Биотехнологии в нефтяной промышленности: использование полисахаридов и биополимеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОУ ВПО

«СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Ханты-Мансийского автономного округа - Югры»

Кафедра химии

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: «Биотехнологии в нефтяной промышленности: использование полисахаридов и биополимеров»

Выполнил:

студент 2386 гр. 2 курса

Телихова Алина Витальевна

Научный руководитель:

к. х. н.,

Севастьянова Екатерина Викторовна

Сургут 2010



Содержание

Введение

1. Общие сведения о биополимерах

2. Использование ксантана в качестве реагента

3. Интенсификация добычи нефти и увеличение нефтеотдачи на основе отечественного биополимера

4. Очистка почв от нефти и нефтепродуктов с помощью биотехнологии

5. Недостатки биополимеров

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

Введение

Актуальность темы исследования. Нефть сейчас играет важную роль в структуре экономики стран. Она чрезвычайно выгодна не только как топливо, но и как химическое сырье. Существующие методы (насосный, компрессорный, фонтанный) ее добычи несовершенны (извлечение 40-60% геологических запасов нефти). Применение микробиологических методов позволяет достичь более полного извлечения нефти из пластов. Повышение нефтеотдачи помогает в решении проблем рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды, главным образом, вследствие сохранения естественной структуры пласта и значительно более экономной его эксплуатации. Микробиологические методы являются экономически более выгодным, нежели традиционные физико-химические методы. ксантан биополимер нефть реагент

Микробная биотехнология (промышленная микробиология) это интегральная по своей природе область науки и техники, которая опирается на теоретические и методические положения молекулярной биологии и генетики, биохимии, физиологии и цитологии, а также использует прогрессивные химические технологии. Биотехнология занимается теми процессами, которые можно вести не в природе, а в искусственно созданных условиях производства круглогодично и повсеместно независимо от сезона, климатических и географических условий. Именно это принципиально отличает биотехнологию от сельского хозяйства, где климатические и другие природные условия являются мощным фактором, существенно ограничивающим возможности управления.

Биотехнология, в сущности, не что иное, как использование культур клеток бактерий, дрожжей, животных или растений, метаболизм и биосинтетические возможности которых обеспечивают выработку специфических веществ. Согласно определению европейской биотехнологической федерации, созданной в 1978 году, биотехнология на основе применения знаний и методов биохимии, микробиологии, генетики и химической техники позволяет извлекать выгоду в технологических процессах из свойств микроорганизмов и клеточных культур. Она создает возможность получения с помощью легко доступных и возобновляемых ресурсов тех веществ и соединений, которые важны для жизни и благосостояния людей.

Биотехнология может резко ограничить масштабы загрязнения нашей планеты промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми отходами, токсичными компонентами автомобильных выхлопов и т. д. Современные разработки нацелены на создание безотходных технологий, на получение легко разрушаемых полимеров и поиск новых активных микроорганизмов-разрушителей полимеров (полиэтилена, полипропилена, полихлорвинила).

Прогрессирующий рост трудноизвлекаемых запасов нефти, не извлеченных после заводнения, в районах, в развитие которых уже вложены большие материальные средства, предопределил на десятилетие необходимость уделять больше внимания новым методам увеличения нефтеотдачи: физико-химическим, тепловым, газовым. Во многом причины применения физико-химических методов объективно связаны со структурой остаточных запасов нефти, значительная доля которых сосредоточена на заводненных месторождениях, в низкопроницаемых пластах.

Целью курсовой работы является изучение роли биотехнологии в нефтяной промышленности, в частности биополимеров и полисахаридов.

Основные задачи:

ь изучить общие сведения о биополимерах, в том числе об их недостатках.

ь исследовать роль полисахарида ксантана, применяемого в нефтяной промышленности в качестве реагента;

ь изучить применение отечественного биополимера в нефтяной промышленности;

ь рассмотреть вопрос об очистке почв от нефти и нефтепродуктов с помощью биотехнологии на примере препарата «Микромицет».



