vi sinh vật giúp tăng sản lượng khai thác tại các giếng dầu

Đề Tài: Vi sinh vật giúp tăng sản lượng khai thác tại
các giếng dầu.
Giáo viên hướng dẫn:
Nhóm sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Xuân Quảng
2. Bằng
3. Tùng.
Một vài điều khái quát về MEOR

Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR) là
một công nghệ tận dụng ưu điểm của vi sinh vật
tồn tại trong các hố chứa dầu với mục đích cuối
cùng là tăng khả năng thu hồi dầu kẹt trong các
lỗ xốp,tăng lợi nhuận kinh tế . Công nghệ này
giúp tăng 2/3 lượng dầu thô còn sót lại trong
các giếng dầu khai thác. Giúp tăng tuổi thọ của
các giếng dầu. Nó có một vai trò quan trọng
trong việc giải quyết cuộc khủng hoảng năng
lượng sắp tới.

MEOR là 1 lĩnh vực đa ngành bao gồm :
địa chất , hóa học , vi sinh , kỹ thuật dầu khí
, kỹ thuật môi trường và kỹ thuật hóa học .

Các quy trình vi sinh vật tiến hành trong
MEOR có thể được phân loại theo các vấn
đề sản lượng dầu trong lĩnh vực này:

- Giai đoạn làm sạch bằng cách loại bỏ bùn
và các mảnh vụn chặn các ở ống dầu nơi
dầu chảy qua.


- Cải thiện dòng chảy của dầu từ khu vưc
thoát nước vào giếng khoan.
Lịch sử phát triển của MEOR

Năm 1926 khi Beckam đề xuất việc sử dụng
các vi sinh vật để tăng cường thu hồi dầu còn
sót lại trong các giếng dầu.

Kể từ đó đến năm 1970 có nhiều công trình
nghiên cứu được triển khai tại Mỹ, Liên Xô,
Hungary, Tiệp Khắc, Ba Lan và thu được
thành công nhất định.

Năm 1995 một cuộc khảo sát các dự án
MEOR ở Mỹ cho thấy 81% của các dự án
thành công giúp tăng sản lượng dầu, và đó
không phải là một trường hợp duy nhất.

Ngày nay, MEOR càng
được chú ý do giá dầu
tăng cao và nguồn tài
nguyên này ngày một cạn
kiệt dần. Kết quả là, một
số nước sẵn sàng sử dụng
MEOR ở một phần ba của
chương trình phục hồi
dầu của họ vào năm 2010.
Ưu điểm


Sư dụng vi khuẩn và các chất
dinh dưỡng có giá rẻ, dễ triển
khai.

Rất hấp dẫn về mặt kinh tế, có
thể tân dụng lượng dầu ở
những giếng dầu đã khai thác
trước khi ngừng hoạt động.

Tăng sản lượng dầu.

Cơ sở vật chất hiện có yêu cầu
sửa đổi nhỏ.

Dễ dàng ứng dụng.

Kinh phí thiết lập thấp

Cần ít kinh phí để nuôi các vi khuẩn để
sản xuất tác nhân MEOR.

Hiệu quả hơn các phương pháp EOR
khác khi áp dụng cho các hồ chứa dầu.

Sản phẩm được phân hủy sinh học bởi
các tế bào do đó có thể được coi là thân
thiên môi trường.
Nhược điểm

Các oxy sinh ra trong quá

trình MEOR hiếu khí có thể
oxh tác nhân chống ăn mòn
trên thiết bị đường ống dẫn
xuống giếng.

Cần lượng đường lớn làm
thức ăn cho vi sinh vật trong
giếng dầu.

Vi sinh vât ngoại sinh cần có
cơ sở nuôi trồng.

Điều kiện thuân lợi cho vi khuẩn:
lớp thấm lớn hơn 50 md; hồ chứa
nhiệt độ thấp hơn 80 (0 C), độ mặn
dưới 150 (g / L) và chiều sâu hồ
chứa nhỏ hơn 2400m.

