Микробное повышение нефтеотдачи

Для проверки этой статьи нужны дополнительные цитаты . Помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на надежные источники . Материалы без ссылок могут быть оспорены и удалены. Найти источники:  «Микробное повышение нефтеотдачи» – новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( декабрь 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Микробная улучшенная нефтеотдача ( MEOR ) — это биологическая технология, включающая манипулирование функциями или структурами в микробной среде, присутствующей в нефтяных пластах . Основной целью MEOR является улучшение извлечения нефти, заключенной в пористой среде, при одновременном повышении экономической выгоды. ^{[1] [2] [3] [4] [5]} Как третичная технология извлечения нефти , MEOR обеспечивает частичную добычу обычно остаточных 2/3 нефти, эффективно продлевая срок эксплуатации зрелых нефтяных пластов. ^[3]

MEOR является многопрофильной областью, включающей, среди прочего: геологию , химию , микробиологию , механику жидкости , нефтяную инженерию , инженерию окружающей среды и химическую инженерию . Микробные процессы, протекающие в MEOR, можно классифицировать в соответствии с проблемой добычи нефти в месторождении:

• очистка ствола скважины удаляет грязь и другой мусор, блокирующий каналы, по которым течет нефть;
• стимуляция скважин улучшает приток нефти из зоны дренирования в ствол скважины; и
• улучшение затопления за счет стимуляции микробной активности путем введения выбранных питательных веществ, а иногда и местных микробов. ^{[6] [1] [2] [3] [4] [5]} С инженерной точки зрения MEOR представляет собой систему, интегрированную резервуаром, микробами, питательными веществами и протоколом закачки в скважину. ^[1]
• Повышение нефтеотдачи истощающихся горизонтальных скважин с многоступенчатым гидроразрывом пласта в нетрадиционных сланцевых нефтяных пластах.

До сих пор результаты MEOR объяснялись на основе двух основных доводов:

Увеличение добычи нефти . Это достигается путем изменения свойств поверхности раздела системы нефть-вода-минералы с целью облегчения движения нефти через пористую среду . В такой системе микробная активность влияет на текучесть ( снижение вязкости , смешивающееся заводнение); эффективность вытеснения (снижение поверхностного натяжения , увеличение проницаемости); эффективность охвата (контроль подвижности, избирательное закупоривание) и движущую силу (давление в пласте).

Снижение обводненности. Местные микробы, стимулируемые введенными микробными питательными веществами, быстро растут и выборочно блокируют «зоны кражи», направляя введенную воду на вытеснение невыловленной нефти.

Вышеупомянутые два рациональных решения продемонстрированы в видеоролике на Youtube, подготовленном New Aero Technology LLC.

Несколько десятилетий исследований и успешных применений подтверждают заявления MEOR как о зрелой технологии . ^{[1] [3] [5]} Несмотря на эти факты, разногласия все еще существуют. ^[7] Успешные истории специфичны для каждого применения MEOR на месторождении, и опубликованная информация относительно поддерживающих экономических преимуществ, однако, отсутствует. Несмотря на это, существует консенсус относительно того, что MEOR является одним из самых дешевых существующих методов EOR. ^{[1] [3] [5] [7]} Однако существует неясность относительно прогнозирования того, будет ли развертывание MEOR успешным или нет. Таким образом, MEOR является одной из будущих областей исследований с большим приоритетом, как определено «Нефть и газ в 21 веке целевой группой». ^[7] Это, вероятно, потому, что MEOR является дополнительной технологией, которая может помочь извлечь 377 миллиардов баррелей нефти, которые не извлекаются обычными технологиями. ^[3]

До появления экологической молекулярной микробиологии слово « бактерии » использовалось нечетко во многих областях для обозначения нехарактеризованных микробов, ^[8] и такая систематическая ошибка повлияла на несколько дисциплин. Поэтому далее в тексте предпочтение будет отдано слову «микроб» или « микроорганизм ».

