اشاره:
آن‌چه كه در پي مي‌آيد، ويرايش نخست مقاله‌ي « آشنايي با روش‌هاي ازدياد برداشت به‌وسيله ميكروب‌ها(MEOR) » از مجموعه‌ي متون آموزشي مفاهيم مهندسي نفت، ويژه‌ي خبرنگاران سياستي و سياست‌پژوهان بخش بالادستي نفت و اقتصاد انرژي است كه در سرويس مسائل راهبردي دفتر مطالعات خبرگزاري دانشجويان ايران، تدوين شده است.
از آن جا كه بيشتر مخازن كشور در نيمه دوم عمر خود به‌سر مي‌برند و هر چه از عمر مخزن مي‌گذرد برداشت از آن دشوار‌تر مي‌شود بايد با روش‌هاي خاصي با توجه به شرايط مخزن، برداشت از آن را بهتر و بيشتر كرد، البته اين نكته را نبايد فراموش كرد كه در روش‌هاي ازدياد برداشت بايد از ميان روش‌هاي مختلف بهترين آن را از لحاظ عملي و اقتصادي انتخاب كرد. در اين مقاله سعي شده روش‌هاي ازدياد برداشت به وسيله تزريق ميكروب‌ها، مزيت‌ها، معايب و كاربرد آن توضيح داده شود .

 مطالعات اوليه در مورد به كارگيري روش‌هاي ميكروبي در ازدياد برداشت از مخازن از حدود سال 1926 آغاز گرديده و تاكنون مطالعات بسياري پيرامون استفاده از اين روش‌ها در كشورهاي مختلف از جمله آمريكا، روسيه، چين، اندونزي، امارات متحده و عربستان صورت گرفته و نتايج رضايت بخشي نيز حاصل شده است. به طور مثال مطالعات انجام گرفته در عربستان بيانگر اين مطلب است كه با استفاده از اين روش‌ها مي‌توان تا 30% نفت باقيمانده در شرايط مخزن را برداشت نمود.

مهمترين وجه تمايز روش ميكروبي در مقايسه با ساير روش‌هاي ازدياد برداشت استفاده ازيك موجود زنده به عنوان مهترين عامل اين فرآيند مي‌باشد كه اين مطلب موجب محدوديت‌هايي در استفاده از اين روش مي‌گردد. براي اين منظور ابتدا بايد ميكروبي كه قدرت سازگاري با شرايط دما و فشار، ميزان شوري آب، مقدار گوگرد و ساير تركيبات مضر موجود در مخزن را داشته باشد، يافته و ضمن بررسي مكانيزم‌ عملكرد آن در مخزن، شرايط را براي رشد و ادامه حيات آن فراهم نمود.

در ايران با توجه به وجود مراكز فعال در امر بيوتكنولوژي زمينه مناسبي براي استفاده از اين تكنولوژي وجود دارد. بعلاوه از آنجايي كه بهترين گزينه‌ها در انتخاب ميكروب، استفاده از ميكروب‌هاي موجود درخود مخزن است نيازي به وارد كردن ميكروب از خارج از كشور وجود ندارد و تنها لازم است كه مطالعات جامعي پيرامون نوع و عملكرد ميكروب‌هاي موجود در مخازن كشور انجام گيرد. در اين مقاله ضمن معرفي MEORدر مورد انتقال تكنولوژي آن نيز پيشنهاداتي داده شده است.

توصيه مي‌شود خوانندگان گرامي قبل از مطالعه اين مقاله، شماره‌هاي 18,14,9 و 24را از مجموعه مقالات آشنايي با مفاهيم مهندسي نفت را مطالعه كنند .
سرويس مسائل راهبردي ايران rahbord.isna@gmail.com آمادگي بررسي دقيق‌تر نياز‌هاي خبرنگاران و سياست‌ پژوهان محترم و انعكاس ديدگاه‌هاي كارشناسان و متخصصان گرامي مهندسي نفت را درباره‌ي مجموعه‌ي اين مقالات دارد.