1. Общие сведения о биополимерах

Бурное развитие биотехнологии, происходящее в последние годы, привело к появлению возможности использования в нефтяной промышленности экзогенных высокомолекулярных продуктов микробиологического синтеза - полисахаридов, получивших в технике название «биополимеры». Практическая ценность биополимеров определяется прежде всего их способностью в малых концентрациях резко менять реологические свойства водных систем - повышать вязкость, образовывать гели, служить стабилизаторами суспензий и эмульсий. Эти свойства привлекли внимание нефтедобытчиков, и биополимеры в последние два десятилетия стали испытывать и применять в практике разведочного и эксплуатационного бурения, изменения приемистости призабойных зон, повышения эффективности процессов нефтевытеснения.

По сравнению с традиционно применяемыми при добыче нефти водорастворимыми синтетическими полимерами, в частности, полиакриламидом (ПАА), биополимеры обладают рядом существенных преимуществ, в том числе такими, которые позволяют применять их в очень жестких условиях, где использование синтетических полимеров неэффективно.

Из всех биополимеров в добыче нефти используются полисахариды природного и растительного происхождения (Приложение 1). Наиболее широко применяются растительные полисахариды: эфиры целлюлозы и крахмалы, в том числе модифицированные - в бурении, гуар - в качестве стабилизатора пен и гелеобразующего агента при гидроразрыве пласта (ГРП), целлюлоза в виде эфиров и древесной муки - в потокоотклоняющих технологиях. Основным преимуществом природных растительных полисахаридов является низкая стоимость, однако их технологические показатели невысоки, что сужает область применения. Поэтому используют химически модифицированные производные целлюлозы, крахмала и гуара, обладающие комплексом технологических свойств.

Биополимеры устойчивы при температурах до 100-120 ?С, а некоторые представители даже до 150?С, что перекрывает весь температурный диапазон разрабатываемых месторождений. Биополимеры устойчивы в широком интервале рН, как в кислой, так и в щелочной среде. Это позволяет применять их как для составления щелочных композиций, обладающих повышенными нефтевытесняющими свойствами, так и кислотных с пролонгированной растворяющей способностью в отношении карбонатов коллекторских пород.

Особенностью биополисахаридов является наличие в их составе большого числа функциональных химически активных групп - гидроксильных, карбоксильных, карбонильных, ацетатных и др. Это открывает возможность их химической модификации путем прививок, комплексообразования и т.п. с целью придания им ценных в практическом отношении свойств - поверхностно-активных, гелеобразующих, антикоррозионных и др.

Недавно в России выделен штамм-продуцент микробных полисахаридов и отработана технология его производства. Отличительной особенностью отечественного биополимера является экспериментально подтвержденная возможность его использования в виде постферментационной жидкости, что имеет принципиальное значение. Исключение стадий выделения и сушки при производстве биополимера обеспечивает многократное снижение себестоимости и позволяет сохранить полезные свойства раствора, необратимо утрачиваемые при традиционных способах выделения сухого биополимера из постферментационной жидкости. Подробно данный вопрос будет рассмотрен в пункте 3, который называется «Интенсификация добычи нефти и увеличение нефтеотдачи на основе отечественного биополимера».

В результате проведенных экспериментов было обосновано применение биополимера для водоизоляции высокопроницаемых зон пласта.

Еще один метод, применяемый в нефтяной промышленности - это микробиологический метод увеличения нефтеотдачи (ММУН) пластов привлекают внимание малой инвестиционной потребностью, высокой эффективностью и экологической безопасностью. В биотехнологиях дополнительное вытеснение нефти обусловливают те же механизмы, что и при физико-химических методах, но микробные метаболиты образуются в основном, непосредственно на контакте с нефтью в пористой среде, что увеличивает эффективность их воздействия.

При использовании большинства микробиологических технологий закачиваемые питательные вещества проникают в промытые водой каналы и зоны, создают в них благоприятные условия для метаболизма бактерий, имеющихся в пласте. В результате их жизнедеятельности закупориваются высокопроницаемые зоны и происходит перераспределение закачиваемого агента в непромытые малопроницаемые зоны. Лабораторными и промысловыми экспериментами доказано, что продукты микробного генезиса изменяли межфазное натяжение между нефтью и водой, увеличивали фильтрационные сопротивления для водных растворов в высокопроницаемых зонах пласта, улучшали эффективность смачивания пород вытесняющей водой.

