Факультет

Студентам

Посетителям

Разложение нефти

Обогащенные органическим веществом осадочные породы в результате сложных абиогенных процессов в определенных структурно-тектонических условиях становятся источником накопления нефти и газа.

Формирование газонефтяных залежей — это результат длительно протекающих процессов диагенеза органических осадков и катагенеза в глубоких частях биосферы и за ее пределами. Если вследствие тектонических поднятий нефтяные залежи вновь попадают в зону, где возможно существование жизни (1200—1300 м), то они заселяются комплексами специфических анаэробных организмов, способных ассимилировать тяжелые углеводороды: 1) способом анаэробного компенсационного дыхания (с неполным разложением органики и выделением метана), 2) анаэробного дыхания за счет восстановления серы сульфатов пластовых нефтяных вод и выделением углекислоты.

Наблюдения над изменениями нефтей в природе и лабораторные эксперименты показали, что микроорганизмы наиболее активно потребляют метановые углеводороды, поэтому в нефтях, испытавших анаэробное окисление, уменьшается содержание парафина и относительно возрастает — ароматических полициклических углеводородов нафтенового ряда, смол. В результате малосмолистая парафинистая, преимущественно метановая, нефть преобразуется в тяжелую высокосмолистую вязкую, в которой преобладают полициклические углеводороды. Можно выделить четыре группы веществ, представляющие различные формы использования нефти организмами: 1) неиспользуемые; 2) расходуемые нацело в процессе дыхания и выделяемые в виде углекислоты и воды; 3) используемые частично; в результате неполного окисления образуются кислые и асфальтово-смолистые компоненты (нафтеновые кислоты и др.); 4) вещества, которые синтезируются в телах организмов — продукты вторичного бактериального синтеза — и присутствуют в виде живых и отмирающих клеток; это углеводно-белковый материал, гидрофильный; часть бактериальных тел растворяется в нефтяных углеводородах (стеарины, жиры, воск). Таким образом, в нефтяных телах осуществляется биологический круговорот, в процессе которого часть углерода удаляется из сферы взаимодействия организмов и нефтяных углеводородов в виде углекислого газа.

В процессах окисления тяжелых углеводородов участвуют различные группы микроорганизмов. Для одних единственный источник углеродного питания — природные газообразные Углеводороды и жидкие метановые. Это представители родов Mycobacterium, Nocardia, Pseudomonas (Могилевский, 1968; Оборин и др., 1979).

Изучение физиологических свойств бактериальных культур (выделенных в атмосфере индивидуальных углеводородов) позволяет подразделить их на четыре группы: первая способна окислять только метан (Pseudomonas methanica), вторая — Метан и жидкие углеводороды (Ps. methanica var. scissa, Bact. ethanicum), третья — этан, пропан, бутан и все жидкие гомологи парафинового ряда до С10 и проч. (Mycobacterium var. Propanicum, М. eqni, М. luteum var. termophilum, M. flavum, lacticolum, Ps. fluorescens, Micrococcus nitrificans); четверня — наряду со всеми тяжелыми гомологами парафинового ряда также и метан (Micobacterium methanica, Ps. Iiquefaciens Proactinomorphus).

На долю метана и его гомологов — углеводородов парафинового ряда — приходится в среднем 70—80% веществ газонефтяных залежей, на нафтены — ароматические углеводороды, с большим трудом поддающиеся бактериальному окислению, — остальные 20—30%.

