استخراج نفت به کمک باکتری

بررسی‌های کارشناسی انجام شده در زمینه روش‌های ازدیاد برداشت از میادین نفتی نشان داده است میکروب‌هایی که در چاه‌های نفتی حضور دارند می‌توانند نقش موثری در احیای میادین نفتی داشته باشند.

در حقیقت می‌توان گفت استفاده از میکروب‌های به اصطلاح خورنده نفت پایان عمر میادین نفتی را به تاخیر می‌اندازد. ایده استفاده از میکروب‌ها برای افزایش برداشت از میادین نفتی یکی از موضوعات جدید مطرح شده در حوزه انرژی است که مورد توجه محققان پژوهشکده محیط زیست و بیوتکنولوژی صنعت نفت قرار گرفته است.

از این‌رو به‌عنوان یکی از گام‌های اولیه، شناسایی فلور میکروبی یا به عبارتی جمعیت میکروبی ساکن در صد مخزن نفتی با هدف اجرای پروژه ازدیاد برداشت به روش میکروبی در این پژوهشکده آغاز شد.

در طبیعت چاه‌های نفتی‌ای وجود دارد که ممکن است به علت تزریق آب یا به اصطلاح غرقاب شدن امکان استفاده از آنها وجود نداشته باشد.

علاوه بر این رسوب ترکیبات آلی و معدنی پس از استخراج اولیه و ثانویه محدودیت‌هایی را در برداشت از چاه‌های نفتی ایجاد می‌کند.

این در حالی است که پس از برداشت اولیه و ثانویه همچنان قسمت اعظمی از نفت که 80 درصد موجودی چاه‌ها را تشکیل می‌دهد در چاه‌ها باقی می‌ماند.

از این‌رو لازم است از روش‌های مختلفی برای استخراج نفت باقیمانده در این چاه‌ها استفاده شود که ازدیاد برداشت میکروبی یا MEOR از جمله روش‌های مورد توجه برای افزایش ضریب برداشت مخازن نفتی است.

در حال حاضر در بسیاری از کشورهای آمریکای شمالی از این روش در مخازن کم‌عمق استفاده می‌شود، اما با توجه به این‌که مخازن کشور ما ویژگی‌های خاصی دارد، استفاده از این روش در کشور ما در شرایط فعلی در محدوده مرزهای دانش است و برای رسیدن به مراحل اجرایی راهی طولانی پیش‌رو دارد.

دکتر ابراهیم علایی رییس پژوهشکده محیط زیست و بیوتکنولوژی پژوهشگاه صنعت نفت با اشاره به مراحل اولیه اجرایی شدن این پروژه در کشور می‌گوید: یکی از شرط‌های لازم و اساسی برای اجرایی شدن این طرح، شناسایی شرایط و ویژگی‌های مخازن نفتی است. در کشور ما شرایط مخازن نفتی با توجه به میزان دما و شوری در مقایسه با دیگر کشورها متفاوت است. از این‌رو لازم است شرایط هر مخزن به تنهایی مورد بررسی قرار گیرد تا از امکان استفاده از روش میکروبی در این مخازن اطمینان لازم به دست آید.

به گفته علایی، یکی از مهم‌ترین مزیت‌های ازدیاد برداشت میکروبی ارزانقیمت بودن این روش است. علاوه بر این روش میکروبی در مقایسه با دیگر روش‌ها ساده‌تر است و به راحتی می‌توان با استفاده از تاسیسات موجود در سر چاه‌ها این روش را عملی کرد البته باید توجه داشت زنده بودن میکروب‌ها می‌تواند محدودیت‌هایی را به همراه داشته باشد.

در واقع میکروب‌ها به دلیل ماهیت زنده بودنشان گاهی رفتارهای پیچیده و غیرقابل پیش‌بینی از خود بروز می‌دهند که می‌تواند نتیجه کار را تحت تاثیر خود قرار دهد. در حال حاضر از روش‌های دیگری مانند تزریق آب و گاز برای ازدیاد برداشت استفاده می‌شود، اما به نظر می‌رسد روش میکروبی در عمل از کارایی بهتری برخوردار است.

اساس زیست فناوری نفت بر پایه میکروارگانیسم‌ها بنا نهاده شده است. بعضی از میکروب‌های موجود در چاه‌های نفتی فعالیت مثبت دارند و می‌توانیم از ویژگی‌ها و صفات مثبت این میکروب‌ها برای تعریف شرایط عملیاتی استفاده کنیم.

یعنی براساس توانمندی‌های مثبت و شاخص میکروارگانیسم‌ها در بیوتکنولوژی نفت فرآیندهای جدیدی ایجاد می‌شود.