2. Использование ксантана в качестве реагента

Наиболее известным полисахаридом на месторождениях является ксантан - продукт микробного синтеза, получаемый с помощью фитопатогенных бактерий Xantomonas campestris. Первые промышленные партии ксантана были получены в 1963 г. фирмой Kelco (США), однако он остается основным коммерческим биополимером на рынке. Для нефтедобывающей промышленности фирма Kelco выпускает ксантан Kelzan XC, Duovis, FLOCON 4800 C, XC Polymer. Каждый новый биополимер, представляющий практический интерес, сравнивают по физико-химическим и реологическим свойствам с ксантаном.

Название «ксантан» относится к целой группе биополимеров, продуцируемых бактериями Xantomonas campestris, при росте как на богатых органических средах, так и на синтетических.

Ксантан представляет собой гетерополисахарид с молярной массой 1*10⁶ 12*10⁶ в зависимости от способов получения препарата и метода анализа молярной массы. Его основная цель аналогична целлюлозе и состоит из остатков глюкозы и маннозы, связанных в-1,4-связью. В его состав входят Д-манноза, Д-глюкоза, карбоксильная группа, ацетат и пируват в отношении 2:2:2:0…0,2:0…0,7. Структура ксантана приведена в Приложении 2. Разные партии ксантана различаются главным образом относительным содержанием неуглеводных компонентов ацетильных групп и остатков пировиноградной кислоты, а также их распределением по молекуле полимера. В растворах ксантана О-ацетильные группы оказывают влияние на межмолекулярные взаимодействия, а кислые группы (остатки уроновой и пировиноградной кислот) - на внутримолекулярные взаимодействия. Число этих группировок влияет на растворимость ксантана в минерализованных водах и его гелеобразующую способность.

Промышленные формы ксантана, использовавшиеся ранее, представляли собой сухие порошки, и иногда возникали серьезные проблемы, связанные с их гигроскопичностью и трудно растворимостью. В настоящее время существует технологически более удобные жидкие концентраты (пасты), содержащие примерно 5…6 % полисахарида.

Ксантан фирмы Kelco представляет собой светло-кремовый порошок, который при 20°С и перемешивании растворяется в воде за 2 ч, с образованием 1%-го раствора, а в присутствии 75-100 г 28%-го раствора аммиака на 100 л воды - за 20-24 мин. Способность растворяться быстрее при добавлении щелочи характерна практически для всех полисахаридов. Вязкость 1%-го раствора ксантана в деионизированной воде составляет 800-1200 мПа*с (60 мин^-1), pH = 5-6,6. Раствор ксантана сохраняет высокую вязкость при повышении температуры (Приложение 3) и в широком интервале значений pH (Приложение 4).

Ксантан - хороший псевдопластик. Вязкость его раствора уменьшается с увеличением напряжения сдвига и за несколько секунд снижается до исходной величины при снятии напряжения. В связи с этим фирма Kelco рекламирует его как универсальный реагент для приготовления буровых растворов. Псевдопластичность ксантана хорошо проявляется при низких скоростях сдвига. Резкое снижение вязкости раствора биополимера при высоких скоростях обеспечивает сокращение времени проходки ствола. Оптимальная концентрация ксантана, необходимая для приготовления бурового раствора, определяется механической скоростью, с понижением которой вязкость раствора повышается и требуется меньшее количество биополимера.

Ксантан образует вязкие растворы низких концентраций как в деионизированной, так и в морской воде и не выпадает в осадок из сильно минерализованных растворов. Однако это не означает, что растворы ксантана абсолютно не чувствительны к соли. Ионные добавки несколько изменяют его реологические свойства.

Этот полимер обеспечивает эффективное загущение большинства обычно применяемых солевых растворов: хлоридов натрия, калия, кальция, а также бромидов кальция, натрия, калия, цинка. При соблюдении технологии смешения очень малые концентрации ксантана в диапазоне 1,4-4,3 кг/м³ (или объемная доля 0,14-0,28%) обеспечивают достаточную вязкость, чтобы удержать твердую фазу во взвешенном состоянии для эффективной очистки кольцевого пространства скважин. Ксантан можно непосредственно добавлять в солевые растворы при температурах 10-140 °С, и рабочая активность раствора достигается перемешиванием при высоких скоростях сдвига в течение 30 мин.

Для получения солевых растворов высокой плотности (1,4-2,3 г/см³) обычно применяют смесь солей - хлорида кальция, бромида кальция и бромида цинка. Эффективность применения ксантана зависит от общей концентрации ионов двухвалентных металлов. Повысить эффективность этого полимера можно таким подбором рецептуры солевого раствора, который обеспечивает минимальную концентрацию двухвалентных ионов.

