образования биоПАВ непосредственно в зоне контакта с нефтью, что приводит к значительному снижению межфазного натяжения и уменьшению влияния капиллярных сил, удерживающих нефть в микропорах нефтесодержащей породы. Разложение мочевины приводит к осаждению карбонатов в промытых зонах пласта, изменению направления гидродинамических потоков и увеличению охвата залежи заводнением. В результате воздействия биоПАВ и увеличения рН пластовой воды повышается подвижность нефти и увеличивается степень ее извлечения из пласта.

Штамм R. erythropolis HO-KS22, выделен из нагнетаемой воды Восточно-Анзирского нефтяного месторождения (Набережные Челны, РФ). Штамм депонирован во Всероссийскую коллекцию микроорганизмов (ВКМ Ac-2807D)

Характеристика штамма Rhodococcus erythropolis HO-KS22.

Штамм представлен грамположительными палочками в молодой культуре, переходящими в кокко-палочки в старой культуре. На агаризованной среде РСА (бакто-триптон - 5,0 г/л, дрожжевой экстракт - 2,5 г/л, глюкоза - 1,0 г/л, NaCl - 10,0 г/л, агар микробиологический - 18,0 г/л) образует глянцевые слизистые круглые колонии светло-розового цвета диаметром 2-4 мм. Штамм растет аэробно в среде с содержанием NaCl от 0 до 120 г/л (оптимальное значение 70 г/л), в интервале рН от 5.5 до 9.5 (оптимум рН 7.0-7.5), при температуре от 5 до 37°С (оптимум 28°С).

Штамм HO-KS22 был идентифицирован методом анализа гена 16S рРНК как представитель вида Rhodococcus erythropolis (сходство гена 16S рРНК с геном штамма R. erythropolis DSM 43066 составляло 99.8%).

Штамм использует в качестве единственного источника углерода сахара (глюкозу, сахарозу), спирты (этанол, глицерин), натриевую соль уксусной кислоты, а также пептон, индивидуальные углеводороды и сырую нефть. Рост на н-алканах нефти сопровождается образованием поверхностно-активных веществ (биоПАВ, биосурфактантов), которые снижают межфазное натяжение на границе водной и углеводородной фазы до 0,2-1,0 мН/м. Штамм хранится на скошенном РСА агаре и в лиофилизированном состоянии при температуре +4°С.

Для получения биомассы клеток штамм наращивают в жидкой питательной среде следующего состава, г/л: K2НРO4- 1,5, KН2РO4 - 0,75, NH4Cl - 1,0, СаCl2⋅2Н2O - 0,02, MgSO4⋅7H2O - 0,2, KCl - 0,1, NaCl - 50,0, микроэлементы - 1 мл/л, вода водопроводная, рН 7,0-7,2. В качестве единственного источника углерода используют углеводороды нефти или растворимые субстраты, позволяющие легче отделять микробную биомассу. Культивируют при температуре 28°С в аэробных условиях до достижения в культуральной жидкости титра бактерий не менее 109 КОЕ/мл.

Указанные выше свойства углеводородокисляющего штамма R. erythropolis НО-KS22 предполагается использовать при его закачке и активации непосредственно в нефтяном пласте. При этом в качестве органического субстрата будет использоваться остаточная нефть в призабойной зоне нагнетательной скважины, а в качестве источника азота будет использоваться мочевина.

Свойства штамма R. erythropolis HO-KS22, способствующие изменению поверхностного и межфазного натяжения среды и образованию продуктов, полезных для повышения нефтеизвлечения, иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1. Исследование образования биоПАВ штаммом R. erythropolis HO-KS22 при культивировании в среде с сырой нефтью в качестве единственного источника углерода.

Для оценки образования биоПАВ бактериями определяют величину поверхностного натяжения культуральной жидкости на границе с воздухом (ПН) и межфазное натяжение на границе с гексадеканом (МН), которые измеряют полустатическим методом отрыва кольца на полуавтоматическом тензиометре Surface Tensiomat 21 (Cole-Parmer, США), снабженном платино-иридиевым кольцом.

Штамм R. erythropolis HO-KS22 выращивают на среде следующего состава, г/л: K2НРO4 - 1,5, KН2РO4 - 0,75, NH4Cl - 1,0, СаCl2⋅2Н2O - 0,02, MgSO4⋅7H2O - 0,2, KCl - 0,1, NaCl - 10,0, микроэлементы - 1 мл/л, дрожжевой экстракт - 0.2, стерильная нефть (Черноозерское месторождение, Татарстан, РФ) - 1% (об./об.), рН 7,0-7,2.

