Исследование процессов биодеградации вязких нефтей Монголии для создания методов увеличения нефтеотдачи и рекультивации нефтезагрязненных почв тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.13 ВАК РФ

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ИНСТИТУТ ХИМИИ НЕФТИ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН

На правах рукописи

Тумэндэмбэрэл Гэрэлмаа

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ БИОДЕГРАДАЦИИ ВЯЗКИХ НЕФТЕЙ МОНГОЛИИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ МЕТОДОВ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ И РЕКУЛЬТИВАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ

02.00.13 - Нефтехимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

- з июн 2010

Томск-2010

004603052

Работа выполнена в лаборатории коллоидной химии нефти нститута химии нефти СО РАН

Научный руководители: доктор технических наук, профессор,

Алтунина Любовь Константиновна

кандидат биологических наук, доцент, Сваровская Лидия Ивановна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор,

Загребельный Станислав Николаевич

кандидат химических наук, доцент, Певнева Галина Сергеевна

Ведущая организация: институт нефтегазовой геологии и геофизики

им. А.А. Трофимука СО РАН, г.Новосибирск

Защита состоится «26» мая 2010 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 003.043.01 при Институте химии нефти СО РАН по адресу: 634021, Томск, проспект Академический, 4

e-mail: dissovet@ipc.tsc.ru. fax: (3822) 49-14-57

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института химии нефти СО РАН

Автореферат разослан «_14_» апреля 2010 г.

Ученый секретарь t-/J/ \ ¡J

диссертационного совета ^ " Сагаченко Т. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Высоковязкие нефти в настоящее время рассматриваются как основой резерв мировой добычи нефти. Их запасы примерно в 5 раз превышают извлекаемые запасы нефтей малой и средней вязкости. Разработка месторождений высоковязких нефтей ведется, как правило, с применением методов теплового воздействия.

В последние годы в Монголии введены в эксплуатацию нефтяные месторождения -Тамсагбулаг, Зуунбаян и Цагаан-Элс, где запасы вязкой нефти составляют 1.5 млрд. баррелей. Их добыча осуществляется методом теплового воздействия на залежь. Этот метод является эффективным, но технологически сложным и высоко затратным. Для повышения нефтеотдачи ведутся поиски и разрабатываются комплексные физико-химические и микробиологические методы увеличения нефтеотдачи. В основе этих методов лежит способность микроорганизмов к ферментативному окислению углеводородов нефти с образованием продуктов метаболизма, изменяющих реологические свойства нефти и способствующих ее вытеснению из пласта.

Способность микроорганизмов к деструкции углеводородов (УВ) нефти и нефтепродуктов лежит в основе многих биотехнологий, направленных на улучшение экологических условий, в том числе, биотехнологии восстановления нефтезагрязненных почв и водных акваторий. Считается, что наиболее распространенными в загрязненных местах обитания являются бактерии родов: Rhodococcus, Pseudomonas, Arthrobacter и Acinetobacter. Именно этим организмам, принадлежащим к углеводородокисляющей группе, отводится основная роль в процессах естественного самоочищения почв от нефтяных загрязнений. Углеводородокисляющие микроорганизмы способны окислять алканы, ароматические углеводороды, смолы и асфальтены в условиях широкого диапазона температур - от минус 5 до +75 °С. Микробному воздействию подвергаются практически все известные углеводороды. Кроме того, важную роль в деградации углеводородов играют вещества с поверхностно-активными свойствами, которые превращают нефтяную пленку в мелкодисперсную эмульсию, что приводит к увеличению площади контакта нефтяных капелек с бактериями и улучшает аэрацию. Процесс биодеструкции углеводородов нефти сопровождается изменением физико-химических свойств, группового и индивидуального углеводородного состава нефтей. Следует отметить, что нефть - многокомпонентная система, поэтому процесс ее биодеградации носит сложный характер и зависит от ее физико-химического состава.

Для вязких нефтей Монголии достаточно хорошо изучен состав углеводородов. Но их трансформация в процессе биодеструкции пластовой микрофлорой ранее не исследовалась. В этом отношении особый интерес представляет изучение процесса ферментативного окисления углеводородов вязких нефтей Монголии пластовой микрофлорой и почвенным биоценозом.

Цель данной работы: исследование процессов биодеградации вязких нефтей, изменение их группового состава и разработка экологически безопасного комплексного физико-химического и микробиологического метода увеличения нефтеотдачи высоковязких нефтей Монголии и метода рекультивации нефтезагрязненных почв. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

• изучить физико-химические и микробиологические характеристики пластовых флюидов месторождений Монголии;

• исследовать активность пластовой микрофлоры в процессах биодеструкции углеводородов вязких нефтей;

• изучить стимулирующее действие азотистых компонентов нефтевытесняющей композиции ПАВ на численность и окислительную активность микроорганизмов;

• исследовать изменение состава индивидуальных углеводородов вязких нефтей при биодеградации в почве и жидкой среде (н-алканы и алкиларены нафталинового и фенантрекового рядов);

• исследовать закономерность вытеснения вязкой нефти и компонентов композиции комплексным микробиологическим и физико-химическим методом на насыпных моделях пласта;

• провести лабораторные и полевые испытания по очистке почв от нефтяных загрязнений.

На защиту выносятся:

- Изменение состава индивидуальных углеводородов при биодеградации высоковязких нефтей Монголии в присутствии композиции НИНКА, содержащей ПАВ и азотистые субстраты.

- Комплексный физико-химический и микробиологический метод увеличения нефтеотдачи месторождений высоковязких нефтей Монголии.

- Метод рекультивации почв Монголии, загрязненных вязкой нефтью, на основе биодеструкции углеводородов.

Научная новизна работы.

Установлено активное окисление углеводородов ассоциацией углеводородокисляющих микроорганизмов, выделенных из нефти изучаемых месторождений.

Изучено стимулирующее влияние компонентов композиции на оксигеназную активность пластовой микрофлоры с накоплением продуктов метаболизма, способствующих вытеснению нефти из пласта.

Впервые изучены изменения состава насыщенных и ароматических углеводородов высоковязких нефтей Монголии в процессе их биодеградации. Показано, что в процессе биодеградации параллельно с н-алканами окисляются би- и триалкилароматические углеводороды.

Впервые разработан комплексный микробиологический и физико-химический метод вытеснения вязких нефтей месторождений Монголии.

Впервые показано, что вытеснение нефти комплексным методом на основе композиций ПАВ и углеводородокисляющей микрофлоры сопровождается изменениями состава н-алканов, алкилароматических углеводородов.

Впервые проведен комплекс рекультивационных мероприятий, направленных на активизацию деструктивных процессов в нефтезагрязненной почве на территории Монголии.

Практическая значимость работы. Проведенные исследования являются научной основой разработанного комплексного микробиологического и физико-химического метода увеличения нефтеотдачи залежей вязких нефтей Монголии без применения теплового воздействия и микробиологического метода ремедиации нефтезагрязненных почв.

Апробация работы: Основные разделы работы доложены и обсуждены на IV Всероссийской научно-практической конференции «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа» (Томск, 2007 г.), VII Международной конференции «Химия нефти и газа» (Томск, 2009 г.), The 3rd International Conference on Chemical Investigation and Utilization of Natural Resources (Ulaanbaatar, Mongolia 2008, г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, выводов, списка литературы из 181 наименований. Работа изложена на 121 страницах, содержит 28 таблиц и 34 рисунка.

Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям доктору техн. наук, профессору Л.К. Алтуниной и к.б.н., доценту Л.И. Сваровской, коллективу лаборатории коллоидной химии нефти, заведующему лабораторией углеводородов и высокомолекулярных соединений нефти доктору хим. наук А.К. Головко за помощь при проведении исследований и написании диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, указаны научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

Глава 1. Вязкие нефти: запасы в мировом масштабе, физико-химические свойства, биодеградация, методы добычи и рекультивации почв

Представлен обзор литературных данных о мировых запасах вязких нефтей. Приведен обзор существующих технологий увеличения нефтеотдачи на основе геохимической деятельности микрофлоры. Представлены особенности биодеградации УВ нефти в воде, почве и пластовых условиях. Обобщены данные по изменению состава и закономерности биодеградации УВ нефти. Рассмотрен механизм окисления индивидуальных углеводородов и функциональных групп нефти.

Изложен научный обзор теоретических исследований по способам рекультивации почв от нефтяных загрязнений.

Глава 2. Объекты, материалы и методы исследования

Объектами для нефтехимических, физико-химических и микробиологических исследований являлись пробы вязких нефтей и пластовой воды, отобранные из нагнетательных и добывающих скважин месторождений Тамсагбулаг и Цагаан-Элс.

Месторождение Тамсагбулаг расположено в восточной части Монголии в Тамсагбулагской провинции, Цагаан-Элс - в юго-восточной части, в провинции Восточное Гоби. Основная характеристика изучаемых нефтей приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Физико-химические характеристики нефтей Монголии

Показатели Значения для нефти месторождения

Цагаан-Элс Тамсагбулаг

Вязкость при 25°С, мПа-с 178,04 23,86

Плотность при 20 °С, кг/м3 921,2 845,5

Содержание, % мае.

парафинонафтеновые УВ 68,2 83,2

ароматические УВ 15,8 11,2

смолы 13,4 4,0

асфальтены 2,6 1,6

Элементный состав, % мае.

С 87,7 85,2

Н 11,08 13,18

N 0,3 0,2

Б следы 0,14

О 1,1 1,2

Лабораторные исследования процессов биодеградации углеводородов в нефтезагрязненных почвах проводили при моделировании нефтяного загрязнения степных глинистых почв Монголии внесением вязкой нефти.

Описаны микробиологические и химические методики, применяемые при выполнении экспериментов. Для количественного учета микрофлоры, ее идентификации и исследования процессов биодеградации углеводородов вязкой нефти применялись стандартные микробиологические и нефтехимические методы. Опыты по биодеградации нефти проводили в условиях периодического культивирования на жидких минеральных средах, моделирующих состав пластовой воды. Изменения химического состава нефтяных образцов изучали методами ИК-, ЯМР 'Н-спектрометрии, газожидкостной хроматографии (ГЖХ), хроматомасс-спектрометрии (ГХ-МС) и элементного анализа. Эксперименты проводили по схеме, приведенной на рисунке 1.

- Физико-химический анализ __ ■ Микробиологический анализ

Нефть и

Пластовая вода

Выделение УОМ

Биодеградация ^ нефти

В жидкой среде

i__

- Динамика численности УОМ

- Ферментативная активность

- Индекс эмульгирования

- Альдегиды

- Поверхностное натяжение

В почве

Бионефть

Вещественный Масляные фракции

В модели пласта нефти

ИК, ЯМР 1Н,

элементный анализ

анализ

Рисунок 1 - Общая схема биодеградации нефти

Глава 3. Физико-химическая и микробиологическая характеристика нефтяных пластов месторождений Монголии: Тамсагбулаг, Цагаан-Элс

В главе приведены результаты исследований физико-химических и микробиологических характеристик пластовых флюидов месторождений Монголии: Тамсагбулаг и Цагаан-Элс. Пластовые воды месторождения Тамсагбулаг, содержащие минеральные и органические соединения, относятся к типу гидрокарбонатно-натриевых (по Сулину) с температурой от 50 до 75 °С и минерализацией до 4 г/л, рН 7,0-7,5. Общая минерализация хлоркальциевой воды месторождения Цагаан-Элс определялась в интервале от 23 до 57,5 г/л, температура от 30 до 49 °С. Пластовые воды служат благоприятной средой для развития биоценоза. В ходе работы из проб пластовой воды и нефти выделено более 30 культур, определена их родовая принадлежность. Доминирующими являются представители родов Micrococcus, Pseudomonas, Bacillus, Dietzia, Acinetobacter, Brevibacterium, грибковые и дрожжевые культуры. В отобранных пробах пластовой воды методом посева на селективные среды определены также денитрифицирующие, тионовые и углеводородокисляющие группы бактерий. Их общая численность находилась в интервале 0,02-10 тыс клеток/мл.

Составление и выбор ассоциаций микроорганизмов, способных к деградации углеводородов вязких нефтей

В процессе работы были выделены и исследованы 12 штаммов-деструкторов

углеводородов нефти. Выбор наиболее активных штаммов-деструкторов был проведён по способности к росту и размножению на минеральной жидкой среде с добавлением гексадекана или нефти в качестве единственного источника углерода и энергии. Исследования показали, что пять штаммов (Pseudomonas stützen, Pseudomonas pittida, Acinetobacter johnsoni, Dietzia sp W5026 (Rhodococcus), Brevibacterium luteolum), выделенных из нефтей Монголии, обладали способностью активно утилизировать гексадекан и нефть. Деструктивная активность каждого штамма при культивировании в жидкой среде с добавлением нефти представлена в таблице 2.

Таблица 2 - Биодеградация нефти выделенными штаммами

Месторождения нефти Степень биодеградации нефтей, %

Pseudomonas pulida+ Pseudomonas stutzeri Dietzia sp. Acinteobacter Brevibacterium luteolum

Тамсагбулаг 12 1 10 2,8

Цагаан-Элс 3 1,2 1,7 0,5

Из данных таблицы следует, что наименьшую деструктивную активность по отношению к нефти проявил штамм Brevibacterium luteolum, другие штаммы очень медленно осуществляли процессы деструкции, которая за две недели не превышала 12% (табл. 2). Утилизация вязкой нефти месторождения Цагаан-Элс изучаемыми штаммами была незначительной и не превышала 3 %.

Для стимуляции процессов биодеструкции применяли питательные субстраты, увеличивающие численность и ферментативную активность углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ). В дальнейшем, процессы деструкции углеводородов нефтей проводили ассоциацией микроорганизмов-деструкторов, состоящей из четырех штаммов: Pseudomonas putida, Dietzia sp W5026, Acinetobacter johnsoni, Pseudomonas stutzeri. Для стимуляции деструктивных процессов применяли растворы композиции НИНКА, содержащей ПАВ и азотистые соединения.

Влияние азотистых субстратов - компонентов композиции НИНКА на рост и активность УОМ

В качестве азотистых субстратов применяли 0,05 %-ные растворы азотнокислого калия - KN03, аммиачной селитры - NH4NO3 и карбамида - (NHihCO. Эффективные питательные свойства, увеличивающие численность микрофлоры на 3 порядка, проявили 0.05 %-ные растворы аммиачной селитры и азотнокислого калия. При этом за 14 суток биодеструкция нефти месторождения Тамсагбулаг ассоциацией УОМ составила 22 %, для нефти Цагаан-Элс - 6,4 %. Причиной может быть повышенное содержание н-парафинов и более высокая вязкость нефти месторождения Цагаан-Элс, чем нефти месторождения Тамсагбулаг. Нефть застывает при 20 и 29 °С, что существенно осложняет процесс биодеструкции. Для решения этой проблемы в качестве стимулирующего питательного субстрата для микроорганизмов использовали раствор нефтевытесняющей композиции

НИНКА, содержащей ПАВ и азотистые компоненты. Для стимуляции процессов биодеструкции применяли 0,05-10 %-ные растворы композиции. Показано, что композиция НИНКА в концентрации 0,05-5 % увеличивает численность УОМ на 3-4 порядка, а в концентрации 10 % - угнетает рост УОМ. ПАВ снижают межфазное натяжение на границе нефть - водная фаза и способствуют эмульгированию нефти, что приводит к увеличению площади контакта нефти с бактериями и улучшает аэрацию. В процессе биодеструкции нефти, с применением 5 %-ного раствора композиции, поверхностное натяжение культуральной жидкости снижалось от 70 до 42 мН/м с повышением индекса эмульгирования от 0 до 54 % и увеличением содержания альдегидов (рост оптической плотности раствора от 0 до 0,185), как продуктов окислительного метаболизма, способствующих вытеснению нефти из пласта. При этом деструкция углеводородов для нефти Тамсагбулаг составила 51 %, для нефти Цагаан-Элс - 38 % за 14 суток. В целом уровень биодеградации УВ нефти зависит не только от численности микроорганизмов, но и от времени эксперимента. При продолжении процесса биодеградации до 21 суток, численность микроорганизмов повышается, и деструкция углеводородов нефти составляет 68 % для нефти Тамсагбулаг, для нефти Цагаан-Элс -45 %.