افزايش برداشت نفت بوسيله ميكروب‌ها (MEOR)

مقدمه:
توليد نفت از يك مخزن نفتي طي سه مرحله صورت مي‌گيرد، در مرحله اول نفت با استفاده از فشار داخل مخزن توليد مي‌شود. به تدريج و با گذشت زمان و توليد از مخزن از ميزان فشار مخزن كاسته شده و پيرو آن توليد نفت مخزن نيز رو به كاهش خواهد گذاشت. به اين ترتيب مخزن به مرحله دوم توليد خود وارد مي شود در اين مرحله براي حفظ توليد از مخزن بايد از فرآيندهاي افزايش يا حفظ فشار استفاده نمود. مهمترين روش‌هايي كه در اين مرحله به كار گرفته مي‌شود، روش‌هاي تزريق آب، تزريق گاز و تزريق دوره‌اي بخار آن مي‌باشد. در پايان مرحله دوم نيز توليد نفت مخزن، هنوز حجم زيادي از نفت در مخزن باقي مانده است كه روش‌هاي متنوعي براي توليد آن استفاده مي‌گردد. اين مرحله از تولد مرحله سوم توليد نفت مي‌باشد، در اين مرحله از روش‌هاي مختلف، همچون تزريق گازهايي مانند دي‌اكسيد كربن و ازت‌، تزريق مواد شيميايي، روش‌هاي حرارتي، روش‌هاي ميكروبي و ... استفاده مي‌شود.

به طور كلي روش‌هاي توليد نفت در مرحله دوم و سوم فرآيند ازدياد برداشت مي‌نامند. به علت باقي ماندن حدود سي‌ الي هفتاد درصد نفت در مخازن، بعد از به كارگيري روش‌هاي داخلي اوليه و ثانويه برداشت نفت، گران بودن هزينه‌هاي تزريق مواد شيميايي و گاز، افزايش هزينه‌هاي اكتشاف و گسترش حدود و مرزهاي ميدان‌هاي نفتي، تاكيد زيادي روي شناخت و بكارگيري روش‌هاي جديد برداشت نفت شده است. از اين رو طي سال‌هاي اخير كوشش‌هاي فراواني در جهت پيدا كردن روش‌هاي مناسب تر و موثر‌تر صورت گرفته است كه از ميان آنها مي‌توان به روش افزايش برداشت نفت به كمك ميكروب‌ها MEOR اشاره كرد.

ازدياد برداشت بوسيله ميكروب‌ها (Microbial Enhance Oil Recovery):
ازدياد برداشت بوسيله ميكروب‌ها MEOR به همه تكنيك‌هاي ازدياد برداشت كه در آنها به نوعي از ميكروارگانيسم‌ها يا توليدات آنها استفاده مي‌شود، اطلاق مي‌گردد. پيشرفته‌هاي اخير در شناخت و غربال‌گري ميكروارگانيسم‌ها و نيز توليد انبوه آنها، روش MEOR را به عنوان جايگزيني مناسب براي بسياري از روش‌هاي مرسوم ازدياد برداشت معرفي كرده است. بعلاوه مزيت‌هايي مانند هزينه‌هاي كمتر از اين روش‌ به نسبت ساير روش‌ها، وجود كاركردهاي متفاوت اين فناوري‌ در مخزن و كمك به حفاظت از محيط زيست از عوامل توجه به اين تكنولوژي مي‌باشد. در ادامه ضمن ارائه تاريخچه‌اي مختصر از اين روش به برخي كاربردها و محدوديت‌هاي به كارگيري آن اشاره خواهد شد.

