ИЗУЧЕНИЕ НЕФТЕОКИСЛЯЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ И МЕТАБОЛИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МИКРООРГАНИЗМОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ НЕФТЯННЫХ СКВАЖИН ЗАПАДНОГО КАЗАХСТАНА Нагметова Г.Ж.,Аюпова А.Ж.,Сарсенова А.С.,Курманбаев А.А.

РГП «Национальный центр биотехнологии», г. Астана


Номер: 12-1
Год: 2015
Страницы: 47-51
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

деструкция нефти, биосурфактанты, эмульгирующая активность, oildegradation, biosurfactants, emulsifying activity

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Из проб пластовых вод отобранных из нефтянных скважин Западного Казахстана выделено 10 культур микроорганизмов. Изучена нефтеокисляющая способность и метаболическая активность микроорганизмов. Определено количественное содержание биоПАВ, продуцируемых микроорганизмами.

Текст научной статьи

Введение В последнее время усиленно изучаются микроорганизмы нефтяных резервуаров, в связи с высоким потенциалом их применения в промышленности. Микроорганизмы нефтяного пласта обладают большим биотехнологическим потенциалом [1,125] и могут быть использованы в технологиях микробиологического увеличения нефтеотдачи. Микробиологическое увеличение нефтеотдачи пластов (МУН) - это один из потенциальных методов продления жизни скважин поздней стадии разработки [2,106]. Механизм воздействия микробиологических методов увеличения нефтеотдачи основывается на изменении реологических свойств нефтей, коллекторских свойств пород, очистке их от асфальто-смолопарафиновых отложений, что обеспечивает комплексное действие на пласт: ограничивается движение воды по пласту блокированием промытых зон экзополисахаридами микроорганизмов и доотмыв нефти продуктами их жизнедеятельности, что, в конечном итоге, обеспечивает повышение нефтеотдачи пластов [3, 307]. Особый интерес представляют аэробные углеводородокисляющие бактерии, которые являются первым звеном трофической цепи, основанной на биодеградации нефти [4, 3]. Они способны метаболизировать углеводороды, производя органические растворители, такие как спирты и альдегиды, жирные кислоты, обладающие поверхностной активностью, газообразные продукты и другие метаболиты, увеличивающие подвижность нефти. Одним из важных метаболитов, применяемых в МУН являются биосурфактанты. Биосурфактанты представляют собой комплекс биополимерных соединений, выделяемых микробными клетками, выращенных на углеводородах или других субстратах, таких как углеводы. Цель настоящей работы - изучение нефтеокисляющей способности и метаболической активности микроорганизмов, выделенных из нефтянных скважин Западного Казахстана. Материалы и методы Пробы пластовых вод отобраны из 3 нефтяных скважин Западного Казахстана месторождений Жанаталап и Чинарево. Для оценки нефтеокисляющей способности микроорганизмов производили посев чистых культур на жидкую среду Ворошиловой-Диановой (В-Д) с добавлением 3% сырой нефти в качестве единственного источника углерода и энергии. В колбы емкостью 250 мл со 100 мл стерильной среды В-Д вносили 1 мл суспензии клеток. Культивирование проводили при постоянной аэрации и температуре 28°С в течение 14 суток. Контролем служила стерильная среда В-Д с добавлением того же количества сырой нефти без внесения микроорганизмов. [5, 6]. Для определения индекса эмульгирования культуры микроорганизмов культивировали на среде с гексадеканом 7 суток, далее к супернатанту добавляли керосин в качестве гидрофобного субстрата и хорошо перемешивали в течение 2 минут. Замер эмульсии проводили через 24 часа [6, 57]. Определение количественного содержания биосурфактантов проводили с использованием метиленового синего спектрофотометрическим методом. Предварительно была построена калибровочная кривая с растворами стандартных ПАВ известной концентрации. Образец помещали в делительную воронку, устанавливали pH раствора, используя индикатор фенолфталеин, прибавляли растворы 3% H2O2, фосфатный буфер и раствор метиленового синего. Экстрагировали двумя порциями хлороформа по 2мл. Экстракт собирали в приемнике, фильтруя через воронку со стекловатой. В качестве контрольного раствора использовали растворитель без ПАВ. Измерение оптической плотности проводили на спектрофотометре APELPD-303UV при l=652 нм. Содержание сурфактантов рассчитывали по калибровочной кривой, полученной с использованием стандартных растворов [7, 24]. Результаты исследований. Из нефтяных скважин Западного Казахстана было выделено 10 культур микроорганизмов. В Атырауской области были отобраны пробы пластовых вод из нефтяного месторождения Жанаталап со скважины №105. Пластовые воды хлоркальциевые с плотностью 1177-1184 кг/м3 и минерализацией 277,4-289,2 г/л, содержат большое количество сероводорода. Способ эксплуатации - безкомпрессорный