Первым установил возможность полного бактериальной окисления парафина, нафталина и нефти, т. е. и ароматических полициклических углеводородов бактериями, В. О. Таусон (1929, 1948). Он провел ряд простых и наглядных опытов. На поверхность жидкой питательной среды, содержащей только минеральные соли (сернокислый аммоний, сернокислый магний, кислый фосфорнокислый калий, углекислый кальций) наливалась тонким слоем нефть; для заражения использовался комочек любой почвы, но лучше взятой близ нефтяных промыслов (Баку). В начале прозрачная жидкость под пленкой нефти уже через несколько дней становилась мутной, приобретала желтую окраску; постепенно муть усиливалась, по, нефтью появлялась серая матовая пленка, которая утолщалась нефтяная пленка мутнела и наконец разрывалась: «окна» за полнились серой мутью, которая при исследовании под микроскопом оказалась целиком состоящей из мелких бактерий. Через 25—30 дней нефть исчезала совершенно, на дно выпада, хлопьевидный осадок, состоящий из микробных тел. Повторные эксперименты показали, что за два месяца с площади 1 дц2 с нефтяной пленкой полностью уничтожается 1,6 г нефти. Так, в Закавказье бактерии могут развиваться восемь месяце в году, следовательно на поверхности водоема, загрязненной нефтью, может разложиться бактериальным путем 640 г нефтм с каждого 1 м2, т. е. процесс идет достаточно быстро В. О. Таусон писал, что нефтяные бактерии, осуществляющие свою работу на протяжении многих тысяч и миллионов ле1 «съели» уже не одну нефтяную залежь. Однако он упоминал о полезной деятельности нефтяных бактерий, которые выстилают в качестве «санитаров», очищающих водоемы и почвы о загрязнения нефтью.

Исследования бактерий, использующих ароматические углеводороды, развивались. Выделены основные их виды в подземных водах и изучены бактерии, использующие ароматические углеводороды: нафталин, бензол, толуол. Характерными видами, окисляющими ароматические углеводороды, оказались Bacterium benzoli, Вас. aliphaticum; бактерии, окисляющие нафталин, принадлежали пяти видам рода Pseudomonas, Mycobacterium citreochromogenum и Chromobacterium naphtalain. Большинство бактерий, окисляющих нафталин, хорошо развивается и на углеводородах парафинового ряда.

Итак, бактерии, разлагающие нефть и газообразные углеводороды нефтегазоносных залежей, завершают гипергенный «нефтяной» цикл углерода и освобождают его из этих устойчивых соединений, возвращая снова в атмосферу в форме углекислоты. Подобному же подземному разложению подвергаются залежи каменного угля, органическое вещество битуминозных горючих сланцев и другие рассеянные в осадочных толщах органические соединения.

«Нефтяная микробиология» выросла в особое научное направление, имеющее большое практическое значение: это быстро развивающаяся отрасль науки, решающая важнейшие вопросы, связанные с синтезом белковых продуктов, охраной окружающей среды, поисками и разведкой нефтяных месторождений (Оборин и др., 1979). Улучшение использования природных ресурсов нефти и повышение коэффициента нефтеотдачи пластов — одна из главных задач нефтяников на ближайшие годы. В настоящее время выяснена принципиальная возможность ее решения с помощью бактериальной обработки скважин, что подтвердилось успешным применением этого метода на промыслах Польши. Увеличение нефтеотдачи из пласта достигается: 1) образованием бактериями кислот, растворяющих известковые породы, что увеличивает их пористость; 2) образованием газообразных продуктов — углекислого газа, метана, водорода, сероводорода, которые, растворяясь в нефти, повышают ее подвижность; 3) разрушением высокомолекулярных углеводородов до более подвижных низкомолекулярных соединений; 4) выделением бактериями поверхностно активных веществ, вызывающих уменьшение величины поверхностного натяжения; 5) механическим вытеснением микроорганизмами пленок нефти, обволакивающих зерна породы.

В ряде стран, в том числе и в СССР, проводились полевые опыты закачки накопительной культуры бактерий в нефтяные пласты. Пока они оказались неэффективными из-за недостаточной изученности видового состава микрофлоры нефтяных пластов и процессов изменения микробных ценозов при нарушении природного равновесия, связанного с добычей нефти и закачкой пластовых вод. Слабо исследованы: влияние химического состава нефтей и вод на микробные биоценозы; взаимоотношения «коренных», свойственных нефтяным пластам, микробных комплексов с вновь вводимыми в пласт бактериальными культурами. Необходимо более глубокое знание сущности протекающих в пластах биохимических процессов, состава продуктов метаболизма с учетом конкретных гидрохимических, литолого-фациальных, структурно-геохимических условий нефтяных месторождений.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: