|
Aktualności
|
|
Informacje
Numery
Numer 10/2005
Jak wyczerpać złoża naftowe? Bakterie wypompują!
|
|
Piotr Olszowiec na podstawie artykułu Baktierii kaczajut nieft, „Energetika i Promyszlennost Rossii”, 2005 nr 6.
Od 50 lat w Rosji widoczny jest spadek wykorzystania zasobów złóż naftowych. Od połowy XX w. wskaźnik ten uległ dwukrotnemu zmniejszeniu.
|
Ocenia się, że w ostatnich 40 latach w rosyjskich złożach pozostawiono ok. 14 mld t ropy nadającej się do wydobycia, a więc tyle, ile pozyskano w całej historii górnictwa naftowego tego kraju. Nieustanny spadek efektywności tej branży wynika z braku stosowania nowoczesnych metod eksploatacji złóż.
Naftowe złoże podlega od góry naciskowi poduszki gazowej, z kolei od dołu ciśnienie wywierają wody gruntowe. Dlatego po wykonaniu odwiertu ropa wytryska silnym strumieniem. Jednak z czasem ciśnienie stopniowo zmniejsza się i konieczne jest użycie pomp głębinowych. Gdy ciśnienie nadal maleje, działanie pomp staje się coraz mniej wydajne. Wówczas stosuje się tzw. wtórną metodę wydobycia, polegającą na wykonaniu kolejnych nawierceń (lub wykorzystaniu starych otworów), przez które pod ciśnieniem wtłacza się wodę. Nacisk słupa wody ponownie wypycha ropę na powierzchnię ziemi. Gdy ten sposób przestaje przynosić oczekiwane wyniki, górnicy przenoszą się w następne miejsca, chociaż w złożu pozostaje jeszcze dużo cennego surowca. Można go częściowo odzyskać sięgając po tzw. trzecie metody, oparte na użyciu środków o większej sile wytłaczania niż woda.
Metody te dzieli się na cztery grupy:
-
chemiczne (zalanie złoża środkami aktywnymi powierzchniowo, polimerami itp.);
-
gazowe (wtłoczenie azotu, dwutlenku węgla, węglowodorów);
-
cieplne (wytłaczanie ropy nośnikami ciepła przez wywołanie egzotermicznych reakcji utleniania);
-
biologiczne (wprowadzenie do złoża produktów przemiany materii mikroorganizmów lub wytwarzanie tych produktów przez bakterie w samym złożu).
Uczeni rosyjscy opracowali dotychczas ponad sto różnych „trzecich” metod dostosowanych do różnorodnych warunków geofizycznych, chemicznych i biologicznych panujących w poszczególnych złożach. Po raz pierwszy po mikroby sięgnięto równo pół wieku temu dla zwiększenia wydobycia ropy naftowej w zagłębiu nadwołżańskim. Niestety próba ta zakończyła się niepowodzeniem: ze złoża wytrysnęła nie ropa, lecz mieszanina siarkowodoru i merkaptanu. Do wyjaśnienia tego zjawiska wrócono po 20 latach, gdy firmy naftowe postanowiły wykorzystać do swych celów szybki rozwój biotechnologii. Mikrobiolodzy zaproponowali dwa rodzaje „biologicznych” metod odzysku ropy z wyeksploatowanych złóż: wprowadzenie do złoża produktów przemiany materii mikroorganizmów hodowanych w zbiornikach fermentacyjnych oraz aktywację mikroflory w samych złożach za pomocą różnych substancji, np. melasy cukrowej.
Jednak wkrótce okazało się, że pierwszy sposób jest kosztowny i ryzykowny pod względem ekologii, drugi zaś ma ograniczony zakres zastosowań. Jeśli w wodzie wprowadzonej wcześniej do złoża występują związki siarki, to w obecności bakterii hodowanych na melasie powstaje siarkowodór i merkaptan, nie zaś te substancje, które miały wytłaczać ropę. Tak właśnie zakończyły się pierwsze próby użycia mikroorganizmów w rosyjskim górnictwie naftowym. W latach 70. uczeni radzieccy badali zjawisko powstawania siarkowodoru, który powodował korozję rur instalacji wiertniczych, pogarszał jakość wydobywanej ropy, a nawet zagrażał życiu pracowników. Wyniki nasunęły myśl o wykorzystaniu bakterii „naftowych” do wytwarzania produktów ułatwiających wytłaczanie ropy ze złóż. Kontynuacja badań na polach naftowych Tatarstanu, gdzie woda wpompowana do złóż nie zawierała siarczanów, doprowadziła do opanowania nowej technologii wydobycia ropy z użyciem metanu. Polegała ona na mechanizmie analogicznym do procesu powstawania siarkowodoru z siarczanów pod wpływem bakterii z tą różnicą, że w efekcie uzyskiwano inne gazy powodujące wytłaczanie ropy.
W pierwszym etapie do złoża pompowano z wodą tlen w formie mieszaniny zawierającej także mineralne sole azotu i fosforu. Związki te uaktywniały rozwój „naftowej” mikroflory, a wprowadzane z wodą bakterie utleniały węglowodory do kwasów organicznych i alkoholi. W drugim etapie wpompowywano wodę, tym razem bez tlenu, stwarzając warunki do życia bakteriom beztlenowym, które przetwarzały wspomniane produkty utleniania ropy w metan i kwas węglowy. Metan obniżał lepkość ropy i jednocześnie podnosił miejscowe ciśnienie w złożu. Z kolei kwas węglowy, oprócz obniżania lepkości ropy, rozpuszczał węglany ułatwiając opróżnianie złoża. Próby nowej technologii trwały do 1988 r., po czym wdrożono ją do eksploatacji złóż naftowych Tatarstanu. Dzięki niej zwiększono wydobycie o 10 do 30% (o 700 tys. t).
Mimo pozytywnych wyników prób metoda wydobycia ropy z użyciem mikrobów nie znalazła dotychczas zastosowania w górnictwie naftowym Rosji. Nie uwzględniono argumentów wynalazców, że powrót do eksploatacji zaledwie „napoczętych” złóż w terminie późniejszym będzie wymagał kosztownej odbudowy instalacji wydobywczych. Natomiast żywe zainteresowanie okazali już na początku lat 90. Chińczycy. Dysponując nieporównanie mniejszymi zasobami tego surowca od Rosji, nie zaprzestają dążeń do możliwie pełnej jego utylizacji. W 2001 r. na polach naftowych Dagan w południowych Chinach przystąpiono do wdrażania rosyjskiej technologii. Mimo znacznie wyższej temperatury panującej w złożu (65 st. C), niekorzystnie wpływającej na rozwój mikroflory, uzyskano zachęcające wyniki. Podczas gdy wspomniane metody pierwotna i wtórna pozwoliły na wydobycie łącznie 40% zasobów złoża, nowy sposób zapewnił odzyskanie dalszych 7%. Chiński koncern Petro China przedłużył kontrakt ze stroną rosyjską i udostępnił jej wszystkie stare odwierty oraz wykonał kilka nowych. Obecnie nowa technologia jest stosowana także na polach naftowych Datsin.
Propozycje współpracy przyszły także z Iranu, mimo że w tamtejszych złożach temperatura również przekracza optymalny poziom. Rezygnacja z rodzimego wynalazku jest dla jego twórców zupełnie niezrozumiała, tym bardziej że umożliwia odzysk ropy po cenie 5-10 USD za tonę, podczas gdy inne metody „trzecie” wymagają jednostkowych nakładów rzędu 40-60 USD. Zatem ropa wydobyta tą metodą kosztuje w przybliżeniu tyle samo, jak pozyskana metodą pierwotną i wtórną. Natomiast inne znane biotechnologie górnictwa naftowego (m.in. z użyciem melasy lub produktów hodowli mikrobów) są znacznie droższe, przekraczają 30 USD/t. Jeszcze jedną zaletą technologii Instytutu Mikrobiologii Rosyjskiej Akademii Nauk jest fakt, że w istocie należy ona do metod wtórnych wydobycia ropy. Do jej stosowania wystarczy bowiem zainstalowanie sprężarki i dostarczenie niezbędnych soli mineralnych.
Nowatorską technologią odzysku ropy należącą do wspomnianej wcześniej grupy metod chemicznych jest sposób opracowany przez naukowców Saratowskiego Uniwersytetu. Jak wiadomo po częściowym opróżnieniu złoża pozostaje w nim mieszanina ropy i wody, przy czym ich rozdzielenie stwarza wielkie trudności. Nowa technologia bazuje na różnej reakcji wody, gruntu i ropy na obcą substancję rozpylaną w złożu. Środek ten jest zmielonym piaskiem z dodatkiem środków o własności „odpychania” wody, a jednocześnie „przyciągania” ropy. Materiał ten pozwala na zwiększenie wydobycia ropy o 30-50% ze złóż uznawanych za wyeksploatowane. Powyższa metoda pojawiła się przed 10 laty, a od 1998 r. była z powodzeniem testowana w obwodzie wołgogradzkim. Ponieważ w Rosji firmy naftowe od dawna preferują budowę nowych instalacji wydobywczych, wynalazcy opatentowali swe rozwiązanie w Wielkiej Brytanii. Później metoda przeszła udane próby w Kanadzie; obecnie interesują się nią w Meksyku i USA. Należy zaznaczyć, że wykorzystanie piasku (dwutlenku krzemu) do odzysku ropy naftowej nie jest nowym pomysłem - podobnych metod przebadano na świecie kilkanaście. Jednak wszystkie okazały się mało wydajne i z czasem zostały zaniechane. Tymczasem saratowska technologia jest znacznie tańsza, gdyż zamiast dziesiątek ton drogich reagentów do złoża wprowadza się jedynie kilkaset kilogramów pyłu krzemionki z dodatkiem tanich odczynników.
Dokończenie znajdziesz w wydaniu papierowym. Zamów prenumeratę miesięcznika ENERGIA GIGAWAT w cenie 108 zł za cały rok, 54 zł - za pół roku lub 27 zł - za kwartał. Możesz skorzystać z formularza, który znajdziesz tutaj
Zamów prenumeratę
|
|
|
|
