Разработка научных основ биогеотехнологии интенсификации добычи тяжелой нефти

Цель работы — разработка научных основ метода микробного воздействия на пласт для интенсификации добычи тяжелой нефти из месторождений с карбонатными коллекторами. Особенностью карбонатных нефтяных пластов, генетически связанных с древними морскими осадками, является высокое содержание сульфатов, сульфатредуцирующих бактерий и сероводорода в пластовой воде и серосодержащих компонентов в нефти и газе. Поскольку микроорганизмы нефтяного пласта могут оказывать существенное влияние на вытеснение нефти, необходимы предварительные исследования микробных популяций и осуществляемых ими процессов в пласте для разработки биотехнологий повышения извлечения тяжелой нефти из карбонатных пород. В рамках Проекта 2019-2020 гг. основное внимание было уделено поиску продуцентов экзополисахаридов и бродильных бактерий, образующие кислоты, растворители и газы. Объектом экологических исследований были микроорганизмы месторождений тяжелой нефти, залегающих в карбонатных коллекторах, расположенных в Республике Татарстан. В работе использовали микробиологические, аналитические, молекулярно-биологические и биоинформатические методы. В результате молекулярно-экологических исследований выявлены различия в филогенетическом разнообразии микробных сообществ карбонатных и терригенных нефтяных пластов и сообществ нагнетаемой и пластовой воды. Тем не менее, основные функциональные группы микроорганизмов, обитающие в нефтяных пластах, были одинаковыми и включали аэробных органотрофных (и нефтеокисляющих) бактерий и анаэробных бродильных, ацетогенных, сульфат-, тиосульфат- и серо-редуцирующих и метаногенных прокариот. Исследования микробных сообществ нефтяных пластов позволили выдвинуть гипотезу универсальности микробной пищевой цепи в месторождениях нефти. Из нефтяных пластов выделен ряд галофильных и галотолерантных штаммов родов Halomonas, Marinobacter, Salinicola и Ensifer, продуцирующих экзополимеры и определен состав полисахаридов у выделенных штаммов. В экспериментах на моделях нефтяного пласта показано, что культуральная жидкость бактерии Ensifer adhaerens SCH-2-14, образующей экзополисахариды, вытесняла нефть менее эффективно, чем культуральная жидкость бродильных бактерий рода Clostridium, образующих летучие кислоты (ацетат, бутират), низшие спирты (этанол) и газы из сахаросодержащих субстратов. Выделен и защищен патентом штамм Rhodococcus erythropolis HO-KS22, образующий биоПАВ при росте на нефти, перспективный для использования в биотехнологиях очистки почв и нефтяного оборудования от асфальтосмолопарафиновых отложений и для обогащения микробного сообщества нефтяного пласта с целью увеличения нефтеизвлечения. Выделены и описаны три новых вида бактерий – Geobacillus proteiniphilus, Soehngenia longivitae и Sphaerochaeta halotolerans. В результате работы по Проекту показана возможность использования микробных биотехнологий увеличения нефтеотдачи на нефтяных пластах Татарстана с карбонатными коллекторами. Подготовлено ноу-хау для применения на карбонатных нефтяных пластах: “Микробиологический метод увеличения нефтеотдачи пластов при эксплуатации месторождений с тяжелой нефтью”. На Черемушкинском месторождении тяжелой нефти, залегающем в песчаных породах, совместно со специалистами АО РИТЕК и ООО “Лаборатория микробных технологий” был апробирован микробиологический метод увеличения нефтеотдачи пластов, основанный на интродукции в пласт препарата углеводородокисляющих бактерий в сочетании с введением кислорода в виде раствора Н2О2 для инициирования окисления углеводородов и диаммонийфосфата в качестве источника азота и фосфора. В результате опытно-промышленных испытаний биогеотехнологии увеличения нефтеотдачи на Черемушкинском месторождении было добыто 1141 т дополнительной тяжелой нефти. Результаты работы по Проекту приведены в 11 статьях, трех тезисах и патенте.