В микробном EOR стимулируются только полезные микробы, такие как бактерии, восстанавливающие нитраты (NRB). Неполезные бактерии, такие как бактерии, восстанавливающие сульфаты (SRB), не стимулируются, поскольку процесс MEOR вводит в пласт только нитрат, но не сульфат. В то же время растущие NRB могут контролировать активность SRB, снижая концентрацию H ₂ S. В некоторой степени процесс MEOR может восстановить пласт из кислого в сладкий.

В 1926 году Бекхэм предложил использовать микроорганизмы в качестве агентов для извлечения остатков нефти, захваченных в пористой среде. ^{[1] [2] [3] [5]} С тех пор было проведено множество исследований, которые были тщательно рассмотрены. ^{[1] [5]} В 1947 году ЗоБелл и его коллеги заложили основу нефтяной микробиологии, применяемой к добыче нефти, чей вклад оказался полезным для первого патента MEOR, выданного Апдеграффу и его коллегам в 1957 году относительно производства на месте агентов для извлечения нефти, таких как газы, кислоты, растворители и биологические поверхностно-активные вещества, путем микробного разложения мелассы. В 1954 году были проведены первые полевые испытания на месторождении Лиссабон в Арканзасе, США. В то время Кузнецов открыл микробное производство газа из нефти. С этого года и до 1970-х годов в США, СССР, Чехословакии, Венгрии и Польше проводились интенсивные исследования. Основной тип полевых экспериментов, разработанных в этих странах, состоял в инъекции экзогенных микробов. В 1958 году Хайннинген и его коллеги предложили селективное закупоривание с помощью микробной биомассы . Нефтяной кризис 1970 года вызвал большой интерес к активным исследованиям MEOR в более чем 15 странах. ^[1] С 1970 по 2000 год основные исследования MEOR были сосредоточены на микробной экологии и характеристике нефтяных резервуаров. В 1983 году Иванов и его коллеги разработали технологию микробной активации пластов. К 1990 году MEOR достигла статуса междисциплинарной технологии. В 1995 году обзор проектов MEOR (322) в США показал, что 81% проектов успешно увеличили добычу нефти, и не было ни одного случая снижения добычи нефти. ^[1] Сегодня MEOR привлекает внимание из-за своей низкой стоимости (менее 10 долларов США за прирост барреля) и низких требований к капитальным затратам (оператору не нужно инвестировать в наземные сооружения, как в традиционные химические или CO2 _EOR , и можно сократить количество скважин для уплотняющего бурения). ^[9] Несколько стран указали, что они могут быть готовы использовать MEOR в одной трети своих программ по добыче нефти к 2010 году. ^[3] Кроме того, поскольку Уолл-стрит, операторы сланцевой нефти и Министерство энергетики США осознают экстремальный коэффициент извлечения скважин сланцевой нефти в США (ниже 10%), SBIR США спонсировал первый в мире пилотный проект MEOR для скважин сланцевой нефти с многоступенчатым гидроразрывом в 2018 году, ^[10] «Пилотное испытание нового биологического процесса EOR для извлечения захваченной нефти из нетрадиционных резервуаров», проведенное New Aero Technology LLC.

Существует множество рассмотренных заявлений относительно преимуществ MEOR. ^{[1] [2] [3] [7] [11]} Существует множество публикаций на веб-сайте www.onepetro.com, поддерживаемом Обществом нефтяной инженерии, и других веб-сайтах или базах данных. Некоторые полевые приложения также используются компаниями, занимающимися микробиологией нефти.