После охлаждения стерильной минеральной среды до комнатной температуры в колбы стерильно вносят культуру R. erythropolis HO-KS22 с конечным титром около 107 КОЕ/мл среды, закрывают ватной пробкой и помещают на качалку (110 об/мин). Инкубирование проводят при температуре 30°С. Для контроля на качалку ставят колбу со средой и нефтью без внесения в нее бактериального штамма. Через 7 суток инкубирования колбу снимают с качалки и в культуральной среде, содержащей биомассу и эмульгированную нефть, измеряют поверхностное натяжение культуральной жидкости на границе с воздухом и межфазное натяжение на границе с гексадеканом. Дополнительно проводят центрифугирование культуральной жидкости и отделяют супернатант от биомассы и остаточной нефти. В супернатанте проводят аналогичные измерения.

Результаты исследований, приведенные в таблице 1, показывают, что среда, содержащая биомассу и эмульгированную нефть, после 7 суток культивирования характеризовалась низкими значениями поверхностного и межфазного натяжения. Показано, что супернатант, отделенный от клеток, также снижает поверхностное и межфазное натяжение.

Пример 2. Штамм R. erythropolis HO-KS22 выращивают на среде следующего состава, г/л: K2НРO4 - 1,5, KН2РO4 - 0,75, CH4N2O - 20,0, СаCl2⋅2Н2O - 0,02, MgSO4⋅7H2O - 0,2, KCl - 0,1, NaCl - 10,0, микроэлементы - 1 мл/л. После охлаждения стерильной минеральной среды до комнатной температуры в колбы стерильно вносят культуру R. erythropolis HO-KS22 с конечным титром около 108 КОЕ/мл среды. Затем в колбу добавляют 1% (об./об.) сырой стерильной нефти (Черноозерское месторождение, Татарстан, РФ), закрывают ватной пробкой и помещают на качалку (ПО об/мин). Инкубируют при температуре 28°С. Для контроля на качалку ставят колбу со средой, не содержащей мочевину, нефть и бактериальный штамм. Через 7 суток инкубирования колбу снимают с качалки и в культуральной жидкости, содержащей биомассу и эмульгированную нефть, измеряют рН, содержание иона аммония и щелочность.

После культивирования биомассу отделяют от культуральной жидкости центрифугированием, и в супернатант вносят 5 мл 0,5 М раствора CaCl2×2H2O. После отстаивания образовавшийся осадок отфильтровывают и взвешивают.

Результаты, представленные в таблице 2, показывают, что в течение короткого времени рост штамма R. erythropolis HO-KS22 за счет окисления нефти в присутствии мочевины приводит к значительному увеличению рН и щелочности среды. При добавлении к среде ионов кальция образуется осадок карбоната кальция.

Штамм Rhodococcus erythropolis HO-KS22, депонированный в ВКМ как Ac-2807D, способный к генерации непосредственно в нефтяном пласте нефтевытесняющего агента (биоПАВ) за счет использования углеводородов нефти, обладающий высокой уреазной активностью, что приводит к сильному подщелачиванию среды при использовании мочевины в качестве источника азота, подщелачивание среды инициирует осаждение карбонатных солей кальция и магния, что меняет профиль приемистости пласта и приводит к дополнительному вытеснению нефти из ранее непромытых областей нефтесодержащего матрикса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к биотехнологии. Микробный препарат содержит смесь предварительно высушенных до влажности не более 10% штаммов Rhodococcus erythropolis BKM Ас-2784D, Acinetobacter guillouiae B-3216D, Acinetobacter guillouiae B-3217D в равных объемах с содержанием каждого компонента не менее 1×107 KOE/г.

Группа изобретений относится к очистке грунтов, воды от нефти и нефтепродуктов с помощью биотехнологии. Предложены нефтеокисляющий биопрепарат, биосорбент на его основе и способ его приготовления.
Изобретение относится к биотехнологии, микробиологии. Предложен штамм Yarrowia lipolytica ARC 49, обладающий способностью к деструкции нефти и нефтепродуктов.
Изобретение относится к биотехнологии, микробиологии. Предложен штамм бактерий Arthrobacter psychrochitiniphilus ARC 42, обладающий способностью к деструкции нефти и нефтепродуктов и депонированный во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ Ac-2076.
Изобретение относится к области биотехнологии, микробиологии. Предложен штамм бактерий Marinomonas rhizoma ARC 45, обладающий способностью к деструкции нефти и нефтепродуктов, депонированный во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под регистрационным номером ВКПМ В-13091.
Изобретение относится к биотехнологии, микробиологии. Предложен штамм бактерий Pseudoalteromonas prydzensis ARC 46, обладающий способностью к деструкции нефти и нефтепродуктов.
Изобретение относится к биотехнологии, микробиологии. Предложен штамм Yarrowia lipolytica ARC 48, обладающий способностью к деструкции нефти и нефтепродуктов.
Изобретение относится к биотехнологии, микробиологии. Предложен штамм бактерий Psychrobacter cibarius ARC 35, обладающий способностью к деструкции нефти и нефтепродуктов.
Изобретение относится к биотехнологии, микробиологии. Предложен штамм бактерий Psychrobacter cryohalolentis ARC 36, обладающий способностью к деструкции нефти и нефтепродуктов.
Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен способ получения биомассы метанокисляющих бактерий.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение эффективности добычи высоковязкой нефти и снижение обводненности скважинной продукции.