Глава 4. Деструктивные изменения углеводородов вязких нефтей при биодеструкции в жидкой среде

В главе приведены результаты исследования стимулирующего влияния нефтевытесняющей композиции НИНКА на биоокисление УВ вязких нефтей Монголии. ИК-спектрометрический анализ показал, что в процессе биодеструкции этих нефтей наблюдается заметное увеличение коэффициентов алифатичности (С|)и разветвленности (С3), что подтверждает деструктивные изменения в составе углеводородов (табл. 3). Снижение оптической плотности полосы поглощения при 720 см'1 связано со снижением содержания метиленовой группы С1Ь при активной биодеструкции алканов..

Из данных таблицы 3 следует, что в процессе биодеструкции более глубокие изменения в составе н-алканов происходят в нефти Тамсагбулаг по сравнению с нефтью Цагаан-Элс, о чем свидетельствуют значения оптических коэффициентов С) и Сз.

Коэффициенты Аь А^, и Аз характеризуют изменения содержания ароматических групп углеводородов в процессе биодеструкции. Увеличение значений этих коэффициентов свидетельствует об уменьшении содержания бициклических (875 см"1) и полициклических аренов (750 см"1) в биодеградированных нефтях (табл. 3).

В ИК-спектрах исходной нефти отсутствует полоса поглощения 1710 см"', отвечающая за колебания карбонильной группы С=0. При биодеградации в нефтях происходит накопление кислородсодержащих продуктов метаболизма, на что указывает появление в ИК-спектрах этой полосы поглощения. Значения коэффициентов окисленности нефти Тамсагбулаг выше, чем нефти Цагаан-Элс (табл. 3).

Таблица 3 - Изменение спектральных характеристик при биодеградации нефти ассоциацией УОМ через 14 суток

Спектральные коэффициенты Образцы нефти

Тамсагбулаг Цагаан-Элс

до после ДО после

С[ = О1бюЯЭ720 0,22 1,10 0,44 0,70

Сз= Оп8(ЛЭ720 2,07 4,50 1,10 1,40

А, = ОвиЛЪо 0,53 0,83 0,34 0,50

А2=О875/О750 0,41 0,61 0,21 0,23

Аз =0815/1)875 1,30 1,40 1,61 2,07

С=0 О17ю/О|б10 - 1,50 - 0,40

Таким образом ИК-спектрометрический анализ подтвердил значительные деструктивные изменения основных функциональных групп алифатических и ароматических углеводородов вязких нефтей.

По данным элементного анализа в биодеградированных нефтях снизилось содержание С, Н и увеличилось содержание гетероэлементов 8 и О. Снижение С и Н свидетельствует о преимущественной деструкции алифатических УВ либо алкильных заместителей в ядрах ароматических и нафтеновых колец. Увеличение содержания серы может свидетельствовать об относительном возрастании гетероциклических соединений, т.к. сера, в основном, входит в состав смол и асфальтенов. Эти соединения труднодоступны для микроорганизмов. Возрастает содержание кислородных соединений, являющихся устойчивыми продуктами микробиологического окисления УВ нефти.

Анализ вещественного и группового углеводородного составов нефти месторождения Цагаан-Элс до и после биодеструкции показал, что в биодеградированных нефтях увеличивается содержание смол и асфальтенов на фоне снижения концентрации парафино-нафтеновых углеводородов и аренов (табл. 4).

Таблица 4 - Групповой состав нефти месторождения Цагаан-Элс до и после

биодеструкции

Образцы нефти Содержание, % масс.

ПНУВ АУВ смолы асфальтены

Исходная 68,2 15,8 13,4 2,6

Биодеградированная 64,7 13,6 15,8 5,9

Изменение состава насыщенных углеводородов

Оценку степени биодеградации нефтей проводили на основании изменения состава нормальных и изопреноидных алканов. После биодеградации нефти Тамсагбулаг в течение 14 суток концентрация низкомолекулярных (н-С^-^ Н-С19) и высокомолекулярных н-Сг^н-Сзг н-алканов снизилась с 49,1 до 23,4% и с 43,2 до 39,2 %, соответственно

(рис. 2 б). Значение соотношения низкомолекулярных н-алканов к высокомолекулярным в биодеградированной нефти по сравнению с исходной уменьшилось с 1,13 до 0,6.

Биодеградация нефти Тамсагбулаг в течение 21 суток приводит к более значительным изменениям в составе алканов - к дальнейшему снижению содержания высокомолекулярных н-алканов Н-С21-Н-С32 и значительному повышению количества изопреноидов (пристана (Рг) и фитана (РЬ)) (рис. 26). Степень деструкции насыщенных углеводородов, определяемая по формуле Рг+РЫС|7+С|8, увеличивается от 0,28 до 8,2. В то время как величина степени биодеградации более вязкой нефти месторождения Цагаан-Элс увеличилась от 0,06 до 0,1.

C1S. -et? • a C24 •eis je ™ i tut Pr i <-31 6 fljiiH! 5 1 liMi

а 2 к X 1 l*r Ph 1 /умр C30 { * 'Mii w I l ^n i ¥ Л-ti fff '^JF W щ чц Щ

Ph Pr *

• С2Й C25 в

VIS C2J

Рисунок 2 - Хроматограммы исходной нефти (а) месторождения Тамсагбулаг и после биодеструкции в течение 14 (б) и 21 (в) суток

Изменение состава би- и трициклических алкилароматическихуглеводородов

Среди бициклических ароматических УВ идентифицированы по характеристичным ионам производные нафталина Сю-Сн - нафталин (m/z 128), метилнафталины (МНф) (m/z 142), диметилнафталины (ДМНф) (m/z 156); триметилнафталины (ТМНф) (m/z 170).

При анализе данных группового состава алкилнафталинов исходной нефти Тамсагбулаг установлено, что ТМНф преобладают над ДМНф и МНф, а в нефти Цагаан-Элс - содержание ДМНф выше, чем количество ТМНф и МНф. Проведение биодеградации в течение 14 суток не приводит к значительным изменениям в групповом составе алкилнафталинов обеих нефтей.

При увеличении времени деструкции до 21 суток доля алкилнафталинов в нефти Тамсагбулаг снизилась в 1,4 раза, в обеих нефтях наблюдается утилизация микроорганизмами метил- и диметилнафталинов (рис. 3). Из этих данных можно полагать, что скорость окисления алкилнафталинов снижается в следующем порядке: МНф> ДМНф> ТМНф.

□ исходная й после биодеградации

JUL

МНф

ДМНф ТМНф

70

5 60

0

г? 50

<L>

1 40 а зо

с! 20 10 о

D исходная i после биодеградации

МНф ДМНф ТМНф

Рисунок 17 - Групповой состав биалкилароматических УВ нефти Тамсагбулаг (а) и Цагаан-Элс (б) после окисления ассоциацией в течение 21 суток

Среди алкилтриароматических углеводородов идентифицированы фенантрен (Ф) (m/z 178) метилфенантрены (МФ) (m/z 192) и диметилфенантрены (ДМФ) (m/z 206), Известно, что ряд микроорганизмов способен использовать фенантрены как источники углерода и энергии. После контакта нефти Тамсагбулаг с УОМ в течение 21 суток суммарное содержание алкилфенантренов уменьшилось в 6 раз (рис. 4 а). В нефти Цагаан-Элс после биодеградации доля фенантрена по сравнению с исходной нефтью значительно снизилась, возросло количество МФ и ДМФ (рис. 4 б). Из полученных результатов следует, что в процессе биодеградации в первую очередь окисляются Ф > МФ > ДМФ.

В целом, можно отметить, в высокопарафинистых нефтях в первую очередь деструкции подвергаются низкомолекулярные н-алканы, окисление ароматических УВ микроорганизмами протекает значительно труднее. Уровень вязкости определяет доступность нефтяных компонентов для микроорганизмов. В нефти Тамсагбулаг с вязкостью < 23,86 мПа-с углеводороды легче усваиваются микроорганизмами, чем в нефти Цагаан-Элс с вязкостью 178,04 мПа-с.

18,

X 16:

о 141

12 1

К ю-1

* 8 1

О.

1=1 О 6Н

и

1 2 -]

о1

□ исходная Р после биодеградации

14

= 12 И

0

г* ">

ё 8 а

Е б

1 4 и

2

0

□ исходная

О после биодеградации

МФ

ДМФ

МФ ДМФ

Рисунок 18 - Групповой состав триалкилароматических УВ нефти Тамсагбулаг (а) и Дагаан-Элс (б) после окисления углеводородокисляющей ассоциацией в течение 21

суток

Таким образом, установлено, что биодеструкция вязких нефтей сопровождается активной утилизацией н-алканов с накоплением кислородсодержащих продуктов метаболизма (кислоты, альдегиды, био-ПАВы, биополимеры и газообразные продукты), способствующих десорбции нефти с пористой поверхности породы пласта. Это послужило основой для разработки метода увеличения нефтеотдачи высоковязких нефтей с применением микроорганизмов.