Преимущества можно обобщить следующим образом: ^{[1] [2] [3] [7] [11]}

• Вводимые микробы и питательные вещества дешевы; (ввод микробов устарел. Новая микробная технология повышения нефтеотдачи пласта не требует ввода микробов в пласт, а только вводит питательные вещества для стимуляции местных микробов ^[6] )
• прост в обращении в полевых условиях и не зависит от цен на нефть.
• Экономически привлекателен для зрелых нефтяных месторождений перед закрытием.
• Увеличивает добычу нефти.
• Существующие объекты требуют незначительной модернизации.
• Простота применения.
• Менее затратная установка.
• Низкие затраты энергии на производство микробами агентов MEOR.
• Более эффективен, чем другие методы повышения нефтеотдачи пластов при применении к карбонатным нефтяным пластам.
• Микробная активность увеличивается с ростом микробов. Это противоположно случаю других добавок EOR по времени и расстоянию.
• Микробные питательные вещества биоразлагаемы и поэтому могут считаться экологически безопасными .

Недостатки MEOR: ^[7]

• Рост микроорганизмов благоприятен, когда: проницаемость пласта превышает 20 мД; температура пласта ниже 85 ⁰ C, соленость ниже 100 000 частей на миллион и глубина пласта менее 3500 м.
• Недавние случаи доказали, что во время MEOR нет коррозии на основе результатов непрерывного мониторинга поля. Кроме того, стимулированные местные микробы не влияют на качество сырой нефти, и нет никаких признаков увеличения микробов в добываемой жидкости.

Нефтяные резервуары представляют собой сложную среду, содержащую живые ( микроорганизмы ) и неживые факторы ( минералы ), которые взаимодействуют друг с другом в сложной динамической сети питательных веществ и потоков энергии. Поскольку резервуар неоднороден, то же самое происходит и с разнообразием экосистем, содержащих разнообразные микробные сообщества, которые, в свою очередь, способны влиять на поведение резервуара и мобилизацию нефти. ^{[2] [3] [4] [7]}

Микробы — это живые машины , чьи метаболиты , продукты выделения и новые клетки могут взаимодействовать друг с другом или с окружающей средой, положительно или отрицательно, в зависимости от глобальной желаемой цели, например, повышения нефтеотдачи. Все эти сущности, то есть ферменты, внеклеточные полимерные вещества (EPS) ^{[12] [13]} и сами клетки, могут участвовать в качестве катализаторов или реагентов. Такая сложность увеличивается за счет взаимодействия с окружающей средой, которая играет решающую роль, влияя на клеточную функцию, то есть генетическую экспрессию и производство белка.

Несмотря на эти фундаментальные знания о физиологии клетки , прочное понимание функций и структуры микробных сообществ в нефтяных пластах, т.е. экофизиологии , по-прежнему отсутствует.

Целью MEOR является постоянное повышение нефтеотдачи путем использования метаболических процессов местных полезных микроорганизмов.

Несколько факторов одновременно влияют на рост и активность микроорганизмов. ^[5] В нефтяных резервуарах такие экологические ограничения позволяют установить критерии для оценки и сравнения пригодности различных микроорганизмов. Эти ограничения могут быть не такими суровыми, как в других средах на Земле . Например, в реликтовых рассолах соленость выше, чем в морской воде , но ниже, чем в соленых озерах . Кроме того, давление до 20 МПа и температура до 85 °C в нефтяных резервуарах находятся в пределах, необходимых для выживания других микроорганизмов.

Некоторые экологические ограничения, создающие селективное давление на клеточные системы, которые также могут влиять на микробные сообщества в нефтяных пластах, включают:

Ферменты являются биологическими катализаторами , на функцию которых влияет множество факторов, включая температуру , которая в разных диапазонах может улучшать или затруднять ферментативно- опосредованные реакции . Это будет иметь влияние на оптимальный клеточный рост или метаболизм . Такая зависимость позволяет классифицировать микробы в соответствии с диапазоном температур, при которых они растут. Например: психрофилы (<25 °C), мезофилы (25–45 °C), термофилы (45–60 °C) и гипертермофилы (60–121 °C). Хотя такие клетки оптимально растут в этих температурных диапазонах, может не быть прямой связи с выработкой определенных метаболитов .