 تاريخچه روش ازدياد برداشت بوسيله ميكروب‌ها MEOR
بررسي‌هاي اوليه بكارگيري روش‌هاي ميكروبي در توليد نفت به سال 1926 بر مي‌گردد. در اين سال بكمن (Bekman) دريافت كه به وجود اصطكاك و جاذبه بين سنگ و نفت بخش زيادي از نفت بعد از توقف توليد چاه در مخزن باقي مي‌ماند، و ايده استفاده از ميكروارگانيسم‌ها براي كاهش وسيكوزيته نفت باقي مانده را مطرح نمود. علي‌رغم وجود سابقه هفتاد ساله از اين ايده، استفاده از آن در صنايع نفت، به دليل عدم وجود سازوكار مناسب براي انتقال اين تكنولوژي به صنعت، به دهه‌هاي اخير بر مي‌گردد.
در ابتداي سال 1990، Brown نتايجي روي مقياس وسيع و كاربرد ميداني روش MEOR روي 146 چاه گزارش نمود و در واقع اين طرح، اولين طرح MEOR بوده كه در مقياس وسيع و در سطح تجاري بكار گرفته شده است. در سال 1992 استفاده از روش MEOR در ميدان‌هاي نفتي Romashkinskye موجب افزايش 15 تا 45% در كل توليد نفت شده است. در سال‌هاي اخير نتايج بسيار خوبي از بكارگيري اين روش در ميادين نفتي چندين كشور گزارش شده است، به طور مثال استفاده از اين روش در مخازن دلتاييك اوكلاهاما در آمريكا موجب تغيير تراوايي مخزن و افزايش برداشت از 69000 بشكه به حدود 400000 تا 600000بشكه گرديده است. به كارگيري اين روش در ميادين نفتي در اندونزي نيز موجب افزايش برداشت نفت ازاين ميادين گرديده است. همچنين مطالعات متخصصين عربستان نشان داده است كه با استفاده از اين روش در مخازن اين كشور مي‌توان 30 درصد نفت باقي مانده در مخزن را توليد نمود.

نقش ميكروارگانيسم در ازدياد برداشت از مخازن:
ميكروارگانيسم به روش‌هاي مستقيم يا غير مستقيم مي‌توانند موجب افزايش برداشت نفت گردند اين روش‌ها عبارتند از:
1- توليد گاز: گازهاي حاصل از متابوليسم ميكروب‌ها در مخزن شامل آمونياك، متان، نيتروژن و دي اكسيد كربن مي‌تواند موجب افزايش فشار مخزن و كاهش وسكوزيته نفت گردد.
2- توليد اسيد: اسيد توليدي توسط برخي ميكروارگانيسم‌ها موجب حل شدن سنگ مخزن و در نتيجه افزايش تراوايي مخزن گردد.
3- بستن شكاف‌ها: باكتري‌ها با توليد فيلم و بستن شكافها و كانال‌هاي بزرگ موجب مهاجرت آن به منافذ ريزتر شده و در نتيجه خروج نفت از اين منافذ و افزايش برداشت خواهد شد.
4- شكست مولكول‌هاي بزرگ: برخي از باكتري‌ها از خود هيدروكربن براي تغذيه استفاده مي‌كنند كه اين امر موجب سبك شدن نفت و كاهش گرنروي آن و در نتيجه افزايش برداشت خواهند شد.
5- تغيير ترشوندگي سنگ: طبق تعريف ترشوندگي تمايل يك سيال براي پخش شدن يا چسبيدن به سطح جامد مي‌باشد. باكتري‌ها با توليد مواد فعال سطحي موجب تغيير ترشوندگي مي‌گردند.

مزايا و محدوديت‌هاي استفاده از روش MEOR:
روش MEOR نيز مانند ساير روش‌هاي ازدياد برداشت داراي مزايا و محدوديت‌هايي است كه در ادامه به برخي از مزايا و محدوديت‌هاي اين روش اشاره مي‌شود.