Ксантан обеспечивает загущение растворов хлорида кальция, бромида кальция, бромида цинка в условиях перемешивания при высокой скорости сдвига и при температуре 10-30°C, если массовая доля соли не превышает для хлорида кальция 15% (плотность раствора 1,626 г/см³), для бромида кальция 13 % (плотность раствора 1,26 г/см³), а для бромида цинка 10 % (плотность раствора 1,6 г/см³).

Практическое применение в повышении нефтеотдачи нашло свойство ксантана образовывать гели в присутствии трехвалентных катионов (чаще всего Al³⁺ и Cr³⁺) (Приложение 5). Гели ксантан Cr³⁺ являются эластичными. Полученные гели не разрушаются солями Ca²⁺ и Mg²⁺. Благодаря этому можно подобрать гель нужной вязкости, удовлетворяющий определенным условиям полевых работ: температуре, скорости закачки, солевому составу воды. С 1981г. доля используемых для заводнения растворов, содержащих «сшитые» солями растворы биополимеров, постоянно возрастает.

Для разрушения ксантана и необратимого снижения вязкости раствора используют окислители или сильные минеральные кислоты, в частности хлорную известь и соляную кислоты.

3. Интенсификация добычи нефти и увеличение нефтеотдачи на основе отечественного биополимера

Проблема интенсификации добычи нефти, снижения обводненности продукции и повышение нефтеотдачи пластов является одной из ключевых задач нефтяной промышленности. Это обусловлено рядом факторов, основными из которых являются разработка большинства высокопродуктивных нефтяных месторождений на завершающей стадии и ввод в эксплуатацию новых месторождений трудноизвлекаемыми запасами.

В настоящее время различные методы интенсификации добычи и увеличения нефтеотдачи пластов, в том числе с применением различных химических реагентов и композиций на их основе. Однако возрастающие требования по охране окружающей среды ставят на одно из первых мест вопросы применения достаточно экологически чистых реагентов.

В рамках Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения» Минпромнауки России в 1993 г. были начаты работы по разработке и созданию технологического комплекса (технология и оборудование) по применения отечественного биополимера, произведенного непосредственно на промысле.

Авторами проекта - научно-техническим объединением «ИТИН» был выделен штамм-продуцент экзополисахаридов Azotobacter vinelandii ФЧ-I (патент РФ № 2073712). Свойства получаемой при культивировании указанного штамма-продуцента постферментационной жидкости, получивший впоследствии товарный знак «Продукт БП-92», позволили создать на ее основе композиции для организации полимерного заводнения. Следует подчеркнуть, что производимые на Западе биополимеры типа «Ксантан» получают в виде сухого порошка, что значительно удешевляет транспортировку продукта, так как в готовом виде раствор содержит 98-99 % воды. Вместе с тем «сухой» продукт обусловливает ряд проблем: многократное (на порядок) удорожание производства, необходимость использования токсичных веществ в процессе выделения и сушки, загрязнение окружающей среды, необходимость специального оборудования для приготовления раствора из порошка. Проведенными исследованиями было также установлено, что реологические свойства и нефтевытесняющие характеристики водных растворов постферментационной жидкости лучше, чем водных растворов на основе сухого порошка. Указанные обстоятельства поставила задачу создания производство биополимера непосредственно на промысле. Эта задача была решена - создан мобильный автоматизированный блочно-модульный технологический комплекс по производству биополимера производительностью 0,5 м³ /сут культуральной жидкости. На установку получен патент РФ № 42785. На ней отработаны условия культивирования штамма-продуцента экзополисахаридов и разработан способ непрерывного получения «Продукта БП-92» (патент РФ № 2062788).

Разработанные составы на основе биополимеры «Продукт БП-92» обладают некоторыми преимуществами по сравнению с ПАА (как наиболее распространенными полимерами) - высокими термостойкостью (до 120°) и механической деструкцией (устойчивость к сдвиговой деградации).

В настоящее время промышленное применение биополимеров имеет два направления:

1. Обработка призабойной зоны добывающей скважины для ограничения водопритока. При этом обводненность снижается в среднем на 10-15%, в отдельных случаях на 40%, а прирост добычи нефти в среднем 4-5 т/сут, достигая 15-20 т/сут в зависимости от дебита жидкости и обводненности.