Cần có một khung tiêu chuẩn để
đánh giá hoạt động của vi sinh vật,
ví dụ như chuyên ngành kỹ thuật lấy
mẫu lõi và lấy mẫu.
Cách phương pháp thu hồi dầu

Bio-surfactant Production(tạo ra chất hoạt
động bề măt)

Vi sinh vật sản xuất các chất có hoạt tính
bề mặt khi chúng phân hủy dầu. Bio-
surfactant hoạt động giống như chất tẩy

rửa, giúp dầu di chuyển tự do hơn khỏi đá
và các đường nứt.
Giảm độ nhớt của dầu

Dầu là một chất lỏng dày khá nhớt, có
nghĩa là nó rât nhơt khó chảy. Vi sinh vật
giúp phá vỡ các cấu trúc phân tử của dầu
thô, tạo ra chất lỏng và dễ dàngthu hồi dầu
kẹt.

Sản xuất khí carbon dioxide

Là một sản phẩm phụ của sự trao đổi
chất, vi sinh vật tạo ra khí carbon dioxide.
Theo thời gian, khí này tích tụ tạo ra áp suất
đẩy dầu lên trên mặt.

CO2 đươc sư dụng để thu hồi dầu ( đẩy dầu ra
khỏi khỏi các lỗ xốp).
Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level
Kết quả của phương pháp MEOR
45% dầu bị sót lại thu hồi băng
MERO( 377 tỉ thùng)!
•
T ăng sản xuât dầu: Điều này được thực
hiện bằng cách thay đổi các thuộc tính Điều

này được thực hiện bằng cách thay đổi các
thuộc tính chung của hệ thống dầu-nước-
khoáng sản, với mục đích tạo thuận lợi cho
dầu chảy qua các lỗ xốp . Trong một
phương như vậy, vi khuẩn hoạt động ảnh
hưởng đến tính lưu dộng của dòng chảy ( dộ
nhớt giảm) khả năng vân chuyển (giảm sưc
căng bề măt, tăng tính thấm)

Nâng câp : sự hoạt động của vi sinh vật
có thể thúc đẩy sự chuyển của các loại dầu
nặng sang những loại dầu nhẹ hơn. . Ngoài
ra, nó có thể thúc đẩy quá trình khử lưu
huỳnh cũng như loại bỏ kim loại nặng.

Hồ chứa dầu là môi trường
phức tạp có chứa sinh vật sống (
vi sinh vật ) và các yếu tố không
phải sinh vật( khoáng chất ) mà
tương tác với nhau trong một
mạng lưới biến dộng phức tạp
của các chất dinh dưỡng và các
thông số năng lượng khi hồ chứa
này là không đồng nhất, do đó,
sự đa dạng của hệ sinh thái có
chứa vi sinh vật cộng đồng đa
dạng, từ đó có thể tác dộng lên
hồ chứa, vận động dầu

Vi khuẩn sống trên thiết bị máy moc

có chất chuyển hóa , sản phẩm bài tiết
và các tế bào mới có thể tương tác với
nhau hoặc với môi trường, tác dộng
tích cực hay tiêu cực, tùy thuộc vào
mục đích mong muốn , ví dụ như trong
tăng cường thu hồi dầu(ERO), nghĩa là
các enzym, các chất cao phân tử ngoại
(EPS) và các tế bào có thể tham gia
như là chất xúc tác cũng như chất phản
ứng. sự phưc tạp dó làm tăng sự tương
tác và nahr hưởng dến môi trường,
diều dó đóng vai trò rất quan trọng bởi
ảnh hưởng đến chức năng tế bào,( di
truyền và khả năng sản xuất
Môi trường hồ chứa
Các giới hạn của môi trường
Psychrophile thich hơp nhiêt
do<25 độ c