مزاياي روش MEOR:
1- كاربرد روش MEOR در مقايسه با ساير روش‌هاي نظير تزريق گاز ساده‌تر بوده و با استفاده از تجهيزات به كار گرفته شده در عمليات سيلابزني قابل انجام است.
2- هزينه‌هاي تزريق ميكروب به مخازن معمولا پايين است و همچنين استفاده از اين روش نياز به صرف انرژي زيادي ندارد.
3- از آنجايي كه بهترين انتخاب براي تزريق ميكروب به يك مخزن خاص، ميكروبي است كه از خود مخزن حاصل شده باشد، با شناسايي دقيق و مطالعه ميكروارگانيسم‌هاي موجود در مخزن مي‌توان بهترين ميكروب‌ براي انجام عمليات ازدياد برداشت را انتخاب نموده، به اين ترتيب نيازي به ورودي ميكروب از خارج وجود ندارد.
4- فرآيند MEOR به راحتي قابل كنترل است و مي‌توان با كنترل شرايط زيست ميكروب عمليات را به صورت دلخواه پيش‌برد.
5- روش ميكروبي در مخازن ماسه سنگي و مخازن آهكي قابل استفاده است. البته بيشتر مطالعات صورت گرفته در دنيا بر روي مخازن ماسه سنگي صورت گرفته است اما مواردي از كاربرد اين روش در مخازن آهكي نيز گزارش شده است.
6- مي‌توان از ضايعات و پساب‌هاي ساير صنايع مانند ملاس كارخانه‌هاي توليد شكر به عنوان خوراك مصرفي ميكروب‌ها استفاده نموده و به اين ترتيب ضمن كنترل آلودگي‌هاي زيست محيطي، ناشي از ورود اين پسابها آبهاي جاري، برداشت از مخازن را نيز افزايش داد.
7- برخلاف برخي روش‌هاي ازدياد برداشت كه براي نوع خاصي از نفت قابل استفاده هستند، اين روش براي گستره وسيعي از نفت‌هاي خام سبك و سنگين قابل استفاده است.

محدوديت‌هاي روش MEOR:
مهمترين محدوديت كه در استفاده از MEOR با آن مواجه هستيم اين است كه در اين روش برخلاف ساير روش‌هاي ازدياد برداشت با موجود زنده روبرو هستيم و به ناچار بايد شرايط رشد و ادامه حيات را براي آن فراهم كنيم. به اين ترتيب اين روش در مخازني قابل استفاده است كه در آن حداقل شرايط مورد نياز براي رشد ميكروب فراهم باشد. به طور كلي روش ميكروبي ازدياد برداشت در مخازن با دماي بالا (بالاتر از 50 درجه سانتيگراد) و يا مخازن با درجه شوري آب زياد كاربرد ندارد. البته برخي از ميكروب‌ها هستند كه در مقابل دما و شوري بيشتري نشان مي‌دهند اما به طور كلي اين دو عامل، عواملي هستند كه استفاده از اين روش را محدوديت روبرو مي‌كنند. به طور كلي براي استفاده از اين روش مخزن بايد شرايط زير را داشته باشد:
1. دماي مخزن زير 50 درجه سانتيگراد و شوري آب آن كمتر از 15 درصد باشد. (البته اين محدوديت‌ها در مورد ميكروب‌هاي گرما دوست و بي‌هوازي صدق نمي‌كند.)
2. عدم وجود عناصر فلزي سنگين در محيط زيرا اين فلزات اغلب موجب مسموميت باكتري‌ها خواهند شد.
3. براي انجام اين روش بررسي دقيق ميكروارگانيسم‌هاي موجود در مناطق نفتي لازم و ضروري به نظر مي‌رسد.
4. اين روش در مخازن با عمق بيش از 3000 متر كاربرد چنداني ندارد. زيرا در اين مخازن فشار و دما بيش از حد تحمل ميكروبها مي‌باشد.
5. تراوايي سنگ مخزن بيش از 50 ميلي دارسي بوده و تخلخل آن نيز حداقل 5/13 درصد باشد.
6. توليد مواد زائد ناخواسته (مانند گازهاي گوگردي) توسط برخي ميكروب‌ها كه موجب ايجاد خوردگي در دستگاه‌هاي استخراج مي‌گردد. براي رفع اين نقيصه بررسي دقيق عملكرد هر ميكروب بسيار ضروري است تا خسارت‌هاي ناشي از اين مورد به حداقل برسد.