2. Закачка биополимерных композиций в нагнетательные скважины с целью изменения профиля приемистости и увеличения охвата пласта заводнением. При этом обеспечивается преимущественная (селективная) закачка биополимеров в высокопроницаемые прослои за счет снижения давления закачки на 0,5 - 1,0 МПа. При этом более интенсивно снижается приемистость низкопроницаемых интервалов по сравнению в высокопроницаемыми.

Так как производительность опытно-промышленной установки невелика (0,5 м³/сут), и она преимущественно ориентирована на применение биополимера в нагнетательные скважины (в достаточно больших объемах), установка не нашла промышленного применения на промыслах. Вместе с тем разработчиками подготовлены предложения по созданию на промысле (либо в непосредственной близости) завода по производству биополимеров производительностью до 50 тыс. т в год, что позволит закачивать до 1 млн. т воды, обработанной «Продуктом БП-92». Необходимо отметить также, что если сегодня стоимость биополимера, получаемого на биохимкомбинатах, оценивается в 500-700$ США, то по предварительным оценкам стоимость его производства на мини-заводе снизится в 2-3 раза и составит около 200-250% США.

Важно еще и то, стоимость производства биополимера и, как следствие, реализации технологий на его основе кратно более низка по сравнению с импортными ПАА, и на порядок ниже по сравнению с импортными биополимерами.

Технологическая эффективность применения метода составляет от 300 до 600 т на 1 т биополимера.

С использованием выделенного штамма-продуцента экзополисахаридов НТО «ИТИН» организовала промышленное производство «Продукта БП-92» на Бердском биохимкомбинате. За 2001 г. объем производства биополимера составил 2800 т, при этом около 30 т (11%) было направлено на обработку призабойных зон нефтяных скважин на месторождениях Татарстана.

4. Очистка почв от нефти и нефтепродуктов с помощью биотехнологии

Микробиологическая очистка почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, с помощью биопрепарата "Микромицет" (микрогрибы) успешно применена в ряде регионов России. Применение технологии обеспечивает экологически безопасную очистку почв до глубины 1,5 м. Затраты производятся за счет средств, взыскиваемых с виновных в загрязнении почв.

Основным компонентом препарата по очистке земель и водной поверхности от нефти и нефтепродуктов является адаптированный грибной штамм, способный расщеплять и утилизировать тяжелые фракции нефти и нефтепродуктов без накопления токсичных продуктов.

Штамм, используемый в препарате, адаптирован в течение 20 лет к использованию нефти и нефтепродуктов в качестве единственного источника углеродного питания (Патент России, Авторские свидетельства).

Применяемый штамм не токсичен и не патогенен.

Экологическая безопасность и эффективность препарата подтверждена результатами исследований и положительными заключениями Всесоюзного НИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов, Всесоюзного НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Гамалеи, а также Биолого-почвенным факультетом Московского Государственного Университета им. Ломоносова.

Препарат «микромицет» имеет ряд преимуществ над другими биопрепаратами, а именно: является грибным препаратом, разлагает ароматические структуры нефтепродуктов с накоплением в почве гумуса, не образовывает газов, не оказывает негативных воздействий на почвенную микрофлору и растительность.

Данная технология очистки имеет принципиальное отличие от других технологий очистка почвы производится без снятия загрязненного слоя, с сохранением структуры почвенных горизонтов.

Ускоренный процесс очистки происходит за счет обогащения почвы препаратом «микромицет» с наполнителем и кислородом, что стимулирует развитие внесенного нефтеусваивающего штамма и собственной микрофлоры почвы, при этом происходит накопление нетоксичной биомассы, которая утилизирует загрязнения, и увеличивает содержание гумуса в почве.

После очистки почвы выращенная растениеводческая продукция экологически безопасна.

Лабораторные опыты, проведенные по применению препарата для утилизации нефтяных шламов, подтвердили способность препарата.

При загрязнении почвы до 50 см проводится поверхностная обработка препаратом «микромицет» с наполнителем, при загрязнении свыше 50 см проводится поверхностная и глубинная обработка.

При глубинном загрязнении специальным устройством проводится закачка препарата на глубины от 0,5 до 2 метров.

Очистка контролируется химическими и микробиологическими анализами. Очистка считается законченной, если в почве достигнуто фоновое содержание загрязнения.