Глава 5. Вытеснение вязких нефтей Монголии комплексным микробиологическим и физико-химическим методом

Создание комплексного метода основано на вытеснении вязкой нефти из пласта раствором композиции, содержащим ПАВ и азотистый субстрат - карбамид и селитру, и суспензией углеводородокисляющих микроорганизмов, вводимых в модель пласта одновременно с композицией. Модель перекрывается и термостатируется в течение 14 суток при температуре, близкой к пластовой, для увеличения численности микрофлоры, ее углеводородокисляющей активности и накопления метаболитов, способствующих вытеснению нефти. В процессе термостатирования карбамид гидролизуется, выделяя аммиак и СО2, которые служат легкоусвояемым питательным субстратом для микрофлоры и одновременно увеличивают рН и давление в модели, что также положительно влияет на вытеснение нефти. Увеличение рН до 9,0 повышает моющие свойства раствора композиции, содержащей ПАВ. После термостатирования для вытеснения нефти применяли воду. В результате комплексный эффект вытеснения складывался из двух составляющих: моющих и питательных свойств композиции и микробиологического фактора.

Вытеснение высоковязкой нефти месторождения Тамсагбулаг комплексным методом изучали на модели, состоящей из двух насыпных колонок с проницаемостью 3,34 дарси (№ 1 - контроль) и 2,2 дарси (№ 2 - опытная). В качестве нефтевытесняющего агента для опытной колонки применяли 5 %-ный раствор композиции НИНКА и взвесь

углеводородекислякнцих микроорганизмов, численность которых составила 25 млн клеток. Опыт проводили при температуре 50 °С, близкой к пластовой, Первоначальная нефтенасыщенность колонок составляла: № 1 - 30,4 % и № 2 - 54,3 %. После вытеснения нефти водой нефтенасыщенность в первой колонке понизилась до 15,0%, во второй колонке - до 27,5%. Коэффициент вытеснения нефти водой для опытной колонки равен 49,3 %, для контрольной - 50,7 %. После введения композиции и термостатирования подвижность фильтруемой жидкости в колонках увеличивались в среднем в 1,3 раза, что указывает на возможность увеличения нефтеотдачи для месторождения Тамсагбулаг при применении комплексного микробиологического и физико-химического метода. Относительный прирост коэффициента нефтевытеснения комплексным методом равен 12,1 %, раствором композиции - 8,3 %, коэффициент нефтевытеснения составил 58,3 и 54,8 % соответственно. Закономерности выхода компонентов композиции- карбамида, селитры - и микроорганизмов показаны на рисунке 5.

Рисунок 5 - Вытеснение нефти, выход микроорганизмов и компонентов нефтевытеснягощей композиции при доотмыве нефти месторождения Тамсагбулаг при температуре 50 °С комплексным методом

Накопленный выход микроорганизмов составил 42,8 млн клеток, что в 1,7 раза больше, чем исходная численность. Учитывая, что сорбция микробных клеток на пористой поверхности породы составляет от 60 до 90 %, полученные данные свидетельствуют об активном размножении бактериальных клеток при термостатировании.

Вытеснение нефти месторождения Цагаан-Элс проводили при температуре 40 °С. Модель также состояла из контрольной (1) и опытной (2) колонок с проницаемостью 10,2 и 8,6 дарси соответственно. Первоначальная нефтенасыщенность контрольной колонки составляла 65,9, опытной - 67,6 %.

После вытеснения нефти водой нефтенасыщенность колонок понизилась. Коэффициент нефтевытеснения водой для контрольной и опытной колонок составил 54 и 55,9% соответственно. В опыте объем остаточной нефти составил 101,0 см3, нефтенасыщенность - 30,2 %. С целью довытеснения остаточной нефти опытную модель №2 обрабатывали поровым объемом микробной взвеси в 5 %-ном растворе композиции НИНКА, содержащей 25 млн клет. Контрольную модель № 1 обрабатывали 5 %-ным

-О- модель 1,аммиачная селитра модель 2, аммиачная селитра

--модель 2, карбамида

-■•микрофлора

- модель 2, коэфф. нефтевытеснение -модель 1. коэфф. нефтевытеснение -модель 1, карбамид

раствором композиции без микроорганизмов. Модели перекрывали и термостатировали. После термостатирования относительный прирост коэффициента нефтевытеснения в контрольной модели составил 3,5 %, в опытной - 8,2 % за счет комплексного действия композиции и микробной взвеси. Коэффициент нефтевытеснения, закономерность выхода накопленного объема нефти, азотистого компонента (селитры) композиции и численности микроорганизмов показаны на рисунке 6. В опыте сохранялась общая закономерность фильтрации нефти, микроорганизмов и компонентов композиции: первый пик - выход нефти, затем фильтруются минеральные компоненты композиции. Одновременно с выходом композиции отмечена фильтрация микрофлоры, ее максимальный выход был зафиксирован значительно позднее (рис. 6).

Рисунок 6 - Вытеснение нефти, выход микроорганизмов и компонентов нефтевытесняющей композиции при доотмыве нефти месторождения Цагаан-Элс при температуре 40 °С комплексным методом

При вытеснении нефти с применением микроорганизмов, стимулированных азотистым субстратом,- изменяется химический состав нефти. Для проведения нефтехимических анализов образцы исходной и вытесненной нефти исследовали методом хроматомасс-спектрометрии.

Изменение состава углеводородов нефти в процессе вытеснения

Методом хроматографии изучено изменение состава насыщенных УВ нефти, вытесненной из модели пласта водой и комплексным методом. Идентифицированы н-алканы состава С12-С35И изопреноиды С19-С2о(табл. 5). Из таблицы 5 следует, что после вытеснения двух вязких нефтей из моделей пласта водой суммарное содержание НС12-С19 уменьшилось для нефти Тамсагбулаг - до 22,4 %, для Цагаан-Элс до 20,1 % (табл. 6). Это является результатом сорбции углеводородов при фильтрации через породу. После вытеснения нефти комплексным методом с применением микроорганизмов наблюдалось изменение молекулярно-массового распределения (ММР) н-алканов. Более значимые изменения отмечены для нефти Тамсагбулаг (рис. 7).

•

■в-а-а.,

0 20 80 140 2С

Выход жидк

— мо,1сль 1, юзфф нсф|евытссненне

модель 2. аммиачная селитра ■1 модель 2. микрофлора

0.5 0.45 - 0.4

0.35; 0.3 . 0.25 0.2 0.15 0.1 '■ 0.05

-О-молель ¡.аммиачнаяселжра О модель 2, коэфф. нсфтевыгеснение

Таблица 5 - Содержание и молекулярно-массовое распределение н-алканов в нефтях до и после вытеснения нефти водой из модели пласта

Число атомов в молекуле Концентрация н-алканов, % отн.

Тамсагбулаг Цагаан-Элс

исходная опыт исходная опыт

С12 0,60 0,09 0 0

CI3 1,90 0,15 0 0

СИ 3,06 0,21 0,51 0,18

С15 3,'92 0,39 2,14 0,85

С16 4,44 1,45 4,35 2,67

СП 4,80 3,82 5,20 5,04

С18 5,48 6,89 5,37 5,63

С19 6,43 9,33 5,58 5,72

С20 6,69 9,48 5,97 5,54

С21 7,81 10,66 6,36 5,96

С22 6,55 8,60 6,29 6,00

С23 6,75 8,76 6,56 6,02

С24 5,03 6,32 5,92 6,08

С25 5,00 6,19 5,85 6,03

С26 ■ 3,'77 4,49 5,54 5,33

С27 3,75 4,60 5,00 5,66

С28 3,53 3,94 5,03 5,02

С29 4,74 4,66 5,72 5,67

СЗО 4,37 2,95 5,12 4,96

С31 4,94 3,46 4,12 4,91

С32 3,00 1,47 2,98 3,96

СЗЗ 1,97 0,62 2,55 3,50

С34 0,10 - 1,22 2,21

С35 0,10 - 0,45 0,59

Сумма я-С|2-m 30,63 22,42 23,2 20,1

Сумма и-Сго .32 67,9 76,1 74,7 77,4

£ н-алканов 98,53 68,52 97,9 97,5

1-С19 (пристан) 0,91 0,78 1,06 1,13

1-С20 (фитан) 0,58 0,71 1,12 1,34

С12С15С18 С21 С24С27 СЗО СЗЗ С36 СИ СП С20 С23 С26 С29 С32

Число атомов С Число атомов С

Рисунок 7 - Молекулярно-массовое распределение н-алканов исходной нефти Тамсагбулаг (а) и Цагаан-Элс (б) и после вытеснения комплексным методом

По данным хроматографического анализа были рассчитаны некоторые геоохимические показатели (биомаркеры) нефтей Тамсагбулаг и Цагаан-Элс после вытеснения водой и комплексным методом (табл. 6). Как следует из таблицы, при вытеснении нефти водой изменения биомаркеров для изучаемых нефтей незначительные. После вытеснения комплексным методом, учитывая процессы биодеструкции, значительные изменения бпомаркеров отмечены для нефти Тамсагбулаг.