گروه دیگر، میکروارگانیسم‌های مزاحم هستند که در تقابل با فعالیت‌های انسانی فعالیت می‌کنند. در این شرایط ضروری است فعالیت مضر این گروه از میکروارگانیسم‌ها تحت کنترل قرار گیرد.

به گفته دکتر قاسمعلی محبی رییس گروه بیوتکنولوژی این پژوهشکده، در دهه 80 اصلا تصور نمی‌شد فعالیت میکروب‌ها بتواند در صنعت نفت موثر باشد، اما نتیجه تحقیقات انجام شده نشان می‌دهد میکروارگانیسم‌ها از ارکان مهم و باارزش پروژه‌های بیوتکنولوژی نفت به شمار می‌آید و نگهداری از آنها به منظور ادامه تحقیقات و استفاده کاربردی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است.

محبی در ادامه با اشاره به این‌که در بسیاری از کشورها ایجاد بانک میکروبی نفت مورد توجه قرار گرفته، می‌گوید: در بسیاری از مراکز تحقیقاتی با صرف هزینه و زمان زیاد، میکروارگانیسم‌های مفیدی را از طبیعت جدا می‌کنند که در بسیاری از زمینه‌های تحقیقاتی و اجرایی ازجمله ازدیاد برداشت میکروبی حائز اهمیت است.

دکتر بهنام راسخ رییس بانک ذخایر زیستی پژوهشکده صنعت نفت، با اشاره به اهمیت شناسایی فلور میکروبی یا جمعیت میکروبی ساکن مخازن نفتی در اجرایی شدن طرح ازدیاد برداشت یادآور می‌شود: تهیه شناسنامه میکروبی مخازن نفتی از ضروریاتی است که در کشور ما مغفول مانده است. تنها یک درصد از میکروارگانیسم‌ها با روش‌های معمول قابل کشت است بنابراین میکروارگانیسم‌ها همچون گنج پنهانی هستند که باید در کوتاه‌ترین زمان ممکن شناسنامه این موجودات با هدف بومی‌سازی روش ازدیاد برداشت میکروبی در کشور انجام شود.

ازدیاد برداشت میکروبی روشی است که در آن به کمک میکروب‌های اختصاصی و شاخص، میزان نفت استخراجی از چاه‌ها و مخازن نفتی افزایش می‌یابد.

به گفته دکتر محمود شوندی مسوول طرح تزریق میکروبی ازدیاد برداشت، روش میکروبی، پس از روش‌های اولیه و ثانویه در ازدیاد برداشت از آن استفاده می‌شود.

پس از مراحل اکتشاف و حفر چاه 30 درصد نفت موجود در مخزن با فشار از چاه خارج می‌شود، اما 70 درصد آن در مخزن باقی می‌ماند که برای خارج کردن آن باید از روش‌های ازدیاد برداشت استفاده شود. در روش ثانویه از تزریق گاز یا پلیمر سولفکنانت، بخشی از نفت موجود در مخزن استخراج می‌شود. این در حالی است که حتی پس از این نیز هنوز بخش زیادی از نفت در لایه‌های مخزن و در حالت به دام افتاده، باقی می‌ماند.

در اینجا میکروارگانیسم‌ها می‌توانند نفت به دام افتاده را از مخزن خارج کنند. در این روش آب و مواد غذایی مورد نیاز برای فعالیت میکروارگانیسم‌ها به داخل مخزن تزریق می‌شود و در نتیجه فعالیت میکروارگانیسم‌ها، ترکیبات بیوشیمیایی در مخزن آزاد می‌شود که به ایجاد فشار مثبت و خروج نفت باقیمانده در مخزن منجر خواهد شد.

در بعضی موارد هنوز برای استخراج نفت باقیمانده از روش ازدیاد برداشت ثانویه استفاده نشده، اما چون این مخازن قدیمی هستند و عمر زیادی دارند باید از روش ازدیاد برداشت میکروبی کمک گرفت.

شوندی در ادامه با اشاره به این‌که در کشور ما با توجه به دمای بالای مخازن و عمق زیاد آنها به‌عنوان عوامل محدودکننده، این طرح در مرحله آزمایشگاهی است، می‌گوید: ضروری است در این زمینه تحقیقات لازم انجام شود تا این روش را بتوان عملا مورد بهره‌برداری قرار داد. میکروارگانیسم‌ها در نتیجه اکسیداسیون نفت، اسید چربی در مخزن تولید می‌کنند که موجب کاهش گرانروی نفت می‌شود. علاوه بر این تولید مقادیر قابل توجهی گاز دی‌اکسید کربن نیز می‌تواند شبیه مکانیسمی مانند تزریق گاز در مخزن به افزایش فشار و خروج نفت از مخازن منجر شود. میکروب‌ها با ایجاد بیومس یا زیست توده بین سنگ و نفت موجود در مخزن، جابه‌جایی نفت به دام افتاده را تسهیل می‌کنند.