Изобретение относится к сшивающим композициям, используемым при гидроразрыве подземного пласта для повышения добычи нефти. Описаны сшивающие композиции для водных растворов полимеров с гидроксильными функциональными группами.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам и способам для регулирования охвата нефтяных пластов заводнением и ограничения притока прорывного газа или попутно добываемой воды, и может найти применение при разработке нефтяных залежей, разрабатываемых с поддержанием пластового давления путем закачки воды или других агентов (газов и воздуха).
Настоящее изобретение относится к использованию частиц полиолефина со сверхвысокой молекулярной массой в качестве проппантов для обработки подземных пластов, а также к композициям, содержащим упомянутые частицы, и к способам гидравлического разрыва пласта, использующим упомянутые частицы.

Изобретение предназначено для извлечения обойденной, пленочной и капиллярно-удерживаемой нефтей. Технический результат - увеличение нефтеотдачи из высокоминерализованных пластов.

Настоящее изобретение относится к композициям и способам для увеличения отдачи сырой нефти из подземного углеводородсодержащего пласта. Предлагается композиция для увеличения отдачи сырой нефти из подземного углеводородсодержащего пласта, содержащая от около 98 до 99,999% мас.

Настоящее изобретение относится к частицам гидрогеля, включающим ингибитор газовых гидратов, и способу их применения в нефтедобыче. Гидрогелевый ингибитор газовых гидратов включает по меньшей мере одну частицу полимерного гидрогеля с содержанием гидрогеля от 50 до 100%, при этом содержимое гидрогеля включает ингибитор, выбранный из группы, состоящей из по меньшей мере одного термодинамического ингибитора гидратов, по меньшей мере одного кинетического ингибитора гидратов или их комбинации, при этом частицы полимерного гидрогеля имеют средний диаметр 10-2000 мкм.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - увеличение проницаемости карбонатного коллектора пласта, снижение вязкости нефти, снижение скорости реакции состава с карбонатной породой.

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и может применяться для выноса скопившейся капельной жидкости на забое в процессе эксплуатации или ремонта газовой скважины, эксплуатация которых осложнена наличием гидрато-ледяных пробок в стволе скважины, особенно в условиях аномально низких пластовых давлений.

Изобретение относится к окрашенным разжижаемым композициям и их применению для разработки подземных пластов при добыче нефти и газа. Окрашенная разжижающая композиция для применения во флюиде на водной основе для обработки пласта, содержащая по меньшей мере один органический пероксид, по меньшей мере, один органический краситель, не содержащий металл, выбранный из группы, включающей FD&C - Blue №1, FD&C Red №3, FD&C Red №40, FD&C Yellow №6, Purple Shade, Grape Shade, Blue Liquid, Purple Liquid и их комбинации, и, по меньшей мере, один спирт, выбранный из группы, включающей многоатомные спирты, гликоли, бутиловые спирты, триолы, моносахариды, дисахариды и их комбинации.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в методах повышения нефтеизвлечения с использованием бактериальных штаммов. Штамм Rhodococcus erythropolis HO-KS22, депонированный в ВКМ как Ac-2807D, способный к генерации непосредственно в нефтяном пласте нефтевытесняющего агента за счет использования углеводородов нефти, обладающий высокой уреазной активностью, что приводит к сильному подщелачиванию среды при использовании мочевины в качестве источника азота. Подщелачивание среды инициирует осаждение карбонатных солей кальция и магния, что меняет профиль приемистости пласта и приводит к дополнительному вытеснению нефти из ранее непромытых областей нефтесодержащего матрикса. Техническим результатом использования штамма Rhodococcus erythropolis HO-KS22 является улучшение извлечения нефти за счет образования биоПАВ непосредственно в зоне контакта с нефтью, что приводит к значительному снижению межфазного натяжения и уменьшению влияния капиллярных сил, удерживающих нефть в микропорах нефтесодержащей породы. Разложение мочевины приводит к осаждению карбонатов в промытых зонах пласта, изменению направления гидродинамических потоков и увеличению охвата залежи заводнением. В результате воздействия биоПАВ и увеличения рН пластовой воды повышается подвижность нефти и увеличивается степень ее извлечения из пласта. 2 табл.

Наверх