Период очистки, загрязненных нефтью и нефтепродуктами объектов, зависит от площади и глубины проникновения загрязнения, вида (нефть, мазут и т.д.), от количества внесенного препарата. В среднем период очистки длится от двух месяцев до 2-2,5 лет.

В случае попадания спор грибов в нефтяные цистерны развитие гриба не произойдет, так как процесс развития грибов происходит только на водонефтяном контакте с наличием источников питания (азот, калий, фосфор).

5. Недостатки биополимеров

Физико-химические и реологические свойства ксантана позволяют считать применение этого биополимера в нефтедобывающей промышленности достаточно эффективным. Тем не менее высокая рыночная стоимость ксантана, составляющая для технических целей в среднем 9 дол./кг (6,2 дол./фунт) препятствует его широкому применению.

Ферментация ксантана продолжается 72 ч, накопление в суспензии составляет 2,0…2,5 %, на его осаждение и дегидратацию требуются большие объемы органических растворителей с их последующей регенерацией, субстратом при получении ксантана служит пищевое сырье - глюкоза, сахароза или гидролизованный крахмал, причем выход по субстрату составляет 60…65 %. В ближайшее время вряд ли удастся разработать технологию, резко снижающую затраты на его производство.

В качестве экономического показателя эффективности применения (ЭПЭП) полимера для закачки а пласт служит отношение вязкости раствора к стоимости 1 кг полимера.

В таблице (Приложение 6) приведены экономические показатели эффективности полимеров, представляющих практический интерес для нефтедобывающей промышленности.

Как видно из таблицы, экономические показатели ксантана в минерализованной воде (условия, приближенные к полевым) находятся между показателями производных целлюлозы и полиакриламида.

Снижение стоимости биополимеров можно достичь организацией производства вблизи нефтяных месторождений, а также использованием непосредственно разбавленной послеферментационной суспензии.

Так, расчетная рыночная цена ксантана, производимого для пищевой, медицинской и других отраслей промышленности, составляет 13,2 дол./кг. Если же ксантан культуральной жидкости с содержанием полимера 52 кг/м³,то стоимости полисахаридов - создание новых технологий получения биополимеров на непищевом сырье: низших спиртах и углеводородах.

Другим недостатком биополимеров является их деструкция при соприкосновении с микрофлорой, находящейся в пластовых и особенно в закачиваемых пресных водах.

В процессе жизнедеятельности углеводокисляющих, денитрифицирующих, целлюлозоразрушающих, сульфатвосстанавливающих, аммонифицирующих и других микроорганизмов происходит биологическое разрушение, в результате чего уменьшается молекулярная масса полимера и вязкость его растворов, снижается эффективность его использования как загущающего агента.

Количественный и качественный состав микроорганизмов пластовых вод, а также их активность значительно различаются в зависимости от степени минерализации воды, pH, температуры пласта, условий и длительности эксплуатации месторождений, времени отбора проб воды и др.

Установлено, что биодеструкция экзополисахаридов в высокоминерализованных водах намного слабее, чем в пресных. Это объясняется неблагоприятными условиями (высоким содержанием ионов хлора, магния, йода, низким pH воды и др.)

Биополимеры, закачиваемые в пласт, необходимо стабилизировать специальными добавками - бактерицидами - для защиты от разрушения микроорганизмами.

Бактерициды должны удовлетворять следующим требованиям: надежно предотвращать биологическую деструкцию, незначительно изменять свойства раствора биополимера, не оказывать вредного воздействия на людей, быть дешевым и доступным. Этим требованиям удовлетворяет формалин. Изучаются свойства таких биоцидов, как камцид, карбазин, тетрацид, вазин. Для предотвращения микробиологического разрушения полимеров предлагается использовать бензол, толуол, ксилол, а также полиэтиленгликоль, полиметиленгликоль.

Разрушение раствора биополимера может происходить и под действием активных компонентов нефтепромысловых сточных вод - сероводорода, ионов железа и др. Изучение в НПО Союзнефтеотдача влияния растворенного сероводорода на свойства нефтевытесняющих составов показало, что при концентрации сероводорода менее 220 мг/л его присутствие не меняет вязкостных свойств растворов симусана. Этот факт с учетом высокой устойчивости биополимера к механической, окислительной деструкции, действию высоких температур заслуживает большого внимания.