بررسي ظرفيت‌ها و موانع به كارگيري فناوري‌هاي زيستي در كشور:
كشور ما بعنوان يك كشور در حال توسعه و برخوردار از منابع سرشار نفت و گاز براي پيشرفت سريع و كارآمدتر بايد اقدامات اصلاحي و بعضا اساسي را جهت ايجاد تحول در روند موجود در صنعت نفت و علي‌الخصوص صنايع بالادستي آنهم مطابق با فن آوري پيشرفته جهاني بانجام رساند.
اولين گام در راه استفاده از روش ميكروبي براي ازدياد برداشت از مخازن ايران انجام مطالعات جامع پيرامون وضعيت مخازن كشور و امكان سنجي استفاده از اين روش در اين مخازن مي‌باشد. در اين ميان بررسي مطالعات صورت گرفته بر روي مخازن، مخازني كه از نظر نوع سنگ و سيال با مخازن ايران شباهت داشته باشد و همچنين استفاده از تجارت كشورهاي پيشگام در اين روش، راه‌ را براي كسب اين تكنولوژي و بومي سازي آن هموار خواهد كرد.

واضح است كه استفاده از روش‌ ميكروبي براي ازدياد برداشت نفت نيازمند وجود زيرساخت‌هاي مناسب در بخش زيست فناوري مي‌باشد. خوشبختانه وجود متخصصين و مراكز فعال تحقيقاتي در زمينه بيوتكنولوژي در كشور، زمينه مناسبي را در استفاده از اين تكنولوژي در همه صنايع و بويژه صنايع نفت فراهم آورده است. براي بهره‌مندي از مواهب استفاده از فناوري‌هاي زيستي در كشور، وجود يك سازوكار مناسب جهت رشد سريع و همگام با كشورهاي پيشرفته جهان ضروري مي‌باشد. اين امر مستلزم سرمايه‌گذاري كافي در اين بخش و هماهنگي همه دستگاه‌هاي مرتبط مي‌باشد. آنچه مسلم است نقش صنعت نفت، به عنوان يك صنعت استراتژيك و بزرگترين صنعت كشور، در پيشبرد استفاده از اين فناوري در كشور بسيار موثر خواهد بود.

در ادامه با توجه به اهميت بيوتكنولوژي به عنوان يك تكنولوژي نو راهكارهاي مناسب جهت استفاده از آن در بخش‌هاي مختلف مطرح مي‌شود.

مديريت تكنولوژي:
به طور خلاصه در بحث مديريت تكنولوژي، پنج عامل زير بايد مورد توجه قرار گيرد:
1- شناخت تكنولوژي‌هاي مرتبط و به روز
2- به كارگيري تكنولوژي‌هاي روز
3- تشخيص نيازهاي آينده
4- بدست آوردن نرم افزار و سخت افزار
5- توسعه تكنولوژي هاي نو براي نيازهاي آينده

راهكارهاي رسيدن به فناوري بيوتكنولوژي:
براي جواب دادن به سوال فوق ابتدا بايد دانست كه براي رسيدن به تكنولوژي مورد نظر در هر سازمان چه راه‌هايي وجود دارد؟
1- تحقيق و توسعه در درون سازمان
2- سفارش فعاليت‌هاي تحقيق و توسعه‌اي به موسسات بروز سازماني
3- سرمايه‌گذاري مشترك تحقيقاتي با ساير بنگاه‌ها يا موسسات دانشگاهي و تحقيقاتي
4- دريافت ليسانس تكنولوژي
5- خريد تكنولوژي از ديگران

با توجه به موارد پنجگانه ذكر شده براي انتقال تكنولوژي، نو بودن بحث بيوتكنولوژي و همچنين پتانسيل بالاي موسسات دانشگاهي و تحقيقات كشور راه اول و سوم رويكردهاي مناسب براي رسيدن به فناوري بيوتكنولوژي در كشور مي‌باشد. نو بودن تكنولوژي از اين جهت حائز اهميت است كه فاصله ما با كشورهاي پيشرفته فاصله زيادي نيست و يا گرايش به سمت اين تكنولوژي مي‌توان در آينده‌اي نزديك ضمن استفاده از فوايد آن در بخش‌هاي مختلف، جزء پرچمداران اين تكنولوژي در دنيا باشيم.

مراحل توسعه تكنولوژي بر پايه رويكرد تحقيق و توسعه:
1- تحقيقات بنيادي (Basic Research) : كه در آن توسعه علم و دستيابي به دانش علمي مطرح مي‌شود و در ابتدا كاربرد تجاري خاصي ندارد.
2- تحقيقات كاربردي (Applied Research) : تلفيقي از فعاليت‌هاي علمي و مهندسي است كه ايده‌ها را به شكل عملياتي نزديك مي‌كند.
3- توسعه (Development) : متضمن بهره‌برداري سيستماتيك از دانش يا فهم حاصل از تحقيقات است.
4- ارتقاي تكنولوژي (Technology Enhancement) : استمرار تلاش‌هاي دانشمندان و مهندسان در جهت پشتيباني يا بهبود تكنولوژي موجود در حال توسعه است.

خوشبختانه طي سال‌هاي اخير سرمايه‌گذاري خوبي در بخش‌هاي تحقيقاتي و توسعه فناري زيستي صورت پذيرفته است، كه از آن جمله مي‌توان به تعريف طرح‌ها و پروژه‌ تحقيقاتي مختلف در صنعت نفت كشور و حمايت از پروژه‌هاي دانشگاهي مرتبط با استفاده از بيوتكنولوژي در صنعت نفت اشاره نمود، اما تا رسيدن به نقطه مطلوب هنوز راه زيادي در پيش است. در دست‌يابي به دانش بيوتكنولوژي و استفاده از آن، هم مانند ساير تكنولوژي‌ها، نظام توسعه‌اي مورد نظر بايد حاوي مشخصه‌هاي زير باشد:
1- هدفمند باشد؛ چنين نظامي ضمن جلوگيري از پراكنده كاري، اقدام به تدوين محورهاي توسعه مي‌نمايد.
2- آينده نگر باشد؛ توجه خاص به پژوهش‌ و تحقيق در زمينه بيوتكنولوژي در جهت تامين تكنولوژي آينده صنعت نفت.
3- قابل رقابت باشد؛ نوآوري مدنظر بايد زمينه لازم را جهت اجرا در صنعت نفت داشته باشد و در عرصه پر رقابت تكنولوژيك امروزي قابل طرح باشد.
4- امكان پذير باشد؛ در نظر گرفتن شاخص‌هاي اقتصادي و فني مطالعات امكان سنجي جهت فراوري ايده تاكسب نتايج مورد نظر انجام پذيرد.

نتيجه گيري
با توجه به عمر نسبتا طولاني اغلب مخازن ايران، لازم است تا مطالعات جامعي در مورد كاربرد روش‌هاي مختلف ازدياد برداشت در اين مخازن صورت گيرد. روش ميكروبي ازدياد برداشت از مخازن نفت طي سال‌هاي اخير به عنوان يكي از روش‌هاي موثر در ازدياد برداشت مورد توجه قرار گرفته و مطالعات و آزمايشات بسياري در مورد بكارگيري اين روش صورت پذيرفته است. در ايران نيز با توجه به وجود مراكز فعال امر فعال در امر بيوتكنولوژي و تكنولوژي بومي در اين بخش، زمينه مناسبي براي استفاده از اين روش در مخازن نفتي وجود دارد كه تحقق اين امر، چنانچه به طور مفصل بيان شد مستلزم سرمايه گذاري بر روي تحقيقات و عملكرد مناسب و به هنگام در پيمودن مراحل توسعه اين تكنولوژي براي پايه رويكرد تحقيق براي رسيدن به نظام توسعه‌اي مدنظر در اين بخش مي‌باشد.

منبع:
عليرضا محبي، احمد رهبر كليشمي، دومين همايش ملي توسعه فناوري در صنعت نفت چالش‌ها و راه‌كارها، افزايش برداشت نفت بوسيله ميكروبها(MEOR) .

انتهاي پيام