Таблица 6 - Геохимические показатели насыщенных УВ нефти Монголии после

вытеснения водой и комплексным методом

Биомаркеры Тамсагбулаг Цагаан-Элс

до после ДО после

после вытеснения водой

нС|2-19/нС|9.32 0,45 0,3 0,31 0,26

Рг/нС,7 0,19 0,20 0,20 0,22

РЬУнСи 0,11 0,10 0,21 0,24

к., 0,14 0,14 0,2 0,23

после вытеснения комплексным методом

нС|2-|9/нС20-32 1,14 0,611 0,35 0,12

н-алканы/изопреноиды 10,25 4,34 - -

СР1 2,0 4,24 1,7 1,9

Рг/нС|7 0,4 0,53 0,21 0,36

РЬ/нС,8 0,174 1,6 0,16 0,3

к, 0,28 1,0 0,19 0,33

В нефти Тамсагбулаг, вытесненной комплексным методом, на фоне снижения концентрации нормальных углеводородов, почти вдвое уменьшается величина отношений ПС1М9/ПС20-32, н-алканы/изопреноиды и в 10 раз увеличивается показатель биомаркера РЬ/нС|8, что свидетельствует о биодеструкции н-алканов (табл. 6).

Изучены изменения би- и три-алкиларенов нефти Тамсагбулаг после вытеснения комплексным методом (рис. 8). Как следует из рисунка, деструктивные изменения в составе би- и три-ароматических УВ после биодеструкции в процессе термостатирования относятся к изомерам ди- и три-замещенных алкилнафталинов и алкилфенантренов.

Рисунок 8 - Распределение би- и три-алкиларенов нефти Тамсагбулаг до и после термостатирования и вытеснения нефти комплексным методом

Следовательно, вытеснение нефти из модели пласта комплексным методом с применением микроорганизмов сопровождается биодеструкцией насыщенных, некоторыми изменениями в составе ароматических углеводородов нефти и накоплением продуктов метаболизма, способствующих вытеснению нефти из пласта.

Глава 6. Ремедиация почв Монголии, загрязнённых вязкой нефтью, в лабораторных условиях и в полевом эксперименте. Влияние нефтяных загрязнений на активность почвенной микрофлоры

Известно, что примерно 3 % от добытой нефти попадает в окружающую среду. Добыча нефти, транспорт и переработка часто связаны с утечкой углеводородов, что приводит к загрязнению объектов окружающей среды и ухудшению экологии внешней ердеы. Анализ геоэкологической ситуации в г. Улан-Батор показал, что фиксируется устойчивое загрязнение нефтепродуктами почвы и подземной воды. Загрязнение нефтью и нефтепродуктами является не только трудно устранимым, но и экологически опасным видом загрязнения.

Влияние нефтяных загрязнений на активность почвенной микрофлоры

В лабораторных условиях проведена оценка влияния нефтезагрязнений в концентрации 5 и 10 % на динамику численности и оксигеназную активность аборигенной углеводородокисляюгцей почвенной микрофлоры. Установлено, что УВ нефти, загрязняющие почву в 10 %-ной концентрации, оказывают угнетающее действие на аэробную группу микроорганизмов. Загрязнение в 5 %-ной концентрации стимулирует рост численности и ферментативную активность почвенной микрофлоры. При этом каталазная и дегидрогеназная активность почвы увеличилась в 1,5 и 2,1 раза соответственно, по сравнению с контрольной пробой, где нефтезагрязнение отсутствовало.

гякж^г?. з я

Стимуляция оксигеназной активности биоценоза нефтезагрязненных почв раствором композиции НИНКА, содержащей ПАВ и карбамид

Изучение процессов биодеградации в почве, загрязненной нефтью в концентрации 5 %, проводили в лабораторных условиях при стимуляции естественной почвенной микрофлоры минеральными питательными субстратами (табл. 7). Результаты опытов, проводимых в течение 30 суток, показали, что питательный субстрат, включающий 5 %-ный раствор композиции НИНКА с добавлением 0,1% фосфорнокислого натрия (фосфат+НИНКА), стимулирует рост численности почвенной микрофлоры на 3-4 порядка, активность оксигеназной группы (каталазы, дегидрогеназы) ферментов - в 2-2,5 раза. При этом деструкция углеводородов нефти Тамсагбулаг составила 42,8 %, Цагаан-Элс -31,3%. В контрольных вариантах, где питательный субстрат не вносился, деструкция составила 5-8 % (табл. 7).

Таблица 7 -Деструкция нефти, загрязняющей почву, микрофлорой, активизированной

питательными субстратами

Питательные субстраты Деструкции нефти, %

Тамсагбулаг Цагаан-Элс

Контроль(почва+нефть) 8,0 5,0

5 %-ный раствор композ. НИНКА 20,6 16,8

Фосфат-0,1 % 13,7 8,0

Фосфат (0,1 %) + 5 % раств.НИНКА 42,8 31,3

5 %-ный раствор карбамида 22,8 17,0

Таким образом, применение выбранных минеральных питательных субстратов оказывает стимулирующее влияние на численность и ферментативную активность почвенной микрофлоры. Максимальная деструкция нефти (42,8 %), загрязняющей почву, отмечена для субстрата, состоящего из раствора композиции НИНКА и фосфата (табл. 7). В остальных вариантах применения подкормок процессы биодеградации менее активны.

Изменение углеводородного состава нефти, загрязняющей почву, при моделировании процессов биодеструкции в лабораторных условиях

Экстракт остаточной нефти, выделенный из почвы, после 30 суток биодеструкции микрофлорой, активизированной 5 %-ным раствором композиции НИНКА с добавлением 0,1 % фосфата, анализировали методом ИК-, ЯМР 'Н-спектрометрии и методом хроматомасс-спектрометрии (ГХ-МС).

ИК-спектрометрический анализ биодеградированной нефти показал появление характерных полос поглощения в областях 1000-1300 см"', 1700-1736 см"1. Коэффициент окисленности (С=0), определяемый из соотношения содержания карбонильных групп (1700 см"1) к ароматическим С=С- связям (1600 см"1), для исходной нефти Тамсагбулаг и Цагаан-Элс составляет 0,034 и 0,021, после биодеградации - 1,91 и 1,01 соответственно, что свидетельствует о деструктивной активности микроорганизмов.

По данными ЯМР 'Н-спектров, содержание насыщенных УВ в составе биодеградированных нефтей Тамсагбулаг и Цагаан-Элс снижается, что подтверждается уменьшением сигналов в области ¡3 (СН2) и у (СН}) по сравнению с исходным загрязнением. Это свидетельствует о том, что биодеструкции подверглись как короткие, так и длинноиепочечные н-алканы. На фоне снижения содержания н-алканов, биодеструкция нефти в почве сопровождается относительным увеличением ароматических (А) и кислородсодержащих компонентов, входящих в область а (табл. 8).

Таблица 8 - Распределение протонов по структурным группам нефти до и после биодеструкции по данным ЯМР 'Н

Образцы нефти Содержание протонов, %

А а Р У

Тамсагбулаг до 1,46 3,53 70,5 24,5

после 3,13 7,7 66,7 22,43

Цагаан Элс до 1,28 3,1 72,4 23,2

после 3,1 7,9 65,85 23,14

Хроматомасс-спектрометрический анализ биодеградированных нефтей, экстрагированных из почвы, показал изменения в составе и концентрации н-алканов. На рисунке 9 представлено молекулярно-массовое распределение алканов исходного загрязнения и после биодеградации активизированной почвенной микрофлорой. Наибольшей биодеструкции за 30 суток подверглись углеводороды нС^-нСго, на фоне снижения их концентрации относительно увеличилось содержание высокомолекулярных н-алканов.

Dисходная

■ фосфат+НИНКА Ш карбамид

10,0-S 8.0 1 ,0 1

I J »

4,0 1

<3

2,0 1

1 0,0 -

Q исходная ■ фосфат+НИНКА i карбамид

С12 С14 С16 С18 С20 С22 С24 С26 С28 СЗО Число атомов С

С12 С14 CI6 С18 С20 С22 С24 С26 С28 СЗО Число атомов С

Рисунок 9 - Молекулярно-массовое распределение н-алканов нефти Тамсагбулаг (а) и Цагаан-Элс (б) до и после биодеструкции с добавлением минеральных подкормок

В процессе биоокисления нефти, загрязняющей почву, стимулированной микрофлорой, коэффициент биодеградации (К]) увеличился до 0,6 для нефтей изучаемых месторождений (табл. 9).

Таким образом, использование минеральной подкормки для нефтезагрязиенной почвы стимулирует процессы биохимического окисления углеводородов нефти. Хроматомасс-спектрометрический анализ биодеградированных нефтей показал, что процессы деструкции затронули также ароматические углеводороды.

Таблица 9 - Некоторые геохимические параметры исходного иефтезагрязнения почвы и после биодеградации активизированной микрофлорой

Нефть Почва+питательные субстраты Отношение

Рг/Сп Ph/Cig Ki

Тамсагбулаг исходная 0,2 0,11 0,14

карбамид 1,1 0,96 1,02

фосфат+НИНКА 1,3 4,0 1,9

Цагаан-Элс исходная 0,23 0,31 0,27

карбамид 0,7 0,4 0,55

фосфат +НИНКА 0,7 0,31 0,58

Таким образом, биодеструкция нефти, активизированной почвенной микрофлорой, сопровождается окислением насыщенных и ароматических углеводородов, но н-алкапы окисляются в большей степени, чем ароматические соединения. Биодеструкция нефти активизированной почвенной микрофлорой за 30 суток составила 42,8 для нефти Тамсагбулаг и 31,3 % - для нефти Цагаан-Элс.

Изучение и разработка методов биодеградации нефтепродуктов в почве представляет практический интерес в плане решения проблемы рекультивации нарушенных земель на урбанизированных территориях.

Полевые испытания рекультивации нефтезагрязненных почв Монголии

Эксперимент в открытой среде по изучению процессов деструкции вязких нефтей, загрязняющих почву, проводили в летний период с 10 июля по 25 августа 2008 г на территории нефтебазы «Толгойт», г. Улан-Батор. Концентрация загрязнения почвы нефтепродуктами составляла 24 г/кг. Для проведения эксперимента отобраны 3 участка площадью 12,5 м2 каждый. Для стимуляции роста и оксигеназной активности почвенной микрофлоры применяли минеральные подкормки. Участок № 1 (контрольный) -питательный субстрат не вносился, и биодеструкция протекала за счет аборигенной почвенной микрофлоры. На опытных участках в качестве подкормки применяли 5 %-ный раствор карбамида (№ 2) и 5 %-ный раствор композиции НИНКА с добавлением 0,1 % фосфата (№ 3). Расход минеральных растворов составлял 0,3 л/м2. На всех участках одновременно проводили рыхление и увлажнение почвы.

Применение питательных субстратов повысило численность микрофлоры в 9-10 раз, утилизация нефти за 45 суток на участке N° 3 составила 12 г/кг (50 %), на участке №2 -8 г/кг (33 %).

Рисунок 10 - ИК-спектры остаточных компонентов нефти после

биодеградации почвенной

микрофлорой, активизированной

питательными субстратами

ИК-спектрометрический анализ экстрагированной остаточной нефти из опытных участков показал значительные изменения в содержании некоторых функциональных групп. Появление дополнительных полос поглощения (п.п.) в области 1710 см"1 указывает на образование кислородсодержащих соединений (С=0, 0-С=0), которые являются промежуточными продуктами метаболизма при микробном окислении н-парафинов. (рис. 10).

Следовательно, при рекультивации нефтезагрязненных почв, содержащих аборигенную микрофлору, стимулированную внесением композиции НИНКА с добавлением фосфатов, процессы деструкции затрагивают насыщенные и ароматические углеводороды вязких нефтей. Деструкция углеводородов нефти, загрязняющих почву, за 45 суток составляет 50 %.

ВЫВОДЫ

1. Выявлены изменения состава и свойств углеводородов вязких нефтей месторождений Тамсагбулаг и Цагаан-Элс при биодеградации углеводородокисляющей микрофлорой. Показано, что биодеструкция в течение 14 суток сопровождается изменением содержания н-алканов. При увеличении времени до 21 суток, биодеструкции подвергаются би- и триалкилароматические углеводороды, содержание которых уменьшается 1.4 и б раз.

2. Установлено, что пластовые флюиды месторождений Монголии - Тамсагбулаг и Цагаан-Элс - содержат немногочисленный биоценоз (0.02-10 тыс. клеток/мл), обладающий углеводородокисляющей активностью.

3. Показано, что компоненты нефтевытесняющей композиции НИНКА стимулируют рост и активность углеводородокисляющей микрофлоры (УОМ). Установлено, что за 21 сутки углеводородокисляющая микрофлора утилизирует вязкую нефть месторождения Тамсагбулаг до 68 %, нефть месторождения Цагаан-Элс - до 45 %.

4. Предложен комплексный физико-химический и микробиологический метод увеличения нефтеотдачи для условий месторождений вязкой нефти Тамсагбулаг и Цагаан-Элс. При физическом моделировании нефтевытеснения с применением указанного метода прирост коэффициента нефтевытеснения составил 12 % для

месторождения Тамсагбулаг и 8.2 % для месторождения Цагаан-Элс. Установлено, что вытеснение нефти комплексным методом с применением микроорганизмов сопровождается изменением содержания углеводородов и окислением низкомолекулярных н-алканов, при этом изменение содержания алкилнафталинов и алкилфенантренов незначительно.

5. Установлено, что биодеградация 5 %-ного нефтяного загрязнения почвы сопровождается увеличением численности и активности микрофлоры с изменением углеводородного состава нефти. В присутствии минеральных питательных субстратов деструкция нефтей Тамсагбулаг и Цагаан-Элс, загрязняющих почву, составила 42,8 и 31,3% соответственно, что сопровождается значительным изменением содержания насыщенных и ароматических УВ.

6. На основании проведенных исследований предложен экологически безопасный метод ремедиации нефтезагрязненных почв аборигенной микрофлорой, активизированной минеральными добавками.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ:

1. Сваровская Л.И. Оценка степени биодеструкции нефти методами ИК и ЯМР'Н спектроскопии / Л.И. Сваровская, Д.А. Филатов, Т. Гэрэлмаа, Л.К. Алтунина // Нефтехимия. - 2009. - Т. 49. - № 2. - С. 153-158.

2. Gerelmaa Т. Microbiological characteristics of reservoir fluids recovered from oil fields of Mongolia / T. Gerelmaa, L.I. Svarovskaya, L.K. Altunina // Progress in Oilfield Chemistry. -V. 8. - Recent Innovations in Oil and Gas Recovery. Ed. by Istvan Lakatos. - Akademiai Kiado, Budapest. 2009. - P. 259-266.

3. Гэрэлмаа Т. Вытеснение вязкой нефти месторождения Цагаан-Элс (Монголия) с применением микроорганизмов / Т. Гэрэлмаа, Л.И. Сваровская, Л.К. Алтунина, Б. Пурэвсурэн // Актуальные проблемы нефтегазовой отрасли Монголии пути их решения. Улан - Батор, Монголия, - 2009. -№1(15). - С. 89-94.

4. Сваровская Л.И. Нефтеокисляющая активность микрофлоры при биодеструкции вязкой нефти месторождения Зуунбаян / Л.И. Сваровская, Л.К. Алтунина, Т. Гэрэлмаа, П. Барнасан П Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа: материалы. Томск: Издательство ИОА СО РАН, 2007. - 262 с. - С. 231-235.