Влияние давления на рост микроорганизмов в условиях глубокого океана было исследовано Зобеллом и Джонсоном в 1949 году. Они назвали те микробы , рост которых усиливался при повышении давления, барофильными. Другие классификации микроорганизмов основаны на том, подавляется ли рост микроорганизмов при стандартных условиях (пьезофилы) или выше 40 МПа (пьезотолеранты). С молекулярной точки зрения обзор Дэниела ^[14] показывает, что при высоких давлениях двойная спираль ДНК становится плотнее, и, следовательно, затрагиваются как экспрессия генов , так и синтез белка .

Повышение давления увеличивает растворимость газа , и это может повлиять на _{окислительно} -восстановительный потенциал газов, участвующих в качестве акцепторов и доноров электронов , таких как водород или CO2 .

В одном исследовании сделан вывод о том, что существенная бактериальная активность достигается при наличии взаимосвязей пор диаметром не менее 0,2 мкм. ^[15] Ожидается, что размер и геометрия пор могут влиять на хемотаксис . Однако это не было доказано в условиях нефтяного пласта .

Кислотность или щелочность оказывают влияние на несколько аспектов в живых и неживых системах. Например:

Изменения клеточной поверхности и толщины мембраны могут быть вызваны pH из-за его ионизирующей способности клеточных мембранных белков . Измененные ионные области могут взаимодействовать с минеральными частицами и влиять на движение клеток через пористую среду.

Встроенные клеточные белки играют фундаментальную роль в транспорте химических веществ через клеточную мембрану . Их функция сильно зависит от состояния ионизации , которое в свою очередь сильно зависит от pH .

В обоих случаях это может произойти в изолированных или сложных экологических микробных сообществах . До сих пор понимание взаимодействия между pH и экологическими микробными сообществами остается неизвестным, несмотря на усилия последнего десятилетия. Мало что известно об экофизиологии сложных микробных сообществ, и исследования все еще находятся в стадии разработки. ^{[16] [17] [18]}

Окислительный потенциал (Eh, измеряется в вольтах), как и в любой реакционной системе, является термодинамической движущей силой анаэробного дыхания , которое происходит в средах с недостатком кислорода. Прокариоты относятся к клеткам, у которых анаэробное дыхание является метаболической стратегией выживания. Перенос электронов происходит вдоль и поперек клеточной мембраны (у прокариот отсутствуют митохондрии). Электроны переносятся от донора электронов (молекулы, которая должна окисляться анаэробно) к акцептору электронов (NO ₃ , SO ₄ , MnO ₄ и т. д.). Чистый Eh между данным донором электронов и акцептором; ионами водорода и другими видами на месте будет определять, какая реакция будет происходить первой. Например, нитрификация иерархически более предпочтительна, чем восстановление сульфата. Это позволяет повысить нефтеотдачу за счет неблагоприятного воздействия биологически произведенного H ₂ S, который происходит из восстановленного SO ₄ . В этом процессе влияние снижения содержания нитратов на смачиваемость , поверхностное натяжение , вязкость , проницаемость , а также производство биомассы и биополимеров остается неизвестным.

Концентрация электролитов и других растворенных веществ может влиять на клеточную физиологию. Растворение электролитов снижает термодинамическую активность (aw), давление паров и автопротолиз воды . Кроме того, электролиты способствуют градиенту ионной силы через клеточную мембрану и, следовательно, обеспечивают мощную движущую силу, позволяющую воде диффундировать в клетки или из них. В естественных условиях большинство бактерий неспособны жить при aw ниже 0,95. Однако некоторые микробы из гиперсоленой среды, такие как виды Pseudomonas и Halococcus, процветают при более низких значениях a _w и, следовательно, представляют интерес для исследований MEOR.

Они могут происходить при pH и Eh. Например, увеличение ионной силы увеличивает растворимость неэлектролитов («высаливание»), как в случае растворения углекислого газа , регулятора pH различных природных вод.