Анализ патентных и литературных данных по деструктивным процессам в промысловой системе полимерного заводнения свидетельствует, что биополимеры более устойчивы к механической, окислительной и биологической деструкции, чем полимеры акрилового ряда.

Заключение

В настоящее время наблюдается тенденция снижения стоимости загустителей, суспендирующих агентов, эмульгаторов и выпуска продуктов с определенными функционального свойствами. При такой тенденции будущее принадлежит биополимерам, что объясняется следующими причинами. Во-первых, в связи с постоянным сокращением запасов нефти цена синтетических полимеров, получаемых нефтехимическим синтезом, может только возрастать. промышленный же синтез полисахаридов (производные целлюлозы и микробные полисахариды) основан на использовании воспроизводимого сырья. Во-вторых, среди полисахаридов биополимеры обладают свойствами, наиболее удовлетворяющими различные отрасли промышленности, в первую очередь нефтяную. При этом следует иметь в виду, что уже созданы штаммы-продуценты полисахаридов, для выращивания которых требуется значительно меньше времени и более дешевое сырье по сравнению с ксантаном.

В 70-х гг. в нефтедобыче сформировалось новое направление, предусматривающее использование биополимеров. Биополимеры ксантанового типа и другие в чистом виде, как правило, не закачиваются в пласт. Обычно их включают в состав композиций вместе с другими химическими веществами. Каждый тип биополимера обладает специфическими свойствами, которые определяют состав композиционных смесей, позволяющий улучшить их положительные свойства и устранить отрицательные.

Основное назначение биополимеров состоит в регулировании проницаемости пласта, в то время как их нефтеотмывающие свойства выражены слабо. Разработки в области полимерного заводнения направлены на совершенствование оборудования и технологии процесса, расширение границ применения метода. Можно ожидать, что совместные усилия специалистов в области нефтеотдачи, технологов, микробиологов, химиков приведут к появлению новых технологических решений по созданию высокорентабельных производств биополимеров и их эффективному применению.

Список используемой литературы

1. Дерябин, В. В. Биополимеры в нефтяной промышленности / В. В. Дерябин. - М. : ВНИИОЭНГ, 1990. - 38 с.

2. Булавин, В. Д. Технологический комплекс для интенсификации добычи нефти и увеличения нефтеотдачи на основе отечественного биополимера / В. Д. Булавин // Нефтяное хозяйство. - 2002. -№ 4. - С. 116-117.

3. Сохань, Т. С. Поиск новых бактериальных экзополисахаридов для нефтегазового комплекса / Т. С. Сохань [и др.] // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. -2008. -№ 5. - С. 62-63.

4. Ибатуллин, Р. Р. Бополимеры - полисахариды для увеличения нефтеотдачи пластов / Р. Р. Ибатуллин [и др.] // Нефтяное хозяйство. - 2006. -№ 3. - С. 46-47.

5. Очистка почв от нефти и нефтепродуктов с помощью биотехнологии [Электронный ресурс] // Сохраним планету [web-сайт]. 25.02.2007. ?http://www.saveplanet.su/tehno_50.html ?. (23.04.2010)



Приложение

Биополимеры

Полисахариды

Микробные: ксантан, эмульсан, симусан, курдлан, бактериальные альгинаты		Растительные: Крахмал, гуар, целлюлоза, и их модифицированные производные (например, эфиры целлюлозы)		Грибные: эубазидиан, пуллулан, родэксман, склероглюкан

Перспективные и применяемые в добыче нефти полисахариды

Обобщенная структура повторяющегося звена ксантана



м, мПа*с

10000

1000

100 T,°С

20 60 100

Влияние температуры Т на вязкость раствора ксантана м

м, мПа*с

10000

1000

100

3 5 7 9 11 pH

Влияние pH среды на вязкость раствора ксантана м

Образец ксантанового геля



Полимер (концентрация 0,06 %)	ЭПЭП полимера в различных растворителях, мПа*с (дол.*кг-1)
	Дистиллированная вода	1%-й раствор NaCl	10%-й раствор NaCl
Карбоксиметилцеллюлоза Гидроксиэтилцеллюлоза Полиакриламид Ксантан	- 3,00 0,85 4,31	2,29 1,14 0,59 1,34	1,71 0,96 0,76 1,03

Размещено на Allbest.ru

...