5. Гэрэлмаа Т. Микробиологическая характеристика пластовых флюидов месторождений Монголии / Т. Гэрэлмаа, Л.К. Алтунина, Л.И. Сваровская, Б. Пурэвсурэн, Б. Ширчин // Материалы VII Междун. конф. «Химия нефти и газа», Томск, 21-26 сентября 2009 г. -Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2009. - С. 435-439.

6. Сваровская Л.И. Применение ИК и ЯМР 'Н-спектрометрии для оценки деструктивных процессов при утилизации нефти микроорганизмами / Л.И. Сваровская, Д.А. Филатов, Т. Гэрэлмаа, Л.К. Алтунина, В.Д. Огородников, Е.Г. Григорьева // Материалы VII Междун. конф. «Химия нефти и газа», Томск, 21-26 сентября 2009 г. - Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2009. - С. 627-631.

7. Gerelmaa T. Microbiological characteristics of formation fluids in oil fields of Mongolia / T. Gerelmaa, L.I. Svarovskaya, L.K. Altunina, B. Purevsuren // The 3rd International Conference on Chemical Investigation and Utilization of Natural Resources, Ulaanbaatar, Mongolia,-2008.-P. 165.

8. Gerelmaa T. Biodestruction of petroleum hydrocarbons in oil contaminated soils of Mongoia / T. Gerelmaa, L.I. Svarovskaya, L.K. Altunina, B. Shirchin, B. Purevsuren // The 3rd International Conference on Chemical Investigation and Utilization of Natural Resource's, Ulaanbaatar, Mongolia, -2008. - P. 173.

Печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 3.

Тираж отпечатан в типографии ИОА СО РАН им. В.Е. Зуева, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1. Тел. (382-2) 491-093

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ВЯЗКИЕ НЕФТИ: ЗАПАСЫ В МИРОВОМ МАСШТАБЕ,

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, МЕТОДЫ ДОБЫЧИ,

БИОДЕГРАДАЦИИ И РЕКУЛЬТИВАЦИИ

1.1 Запасы вязких нефтей в мировом масштабе и Монголии

1.2 Особенности физико-химических свойства вязких нефтей

1.3 Методы добычи высоковязких нефтей

1.3.1 Физико-химические методы увеличения нефтеотдачи

1.3.2 Микробиологические методы увеличения нефтеотдачи

1.4 Изменение состава и свойств углеводородов нефти при биодеградации -20

1.4.1 Особенности биодеградации УВ нефти в жидкой среде

1.4.2 Особенности биодеградации УВ нефти в пластовых условиях

1.4.3 Особенности биодеградации УВ нефти в почве

1.4.4 Восстановление нефтезагрязненных почв

1.5 Биохимическое окисление индивидуальных углеводородов

1.5.1 Биоокисление алифатических (н-алканов) углеводородов

1.5.2 Биоокисление алициклических и ароматических углеводородов 32 1.6. Пластовый биоценоз нефтяных месторождений, разрабатываемых с 36 помощью заводнения

1.6.1 Углеводородокисляющая пластовая микрофлора (УОМ)

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Физико-химические и геологические характеристики вязких нефтей Монголии

2.2 Методы исследования пластовой и почвенной микрофлоры

2.3 Методы определения ферментативной активности углеводородокисляющих микроорганизмов

2.4 Методы исследования процессов биодеструкции нефти в воде и почве

2.5 Моделирование процесса вытеснения нефти с применением комплексного микробиологического и физико-химического метода

2.6 Методы исследования остаточной нефти после биодеструкции и вытеснения из моделей пласта

ГЛАВА 3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ МОНГОЛИИ

3.1 Физико-химическая и микробиологическая характеристика месторождений Монголии: Тамсагбулаг и Цагаан-Элс

3.2 Составление и выбор ассоциаций микроорганизмов, способных к деградации углеводородов вязких нефтей

3.3 Влияние азотистых субстратов - компонентов композиции НИНКА на рост и активность углеводородокисляющих микроорганизмов

ГЛАВА 4. ДЕСТРУКТИВНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ВЯЗКОЙ НЕФТИ ПРИ БИОДЕСТРУКЦИИ В ЖИДКОЙ СРЕДЕ

4.1 Биодеструкция углеводородов нефти

4.2 Изменение состава насыщенных углеводородов

4.3 Изменение би- и трициклических алкилароматических углеводородов

ГЛАВА 5. ВЫТЕСНЕНИЕ ВЯЗКИХ НЕФТЕЙ МОНГОЛИИ КОМПЛЕКСНЫМ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМ И

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

5.1 Вытеснение нефти месторождения Тамсагбулаг

5.2 Вытеснение нефти месторождения Цагаан-Элс

5.3 Изменение состава углеводородов вязкой нефти в процессе вытеснения комплексным методом

ГЛАВА 6. РЕМЕДИАЦИЯ ПОЧВ МОНГОЛИИ, ЗАГРЯЗНЁННЫХ ВЯЗКОЙ НЕФТЬЮ, В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ И В ПОЛЕВОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

6.1 Влияние нефтяных загрязнений на активность почвенной микрофлоры

6.2 Стимуляция оксигеназной активности биоценоза нефтезагрязненных почв раствором композиции НИНКА, содержащей ПАВ и карбамид

6.3 Изменение углеводородного состава нефти, загрязняющей почву, при моделировании процессов биодеструкции в лабораторных условиях

6.4 Полевые испытания очистки почв Монголии от загрязнений нефтью и нефтепродуктами

ВЫВОДЫ

Высоковязкие нефти в настоящее время рассматриваются как основой резерв мировой добычи нефти. Их запасы примерно в 5 раз превышают извлекаемые запасы нефтей малой и средней вязкости [1]. Разработка месторождений высоковязких нефтей (ВВН) ведется, как правило, с применением методов теплового воздействия.

В последние годы в Монголии введены в эксплуатацию три нефтяных месторождения - Тамсагбулаг, Зуунбаян и Цагаан-Элс, где запасы вязкой нефти составляют 1.5 млрд. баррелей. Их добыча осуществляется методом теплового воздействия на залежь. Этот метод является эффективным, но технологически сложным и высоко затратным. Для повышения нефтеотдачи ведутся поиски и разрабатываются комплексные физико-химические и микробиологические методы. В основе этих методов лежит способность микроорганизмов к ферментативному окислению углеводородов нефти с образованием продуктов метаболизма, изменяющих реологические свойства нефти и способствующих ее вытеснению из пласта.

Способность микроорганизмов к деструкции углеводородов нефти и нефтепродуктов лежит в основе биотехнологий, направленных на улучшение экологических условий, в том числе, биотехнологии восстановления загрязненных почв и акваторий. Считается, что наиболее распространенными в загрязненных местах обитания являются бактерии родов: Rhodococcus, Pseudomonas, Arthrobacter и Acinetobacter [2]. Именно этим организмам, принадлежащим к углеводородокисляющей группе, отводится основная роль в процессах естественного самоочищения почв от нефтяных загрязнений. Углеводородокисляющие микроорганизмы способны окислять алканы, ароматические углеводороды, смолы и асфальтены в условиях широкого диапазона температур - от минус 5 до +75 °С. Микробному воздействию подвергаются практически все известные углеводороды. Кроме того, важную роль в деградации углеводородов играют вещества с поверхностно-активными свойствами, которые превращают нефтяную пленку в мелкодисперсную эмульсию, что приводит к увеличению площади контакта нефтяных капелек с бактериями и улучшает аэрацию [3]. Процесс биодеструкции углеводородов нефти сопровождается изменением физико-химических свойств, группового и индивидуального углеводородного состава нефтей. Следует отметить, что нефть -многокомпонентная система, поэтому процесс ее биодеградации носит сложный характер и зависит от ее состава и физико-химических свойств.

Для вязких нефтей Монголии достаточно хорошо изучен состав углеводородов [4]. Но их трансформация в процессе биодеструкции пластовой микрофлорой ранее не исследовалась. В этом отношении особый интерес представляет изучение процесса ферментативного окисления углеводородов вязких нефтей Монголии пластовой микрофлорой и почвенным биоценозом.