газолифтный. Продуктивные горизонты сложены терригенными породами, коллектора поровые. Режим работы залежей водонапорный. В Западно-Казахстанской области пробы пластовых вод отобрали со скважин №11 и №48 нефтяного месторождения Чинарево. Чинаревское месторождение представляет собой многопластовую структуру с отложениями палеозойской эры - в пластах нижнепермского, нижнее каменноугольного и девонского периодов на глубинах от 2700 до приблизительно 5000 метров. Коллекторами являются карбонатные породы. Тип коллекторов каверново-поровый [8, 47]. Эксплуатация скважин осуществляется фонтанным способом. Данное месторождение сравнительно молодое, в эксплуатации находится 56 скважин. Нефтеокисляющая активность микроорганизмов, выделенных из пластовых вод месторождения Жанаталап предсталена на рисунке 1. Рис. 1 - Деструкция нефти культурами микроорганизмов, выделенных из пластовых вод месторождения Жанаталап Наибольшей деструктирующей способностью обладала культура Ж105-11, деструкция нефти составила 38,9%. В пределах 33,75% и 33,99% деструктурировали нефть микроорганизмы Ж105-21 и Ж105-20, соответственно. Наименьшей разрушающей способностью обладала культура Ж105-9, деструкция нефти составила всего 28,55%. Из пластовых вод месторождения Чинарево было выделено 6 культур микроорганизмов. Изучение нефтеокисляющей активности показало, что наибольшей деструктирующей способностью обладала культура Ч11-2 (рис. 2), деструкция нефти составила 47,89%. Рис. 2 - Деструкция нефти культурами микроорганизмов, выделенных из пластовых вод месторождения Чинарево В пределах 36,81%, 33,4% и 32,59% деструктурировали нефть штаммы микроорганизмов Ч48-24, Ч11-1 и Ч11-22, соответственно. Наименьшей разрушающей способностью по отношению к нефти обладали Ч11-3 и Ч11-12, деструкция нефти составила всего 26,56% и 24,07%. Таким образом, все исследуемые культуры обладали нефтеокисляющей активностью. Наиболее активными деструкторами нефти оказались культуры Ч11-2 и Ж105-11. При окислении углеводородов микроорганизмы образуют поверхностно-активные вещества (ПАВ), способствующие проникновению углеводородов в клетку. ПАВ существенно изменяют реологические свойства нефти, что обусловливает использование этих бактерий в технологиях повышения нефтеотдачи. Первичную оценку способности микроорганизмов образовывать поверхностно-активные вещества оценивали путем определения эмульгирующей активности. На основании данного эксперимента определено, что 10 из 19 культур микроорганизмов обладали индексом эмульгурования выше 50%. Наибольшей эмульгирующей активностью обладали культуры Ч11-22, Ж105-9, Ж105-20, Ж105-11. Количественный учет концентрации продуцируемых микроорганизмами биоПАВ определяли по содержанию АПАВ (таблица 1). Анионные ПАВ вещества, которые содержат в молекуле полярные группы, растворяются в воде и диссоциируют с образованием отрицательно заряженных длинноцепочечных органических ионов, определяющих их поверхностную активность. Таблица 1 Количественные и качественные показатели способности бактерий продуцировать биоПАВ Наименование культуры Визуальная оценка Индекс эмульгирования, % Концентрация С, мг/л АПАВ Месторождение Жанаталап Ж105-9 +++ 68,11 10,488 Ж105-20 +++ 63,38 7,663 Ж105-21 - - 7,934 Ж105-11 +++ 65,71 10,175 Месторождение Чинарево Ч11-1 +++ 57,35 5,096 Ч11-2 + 14,49 4,270 Ч11-3 +++ 57,97 3,340 Ч11-12 + 15,94 5,152 Ч11-22 +++ 78,26 8,135 Ч48-24 - - 8,933 Контроль - - - Примечания 1 «+++»- высокая биосурфактантная активность 2 «++» - средняя биосурфактантная активность 3 «+» - слабая биосурфактантная активность Изучение количества продуцируемого исследуемыми культурами биоПАВ показало, что они способны продуцировать АПАВы в концентрации выше 5мг/л, за исключением 3 культур микроорганизмов. Активными продуцентами АПАВ оказались - Ж105-9 и Ж105-11. Заключение Полученные результаты свидетельствуют о том, что в пластовых водах исследуемых месторождений обитают аэробные микроорганизмы, обладающие нефтеокисляющей активностью и способные образовывать нефтевытесняющие метаболиты, такие как поверхностно-активные вещества. Изучение нефтеокисляющей активности, показало, что все культуры способны деструктировать нефть. По результатам гравиметрического анализа наибольшей деструктирующей способностью обладала культура Ч11-2, выделенная из скважины месторождения Чинарево (деструкция составила 47,89%). Определено, что 6 из 10 культур обладали индексом эмульгурования выше 50%. Наибольшей эмульгирующей активностью обладали изоляты Ч11-22, Ж105-9, Ж105-20, Ж105-11. Наибольшее количество биоПАВболее 10 мг/л образуется культурами Ж105-9 и Ж105-11. Изоляты Ч11-22, Ж105-9 и Ж105-11 являются перспективными для использования в технологиях биоремедиации почв и вод и технологиях повышения нефтеотдачи пластов.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.