Хотя общепризнано, что хищничество , паразитизм , синтрофизм и другие взаимоотношения также встречаются в микробном мире, об этих взаимоотношениях в MEOR известно немного, и они игнорировались в экспериментах MEOR.

В других случаях некоторые микроорганизмы могут процветать в средах с дефицитом питательных веществ (олиготрофия), таких как глубокие гранитные и базальтовые водоносные горизонты . Другие микробы, живущие в отложениях, могут использовать доступные органические соединения ( гетеротрофия ). Органическое вещество и продукты метаболизма между геологическими образованиями могут диффундировать и поддерживать рост микробов в отдаленных средах. ^[19]

Понимание механизма MEOR все еще далеко от ясности. Хотя в отдельных экспериментах было дано множество объяснений, ^{[1] [2] [3] [5] [7]} неясно, проводились ли они с целью имитации условий нефтяных пластов.

Механизм можно объяснить с точки зрения клиента-оператора, которая рассматривает ряд сопутствующих положительных или отрицательных эффектов, которые приведут к глобальной выгоде:

• Полезные эффекты . Биодеградация больших молекул снижает вязкость ; производство поверхностно-активных веществ снижает межфазное натяжение ; производство газа обеспечивает дополнительную движущую силу давления; микробные метаболиты или сами микробы могут снижать проницаемость путем активации вторичных путей потока. Растущие нитратредуцирующие бактерии будут конкурировать _за пищу с сульфатредуцирующими бактериями и генерировать нитрит, чтобы убить сульфатредуцирующие бактерии, следовательно, подавлять деятельность сульфатредуцирующих бактерий, снижать концентрацию H2S , смягчать скважинную коррозию, вызванную сульфатредуцирующими бактериями, кислотообразующими бактериями и т. д.
• Выметайте невыметенную нефть. Снижение проницаемости может быть полезным из-за биологического засорения , если MEOR спроектирован и реализован должным образом. Если он не спроектирован и не развернут должным образом, микробные метаболиты или сами микробы могут снизить проницаемость , активируя вторичные пути потока путем осаждения: биомассы (биологическое засорение), минералов (химическое засорение) или других взвешенных частиц (физическое засорение). Положительно, прикрепление бактерий и развитие слизи, т. е. внеклеточных полимерных веществ (EPS), способствуют закупориванию высокопроницаемых зон (зон воров), что приводит к повышению эффективности вытеснения.

Изменение экофизиологии нефтяного резервуара в пользу MEOR может быть достигнуто путем дополнения различных стратегий. Микробная стимуляция in situ может быть химически стимулирована путем введения акцепторов электронов, таких как нитрат; легко ферментируемая патока, витамины или поверхностно-активные вещества . В качестве альтернативы MEOR стимулируется путем введения экзогенных микробов, которые могут быть адаптированы к условиям нефтяного резервуара и способны производить желаемые агенты MEOR (таблица 1).

Эти знания были получены из экспериментов с чистыми культурами и иногда со сложными микробными сообществами, но экспериментальные условия далеки от имитации тех, которые преобладают в нефтяных резервуарах. Неизвестно, зависят ли метаболические продукты от роста клеток , и заявления в этом отношении следует воспринимать осторожно, поскольку производство метаболита не всегда зависит от роста клеток. ^[20]

При селективном закупоривании обусловленные клетки и внеклеточные полимерные вещества закупоривают зоны высокой проницаемости, что приводит к изменению направления потока воды в сторону богатых нефтью каналов, следовательно, увеличивая эффективность вытеснения нефти при заводнении водой. Производство биополимеров и последующее образование биопленки (менее 27% клеток, 73–98% EPS и пустотного пространства) зависят от химии воды, pH, поверхностного заряда , микробной физиологии, питательных веществ и потока жидкости. ^{[12] [13]}

Микробные поверхностно-активные вещества, т. е. биосурфактанты, снижают межфазное натяжение между водой и маслом, и поэтому для перемещения жидкости, захваченной в порах, требуется более низкое гидростатическое давление , чтобы преодолеть капиллярный эффект . Во-вторых, биосурфактанты способствуют образованию мицелл , обеспечивая физический механизм мобилизации масла в движущейся водной фазе. Гидрофобные и гидрофильные соединения играют свою роль и привлекают внимание в исследованиях MEOR, а основными структурными типами являются липопептиды и гликолипиды, представляющие собой молекулу жирной кислоты гидрофобной части. Биосурфактант, произведенный Pseudomonas putida, показал более высокое межфазное натяжение (51–8 мН/м) между маслом и водой, что необходимо для легкой мобилизации масла ^[21].

В этой старой практике добыча газа оказывает положительное влияние на добычу нефти за счет увеличения перепада давления, приводящего к движению нефти. Анаэробно полученный метан от разложения нефти оказывает слабое влияние на MEOR из-за его высокой растворимости при высоких давлениях. Углекислый газ также является хорошим агентом MEOR. Смешивающийся CO2 _{конденсируется} в жидкую фазу , когда легкие углеводороды испаряются в газовую фазу . Несмешивающийся CO2 _{помогает} насыщать нефть, что приводит к набуханию и снижению вязкости жидкой фазы и, следовательно, улучшению мобилизации за счет дополнительного движущего давления. Одновременно другие газы и растворители могут растворять карбонатную породу , что приводит к увеличению проницаемости и пористости породы.

Подробно рассмотрены полевые применения MEOR по всему миру. ^{[1] [2] [3] [5]} Хотя точное число полевых испытаний неизвестно, Лазар и др. ^[1] предположили, что их было порядка сотен. Успешные полевые испытания MEOR проводились в США, России, Китае, Австралии, Аргентине, Болгарии, бывшей Чехословакии, бывшей Восточной Германии , Венгрии, Индии, Малайзии, Перу, Польше и Румынии. ^{[1] [3] [7]} Лазар и др. ^[1] предположили, что Китай лидирует в этой области, а также обнаружили, что наиболее успешное исследование было проведено на месторождении Альтон в Австралии (увеличение добычи нефти на 40% за 12 месяцев).

Большинство полевых испытаний проводились в песчаниковых резервуарах и очень мало в трещиноватых резервуарах и карбонатах. ^[7] Единственные известные морские полевые испытания проводились в Норне (Норвегия) и Бокоре (Малайзия). ^[7]

Как отмечают Лазар и др. ^[1] , при полевых испытаниях применялись различные подходы, такие как инъекция экзогенных микроорганизмов (микробное заводнение); контроль парафиновых отложений ; стимуляция местных микроорганизмов; инъекция биополимеров, полученных ex situ ; голодание выбранных ультрамикробов (выборочное закупоривание); выборочное закупоривание путем уплотнения песка из-за биоминерализации и закупорки трещин в карбонатных пластах; манипуляция питательными веществами местных микроорганизмов коллектора для получения ультрамикробов; и адаптированные смешанные культуры обогащения.

Сообщаемые результаты MEOR из полевых испытаний сильно различаются. Строгие контролируемые эксперименты отсутствуют и могут быть невозможны из-за динамических изменений в резервуаре при извлечении нефти. Кроме того, экономические преимущества этих полевых испытаний неизвестны, и ответ на вопрос, почему другие испытания были неудачными, неизвестен. Общие выводы сделать невозможно, поскольку физические и минералогические характеристики сообщаемых нефтяных резервуаров были разными. Поэтому экстраполяция таких выводов нецелесообразна.

Большинство успешных полевых случаев были реализованы Glori Energy Inc. в Хьюстоне. Успешные истории есть в Канзасе, Калифорнии, Канаде, Бразилии и т. д. Полевые заявки можно найти на веб-сайте нового владельца интеллектуальной собственности Glori.

Было опубликовано множество попыток моделирования MEOR. ^{[3] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28]} До сих пор неясно, отражают ли теоретические результаты скудные опубликованные данные. Разработка математических моделей для MEOR является очень сложной задачей, поскольку необходимо учитывать физические, химические и биологические факторы.