Một số yếu tố dùng đồng thời ảnh
hưởng đến sự phát triển và hoạt
dộng của vi sinh vật Trong hồ
chứa dầu, giới hạn như môi
trường cho phép thành lập các
tiêu chí để đánh giá và so sánh sự
phù hợp dối các vi sinh vật phù
hợp với các môi trường nhât
dịnh . Ví dụ như nước muối dộ
mặn cao hơn so với nước biển ,
nhưng thấp hơn so với hồ muối ,

chịu áp lực 20 MPa và nhiệt độ lên
đến 80 ° C, trong hồ chứa dầu, là
trong giới hạn cho sự tồn tại của
vi sinh vật (MERO)
A. Nhiêt độ
Hyperthermophiles chịu dươc nhiệt dộ rất cao sống trên miên nui
lửa ổ biến hay suối nước nóng

Các enzym la chât xuc tác sinh học chịu
ảnh hưởng nhiều của nhiệt dộ, ở các diêu
kiên nhiêt dộ không phù sẽ ảnh hưởng dến
hoạt tính của enzym , ví dụ như vi khuẩn
psychrophiles (<25 ° C), mesophiles (25-45 °
C) thermophiles (45-60 °C) va
hyperthermophiles (60-121 °C) môi loại vi
sinh vât chỉ phát triển tối ưu o 1 diều kiên
nhât dịnh diều này ảnh hưởng dến mục
dich sư dụng trong các quá trình và môi
trương của
B. Áp suất
Tác dộng trưc tiếp Tác dộng gián tiếp

Những ảnh hưởng của áp lực ảnh hưởng
tăng trưởng của vi sinh vật dưới sâu đại
dương các nghiên cứu bởi ZoBell và
Johson năm 1949.Họ gọi là barophilic cho
những vi khuẩn có tốc độ tăng trưởng
bằng cách tăng áp lực. phân loại loại vi
sinh vật được dựa trên trong khi tăng
trưởng bị ức chế vi sinh vật ở điều kiện

tiêu chuẩn (piezophiles) hoặc trên 40
MPa (piezotolerants). Từ một điểm phân
tử của xem, các ý kiến của Daniel cho
thấy rằng ở áp suất cao các DNA xoắn
kép trở nên dày đặc hơn, và do đó cả biểu
hiện gen và tổng hợp protein bị ảnh
hưởng.

Tăng áp suất khí làm tăng độ hòa
tan , và điều này có thể ảnh
hưởng đến khả năng oxy hóa khử
các khí tham gia chẳng hạn như
hydro hoặc CO 2 .
C. Môi trường PH

Mật dộ diện tich măt(Surface charge) .

Độ dày màng có thể ảnh hương bởi pH do tác dông lên ion điện hóa
( trên các chuối protein )của màng tế bào nhúng vào . Việc thay dổi các
vùng ion làm cho nó có thể tương tác với các hạt khoáng sản và ảnh hưởng
đến chuyển động của các tế bào trong các lố xốp .

Protein tế dóng vai trò cơ bản trong việc vận chuyển hóa chất qua màng tế
bào. Chức năng của chúng phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái ion hóa của
protein , do dó chiụ ảnh hưởng mạnh bởi pH.

Trong cả hai trường hợp dều có thể xảy ra trông môt trường vi sinh vật co
lập phưc tạp , cho dến nay thi sự hiểu biết về sự ảnh hửng của pH vẫn chưa
đầy đủ…
D. Khả năng oxh


Khả năng oxy hóa (Eh, được đo bằng vôn), cũng như trong bất kỳ hệ
thống phản ứng, đông học và nhiêt dộng học của quá trình hô hấp kỵ khí,
diễn ra trong môi trường thiếu oxy.

Sinh vật nhân sơ (hay sinh vật tiền nhân hoặc sinh vật nhân nguyên thủy
(Prokaryote) ) hô hấp kỵ khí. Việc vận chuyển điện tử diễn ra qua màng tế
bào (sinh vật nhân sơ thiếu ty thể). Các electron được chuyển giao từ
electron cho đến electron nhận (NO3, SO4, MnO4, vv.).