Опубликованные модели MEOR состоят из свойств переноса, законов сохранения , локального равновесия, распада теории фильтрации и физического напряжения. ^{[3] [29] [23] [24] [25] [26] [30]} Такие модели пока упрощены и были разработаны на основе:

(A) Фундаментальные законы сохранения, клеточный рост, кинетика удержания биомассы и биомасса в масляной и водной фазах. Основная цель состояла в том, чтобы предсказать удержание пористости как функцию расстояния и времени.

(B) Модель фильтрации для выражения бактериального транспорта как функции размера пор; и связывания проницаемости со скоростью проникновения микробов, применяя закон Дарси.

Химическая кинетика имеет основополагающее значение для связывания образования биопродуктов с потоками водных видов и взвешенных микробов. ^[31] Также применялись полностью численные подходы. ^{[22] [32]} Например, связанные нелинейные параболические дифференциальные уравнения: суммирующее уравнение для скорости диффузии микробов и их захвата пористой средой; дифференциальные уравнения баланса для переноса питательных веществ, включая эффект адсорбции; и предположение о кинетике роста бактерий на основе уравнения Моно .

Уравнение Моно обычно используется в программном обеспечении для моделирования, но оно имеет ограниченное поведение, поскольку не согласуется с законом действующих масс , который составляет основу кинетической характеристики роста микроорганизмов. Применение закона действующих масс к популяциям микроорганизмов приводит к линейному логистическому уравнению . Если закон действующих масс применяется к процессу, катализируемому ферментами, то это приводит к уравнению Михаэлиса-Ментен , из которого и вдохновлено уравнение Моно. Это затрудняет производство биосурфактанта in situ, поскольку для определения удельной скорости роста и параметров Михаэлиса-Ментен скорости ограничивающей ферментативной реакции требуются контролируемые эксперименты .

Моделирование биологического засорения осложняется тем, что образование засоряющих метаболитов нелинейно связано с ростом микробов и потоком питательных веществ, транспортируемых в жидкости.

Экофизиология всего микробного микрокосма в условиях нефтяного пласта до сих пор неясна и, таким образом, не рассматривается имеющимися моделями. Микроорганизмы являются своего рода катализатором, активность (физиология) которого зависит от взаимодействия с другими микробами и окружающей средой (экология). В природе живые и неживые элементы взаимодействуют друг с другом в сложной сети питательных веществ и энергии. Некоторые микробы производят внеклеточные полимерные вещества, и поэтому их поведение в жидких средах должно учитывать как занятость EPS, так и самих микробов. ^{[12] [13]} Знаний в этом отношении недостаточно, и поэтому цель максимизации выхода и минимизации затрат остается недостигнутой.

Реалистичные модели для MEOR в условиях нефтяного пласта отсутствуют, а представленные модели с параллельными порами имели фундаментальные недостатки, которые были преодолены моделями, учитывающими закупорку пор микробами или биопленками, но такие модели также имеют недостаток в том, что они двумерны. Использование таких моделей в трехмерных моделях не было доказано. Неясно, можно ли их включить в популярное программное обеспечение для моделирования нефтяных месторождений. Таким образом, для стратегии месторождения необходим симулятор, способный предсказывать рост бактерий и транспорт через пористую сеть и производство агентов MEOR на месте.