Ion Na được phân cấp nhiều hơn thuận lợi hơn so với ion SO4. Điều này
cho tăng cừng thu hồi dầu(ERO) băng vi khẩn kỵ H2S xuất phát từ SO4
giảm. Trong quá trình này, các tác động của giảm nitrat trên wettability ,
độ nhớt, độ thấm, sinh khối và quá trình tạo biopolymer vẫn chưa được
biết.
E.Thành phần điện ly

Nồng độ chất điện ly và các yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến sinh
lý của tế bào. Có thể làm giảm hoạt động điện-nhiệt-động lực học
(aw), áp suất hơi và xuc tác nước.

Lực điên từ thúc đẩy một gradient ion qua màng tế bào và do đó
cung cấp một lực mạnh mẽ cho phép nước vào hoặc ra khỏi tế bào.
Trong môi trường tự nhiên, hầu hết các vi khuẩn có khả năng sống ở
aw dưới 0,95. Tuy nhiên, một số vi khuẩn từ môi trường nhiều
NaCl(hypersaline) như Pseudomonas (vi khuẩn que) và Halococcus
phát triển mạnh tại aw thấp hơn, là các loài ứng dụng cho các nghiên
cứu MEOR.
Cơ chế MEOR
1. Hiệu ứng có lơi: Phân hủy sinh học của các phân tử lớn làm giảm độ nhớt, giảm sức

căng bề mặt; sản xuất khí đốt cung cấp thêm áp lực động lực; chất chuyển hóa vi sinh vật
hoặc các vi sinh vật có thể làm giảm tính thấm của đường dẫn kích hoạt của dòng thứ
cấp.H
2. Hiệu ứng có hại. Sinh học sản xuất hydro sunfua, tạo môi trường acid , gây ra sự ăn
mòn của đường ống và máy móc , sư tiêu thụ hydrocarbon do vi khuẩn gây ra làm giảm
sản xuất hóa chất mong muốn.
3. Vừa có lơi vưa hại tùy vào trường hợp:
.
Tiêu cực :chất chuyển hóa vi sinh vật hoặc các vi sinh vật có thể làm giảm tính thấm của
kích hoạt của các đường dẫn dòng chảy trung : sinh khối (sinh học làm tắc nghẽn), khoáng
chất (hóa chất làm tắc nghẽn) hay những hạt lơ lửng khác (vật lý tắc nghẽn).
.
Tích cực :ví khuần phát tốt trong môi trừng chứa nhiều chât nhờn, chất ngoại bào tức là
cao phân tử (EPS) làm tăng tính thấm của các mao dấn dẫn đến tăng hiệu quả thu hồi.
Sự phát triển của MEOR

Thay đổi tính chất của một hồ chúa dầu bằng phương
pháp MEOR có thể sử dụng nhiều cách khác nhau.Kích
thích vi sinh vật phát triển ta có thể dùng phương pháp
hóa học là thêm ion NO3; dễ dàng lên men đường hóa học,
vitamin hoặc chất bề mặt .Ngoài ra, MEOR được nhân lên
bằng cách tiêm vi khuẩn ngoại sinh,nó có thể thích nghi với
điều kiện hồ chứa dầu khắc nghiêt và có khả năng sản xuất
MEOR như mong muốn.(Bảng 1).

Bảng 1 Có thể ứng dụng các sản phẩm và các chất được
sản xuất bởi vi sinh vật MEOR.
Mô hình


Rất nhiều cổ gắng về mô hình MEOR
đã được đề xuất ra nhưng cho đến nay
nó vẫn không rõ ràng về kết quả lý
thuyết. Phát triển các mô hình toán
học cho MEOR là rất khó khăn khicác
yếu tố như vật lý, hóa học và sinh học
đều phải được xem xét kỹ lưỡng.

Hiện nay các mô hình MEOR phù
hợp với luât môi trường,được luật
pháp bảo vệ , cân bằng động, phân
tích về lý thuyết lọc và thỏa mãn các
thử nghiệm vật lý,các mô hình như vậy
cho đến nay đơn giản và nó được phát
triển dựa trên:

Luật pháp bảo vệ, phát triển từ tế bào, giữ động học sinh khối, và sinh khối trong dầu.Mục đích chính
là để dự đoán và duy trì độ xốp như là một hàm của khoảng cách và thời gian.

Mô hình lọc để thể hiện sự vận chuyển vi khuẩn qua các lỗ rỗng và độ thấm liên quan với tỷ lệ thâm
nhập của vi khuẩn bằng cách áp dụng pháp luật của Darcy.

Động hóa học là nền tảng cho sự hình thành bioproduct.Ví dụ, cùng phương trình vi phân parabol phi
tuyến: thêm phương trình đặc trưng cho tốc độ khuếch tán của vi khuẩn và tốc độ đi qua lớp xốp trung
bình, cân bằng phương trình vi phân thể hiện sự vận chuyển chất dinh dưỡng, bao gồm các ảnh hưởng
của hấp phụ, và giả định của các vi khuẩn phát triển về mặt động học dựa trên phương trình Monod.

Phương trình Monod được sử dụng trong mô hình phần mềm,tuy vẫn có nhiều mặt hạn chế nhưng
cũng đã hình thành được cơ sở đặc tính động lực của sự phát triển của vi khuẩn. . Áp dụng quy luật
chuyển động của các vi sinh vật thu được kết quả chúng chuyển động tuyến tính. Và việc áp dụng quy

luật chuyển động tổng howpjanhr hưởng đến kết quả của quá trình xúc tác enzyme trong phương trình
Michaelis-Menten , từ đó Monod được lấy cảm hứng.Điều này gây ra nhiều khó khăn cho sản xuất
biosurfactant tại chỗ bởi vì thực nghiệm cho thấy rằng kiểm soát tốc độ tăng trưởng là cần thiết và cụ
thể qua các thông số tốc độ,giơi hạn của phản ứng xúc tác enzyme.

Đưa ra các mô hình bỏ qua ecophysiology của microcosms toàn bộ vi sinh vật ở
điều kiện hồ chứa dầu.Vi sinh vật là một loại chất xúc tác có hoạt động (sinh lý)
phụ thuộc vào sự tương lẫn nhau với các vi sinh vật khác và môi trường (sinh
thái).Trong tự nhiên, thành phần vô cơ và hữu cơ tương tác với nhau trong một
mạng lưới phức tạp các chất dinh dưỡng và năng lượng.Một số vi khuẩn tạo ra
trùng hợp chất ngoại bào và do đó tương tác của nó trong mạng lưới cần phải xem
xét cả hai chế độ làm việc của EPS và các vi sinh vật,do kiến thức hạn hẹp
nênmục tiêu tối đa hóa năng suất và giảm thiểu chi phí vẫn không hiệu quả.

Thực tế các mô hình cho MEOR tại các điều kiện của các hồ chứa dầu bị thiếu
hụt, và các bản báo cáo về mô hình cơ bản đã được khắc phục bằng cách xem xét
các mô hình làm tắc nghẽn các lỗ thoát của vi khuẩn hoặc các màng sinh học,
nhưng các mô hình như vậy cũng là chưa đạt được đến mô hình hai chiều . Việc
sử dụng các mô hình như vậy trong mô hình ba chiều đã không được chứng
minh.Điều là không chắc chắn nếu họ có thể được kết hợp với các phần mềm phổ
biến mô phỏng giếng dầu.Như vậy, một tầm nhìn về lĩnh vực cần có một mô
phỏng có khả năng dự đoán tăng trưởng của vi khuẩn và vận chuyển thông qua
mạng lưới xốp và trong sản xuất tại chỗ của các đại lý MEOR.
Nguyên nhân thất bại

Thiếu một cái nhìn tổng thể để đánh giá về mặt kinh tế khi áp dụng và thực hiện các
MEOR.