• Отсутствует целостный подход, позволяющий критически оценить экономику, применимость и эффективность MEOR.
• Ни одно опубликованное исследование не включает характеристики резервуара, биохимические и физиологические характеристики микробиоты, механизмы контроля и экономику процесса.
• Экофизиология микробных сообществ, процветающих в нефтяных резервуарах, в значительной степени не изучена. Следовательно, существует слабая критическая оценка физических и биохимических механизмов, контролирующих реакцию микробов на углеводородные субстраты и их подвижность.
• Отсутствие количественного понимания микробной активности и слабое понимание синергических взаимодействий между живыми и неживыми элементами. Эксперименты, основанные на чистых культурах или обогащениях, сомнительны, поскольку микробные сообщества взаимодействуют синергически с минералами, внеклеточными полимерными веществами и другими физико-химическими и биологическими факторами в окружающей среде.
• Отсутствие сотрудничества между микробиологами, инженерами-разработчиками, геологами, экономистами и операторами-владельцами; ^[1] неполные соответствующие данные о пласте в опубликованных источниках: литология , глубина, полезная толщина, пористость, проницаемость, температура, давление, запасы, свойства пластового флюида (плотность нефти, соленость воды, вязкость нефти, давление насыщения и коэффициент объема образования нефти), конкретные данные по МУН (количество эксплуатационных и нагнетательных скважин, потенциал дополнительной добычи, указанный оператором, скорость закачки, рассчитанный суточный и общий увеличенный дебит), рассчитанный потенциал дополнительной добычи за отчетный период.
• Ограниченное понимание экономики процесса MEOR и неправильная оценка технических, логистических, стоимостных и нефтеизвлекательных возможностей.
• Неизвестные оценки жизненного цикла . Неизвестное воздействие на окружающую среду
• Отсутствие наглядных количественных соотношений между микробной активностью, характеристиками резервуара и условиями эксплуатации
• Несоответствие показателям in situ; низкий конечный коэффициент извлечения нефти; неопределенность относительно соответствия критериям инженерного проектирования микробиологического процесса; и общее опасение относительно процесса с участием живых бактерий.
• Отсутствие строгих контролируемых экспериментов, которые далеки от имитации условий нефтяного пласта, которые могут оказывать влияние на экспрессию генов и образование белков.
• Кинетическая характеристика интересующих бактерий неизвестна. Уравнение Моно широко использовалось неправильно.
• Отсутствие структурированных математических моделей для лучшего описания MEOR.
• Недостаточное понимание механизма микробной добычи нефти и несовершенные математические модели для прогнозирования поведения микроорганизмов в различных резервуарах. ^[7]
• Поверхностно-активные вещества: биоразлагаемые, эффективность зависит от температуры, pH и концентрации соли; адсорбируются на поверхности горных пород.
• Нецелесообразные с экономической точки зрения решения, такие как использование ферментов и культивируемых микроорганизмов.
• Трудно выделить или спроектировать хорошие штаммы-кандидаты, способные выживать в экстремальных условиях нефтяных пластов (до 85 °C, до 17,23 МПа). ^[3]

• Устранение повреждений пласта, вызванных химическими добавками для гидроразрыва пласта в нетрадиционных сланцевых нефтяных и газовых пластах. ^[10]
• Закупорить высокопроницаемые зоны вблизи инжектора и оптимизировать профиль закачки.
• Дисперсия компонентов, необходимая для достижения цели.
• Снижение нежелательной вторичной активности за счет конкурентных окислительно-восстановительных процессов, таких как восстановление сульфатов, т.е. контроль закисания, контроль микробиологически вызванной коррозии.
• Микробное удаление парафина.
• Устранение микробных поражений кожи.
• Затопления, при которых непрерывная водная фаза позволяет применять MEOR.
• Стимуляция добычи из одной скважины, в данном случае низкая стоимость делает MEOR лучшим выбором.
• Стратегии избирательного затыкания.
• Генетически модифицированные микроорганизмы MEOR, способные выживать, расти и производить метаболиты за счет дешевых питательных веществ и субстратов.
• Применение экстремофилов: галофилов, барофилов и термофилов.
• Моделирование искусственных нейронных сетей для описания процессов MEOR in situ.
• Конкуренция экзогенных микробов с местной микрофлорой, отсутствие понимания микробной активности.

• 1. Микробное повышение нефтеотдачи пластов (MEOR) KTP
• 2. Организация Содружества научных и промышленных исследований
• 5. Научно-исследовательский институт нефтяной промышленности