Không có nghiên cứu nào công bố bao gồm đặc điểm hồ chứa; sinh hóa và sinh lý đặc
điểm của vi sinh vật; cơ chế kiểm soát và quá trình thực hiện tính đến lợi ích kinh tế.


Các ecophysiology của các cộng đồng vi sinh vật phát triển mạnh ở các hồ chứa dầu
phần lớn chưa được khám phá.Do đó, có một đánh giá quan trọng về cơ chế vật lý và
sinh hóa kiểm soát phản ứng vi sinh vật.

Thiếu hiểu biết định lượng hoạt động của vi sinh vật và sự hiểu biết nghèo nàn về tương
tác giữa vô cơ và các yếu tố hữu cơ.Các thí nghiệm dựa trên khám phá vốn có nảy sinh
vấn đề bởi vì các cộng đồng vi sinh vật tương tác với các khoáng chất, các chất cao
phân tử ngoại bào và hóa lý khác và các yếu tố sinh học trong môi trường.

Các kỹ sư hồ chứa chưa đi sâu tìm hiểu của về các vi sinh vật,địa chất, kinh tế và các
nhà khai thác chủ hồ chứa ,dữ liệu thích hợp chưa đầy đủ.

Về mặt kinh tế của MEOR còn đánh giá không đúng,cần tính đến kỹ thuật, chi phí,
hậu cần, và khả năng phục hồi dầu.

Trong một chu trình sản xuất không chỉ rõ tác động môi trường.

Chưa đi sâu tìm hiểu mối quan hệ định lượng giữa các hoạt động vi sinh vật, đặc
điểm và điều kiện vận hành hồ chứa

Nảy sinh mâu thuẫn trongquá trình hoạt động; hệ số thu hồi dầu cuối cùng không
cao, sự không nhất trí về tiêu chí cuộc họp thiết kế kỹ thuật theo quy trình vi sinh; và e
sợ một vấn đề phát sinh quá trình liên quan đến vi khuẩn sống.

Thiếu những thí nghiệm kiểm soát nghiêm ngặt, quan sát điều kiện hồ chứa dầu có
thể có tác động qua biểu hiện gen và hình thành protein.

Động học mô tả đặc điểm của vi khuẩn quan tâm là chưa biết.


Thiếu mô hình cấu trúc toán học để miêu tả tốt hơn MEOR.

Thiếu hiểu biết về cơ chế thu hồi dầu nhờ vi sinh vật và mô hình toán học để dự đoán
hành vi thiếu vi sinh vật trong hồ chứa khác nhau .

Bề mặt: phân huỷ sinh học, hiệu quả bị ảnh hưởng bởi độ pH, nhiệt độ và nồng độ
muối, hấp thụ vào bề mặt đá.

Kinh tế không khả thi giải pháp như việc sử dụng của các enzym và vi sinh vật nuôi.
Hướng khắc phục

Kiểm soát hoạt động của vi sinh vật bản địa.

Giảm thiểu các hoạt động phụ không mong muốn do quá trình oxi hóa khử cạnh tranh
như giảm sulphate,.

Nước ngập, trong đó giai đoạn nước liên tục cho phép sự giới thiệu của MEOR.

Cải tiến dẩn đến chi phí cho MEOR thấp hơn là sự lựa chọn tốt nhất.

Biến đổi di truyền vi sinh vật MEOR có thể tồn tại, phát triển và sản xuất các chất chuyển
hóa làm cho chi phí của các chất dinh dưỡng rẻ hơn.

Áp dụng các extremophile: halophiles, barophiles, và ưa nhiệt.

Mạng lưới thần kinh nhân tạo mô hình để mô tả trong các quá trình sản sinh MEOR.

Cạnh tranh của các vi sinh vật ngoại sinh với hệ thực vật bản địa nhỏ, không có sự hiểu
biết về hoạt động của vi khuẩn.
Tài liệu tham khảo

Wikipedia.org

Thanks you very much!
Goodluck!