Цель данной работы: исследование процессов биодеградации вязких нефтей, изменение их группового состава, разработка экологически безопасного комплексного физико-химического и микробиологического метода увеличения нефтеотдачи высоковязких нефтей Монголии и метода рекультивации нефтезагрязненных почв.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

• изучить физико-химические и микробиологические характеристики пластовых флюидов месторождений Тамсагбулаг и Цагаан-Элс Монголии;

• исследовать активность пластовой микрофлоры в процессах биодеструкции углеводородов вязких нефтей;

• изучить стимулирующее действие азотистых компонентов нефтевытесняющей композиции НИНКА на численность и окислительную активность микроорганизмов;

• исследовать изменения группового состава нефтей Монголии при биодеградации в почве и жидкой среде и (н-алканы и алкиларены нафталинового и фенантренового рядов);

• исследовать закономерность вытеснения вязкой нефти и компонентов композиции комплексным микробиологическим и физико-химическим методом на насыпных моделях пласта;

• провести лабораторные и полевые испытания по очистке почв от нефтяных загрязнений.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем: Установлено активное окисление углеводородов ассоциацией углеводородокисляющих микроорганизмов, выделенных из нефти изучаемых месторождений.

Изучено стимулирующее влияние компонентов композиции на оксигеназную активность пластовой микрофлоры с накоплением продуктов метаболизма, способствующих вытеснению нефти из пласта.

Впервые изучены изменения состава насыщенных и ароматических углеводородов высоковязких нефтей Монголии в процессе их биодеградации. Показано, что в процессе биодеградации параллельно с н-алканами окисляются би- и триалкилароматические УВ.

Впервые разработан комплексный микробиологический и физико-химический метод вытеснения вязких нефтей месторождений Монголии.

Впервые показано, что вытеснение нефти комплексным методом на основе композиций ПАВ и углеводородокисляющей микрофлоры сопровождается изменениями состава н-алканов, алкилароматических УВ.

Впервые проведен комплекс рекультивационных мероприятий, направленных на активизацию деструктивных процессов в нефтезагрязненной почве на территории Монголии.

Практическая значимость работы. Проведенные исследования являются научной основой разработанного комплексного микробиологического и физико-химического метода увеличения нефтеотдачи залежей вязких нефтей Монголии без применения теплового воздействия и микробиологического метода ремедиации нефтезагрязненных почв.

На защиту выносятся:

- Изменения состава индивидуальных углеводородов при биодеградации высоковязких нефтей Монголии в присутствии композиции НИНКА, содержащей ПАВ и азотистые субстраты.

Комплексный физико-химический и микробиологический метод увеличения нефтеотдачи месторождений высоковязких нефтей Монголии.

- Метод рекультивации почв Монголии, загрязненных вязкой нефтью, на основе биодеструкции углеводородов.

Апробация работы: Основные разделы работы доложены и обсуждены на IV Всероссийской научно-практической конференции «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа» (Томск, 2007 г.), VII Международной конференции «Химия нефти и газа» (Томск, 2009 г.), The 3rd International Conference on Chemical Investigation and Utilization of Natural Resources (Ulaanbaatar, Mongolia 2008, г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, выводов, списка литературы из 183 наименований. Работа изложена на 120 страницах, содержит 28 таблиц и 34 рисунка.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что пластовые флюиды месторождений Монголии -Тамсагбулаг и Цагаан-Элс - содержат немногочисленный биоценоз (0,02-10 тыс. клеток/мл), обладающий углеводородокисляющей активностью.

2. Показано, что компоненты нефтевытесняющей композиции НИНКА, стимулируют рост и активность углеводородокисляющей микрофлоры (УОМ). Установлено, что за 21 сутки углеводородокисляющая микрофлора утилизирует вязкую нефть месторождения Тамсагбулаг до 68 %, нефть месторождения Цагаан-Элс — до 45 %.

3. Выявлены изменения состава и свойств углеводородов нефти Монголии при биодеградации. Показано, что через 14 суток биодеградация нефтей месторождений Тамсагбулаг и Цагаан-Элс сопровождается изменением содержания н-алканов, через 21 сутки подвергаются деструкции би- и триалкилароматические углеводороды нефти. Их содержание уменьшалось в 1.4 и 6 раз для нефти Тамсагбулаг.

4. Предложен комплексный физико-химический и микробиологический метод увеличения нефтеотдачи для условий месторождений вязкой нефти Тамсагбулаг и Цагаан-Элс. При физическом моделировании нефтевытеснения с применением указанного метода прирост коэффициента нефтевытеснения составил 12 % для месторождения Тамсагбулаг и 8.2 % для месторождения Цагаан-Элс. Установлено, что вытеснение нефти комплексным методом с применением микроорганизмов сопровождается изменением содержания углеводородов и окислением низкомолекулярных н-алканов, при этом изменение содержания алкилнафталинов и алкилфенантренов незначительно.

5. Установлено, что био деградация 5 %-ного нефтяного загрязнения почвы сопровождается увеличением численности и активности микрофлоры с изменением углеводородного состава нефти. В присутствии минеральных питательных субстратов деструкция нефтей Тамсагбулаг и

Цагаан-Элс, загрязняющих почву, составила 42,8 и 31,3% соответственно, что сопровождается значительным изменением содержания насыщенных и ароматических УВ.

6. На основании проведенных исследований предложен экологически безопасный метод ремедиации нефтезагрязненных почв аборигенной микрофлорой, активизированной минеральными добавками.

1. Максутов Р. Освоение запасов высоковязких нефтей в России / Р. Максутов, Г.Орлов, А. Осипов//«Технологии ТЭК». 2005. № 6. С. 36-40.

2. Розанова Е.П. Микрофлора нефтяных месторождений / Е.П. Розанова, С.И.Кузнецов // М.: Наука. 1974. - 197 с.

3. Бордуков В. В. Способ очистки песка от нефты и нефтепродуктов: Патент 2049871 РФ. МКИ С 1 б Е 01 Н 12/00. Опубл. 10.12.95. Бюл. №34.

4. Хонгорзул Б. Особенности состава и углеводородов и высокомолекулярных соединений высокопарафинистых нефтей Монголии //диссертация. Томск. ИХН СО РАН. 2008.

5. Полищук Ю.М. Высоковязкие нефти: Анализ пространственных и временных изменений физико-химических свойств / Ю.М. Полшцук, И.Г. Ященко // Нефтегазовое дело. 2005.http://www.ogbus.ru/authors/PolishukYu/PolishukYu 1 .pdf.

6. Доломатов М.Ю. Физико-Химические основы направленного подбора растворителей асфальтосмолистых веществ /М.Ю. Доломатов, А.Г. Телин, Н.И.Хисамутдинов // М.: ЦНИИТЭНефтехим. 1991. С. 47.

7. Данилова Е. Тяжелые нефти России // The Chemical Journal. Декабрь 2008. С. 34-37.

8. Антониади Д.Г. Состояние добычи нефти методами повышения нефтеизвлечения в общем объеме мировой добычи / Д.Г. Антониади, А.А.Валуиский, А.Р. Гарушев // Нефтяное хозяйство. 1999. № 1. - С. 16-23.

9. Cari L. Johnson. Sedimentology and Reservoir Architecture of a Synrift Lacustrine Delta, Southeastern Mongolia / L.J. Cari, S.A. Graham // Journal of Sedimentary Research. 2004. -V. 74. № 6. - P. 770-785.

10. Ю.Назьев В. Остаточные, но не второстепенные// Нефтегазовая вертикаль. 2000.3.-С. 21-22.

11. Ан В.В. Геоинформационная система для исследования закономерностей пространственного распределения ресурсов нефти и газа / В.В. Ан, Е.С. Козин, Ю.М. Полищук, И.Г. Ященко // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 2000а. № 11. - С. 15-24.

12. Ан В.В. База данных по химии нефти и перспективы ее применения в геохимических исследованиях / В.В. Ан, Е.С. Козин, Ю.М. Полищук, И.Г. Ященко // Геология нефти и газа. 20006. № 2. — С. 49-51.

13. Хонгорзул Б. Углеводородный состав и типизация нефтей Монголии по масс-спектральным данным / Б. Хонгорзул, Л.В. Горбунова, А.К. Головко, В.Ф. Камьянов, Б. Пурэвсурэн // Нефтегазовое дело. 2007. — С. 1-10.

14. Даваацэрэн Б. Изменения состава и свойств высокопарафинистых нефтей в процессах нетрадиционного воздействия (на примере нефтей Монголии) //диссертация. Томск. ИХН СО РАН. 2008.

15. Кудинов В. И. Совершенствование тепловых методов разработки месторождений высоковязких нефтей. М.: «Нефть и газ». 1996. - 284 с.

16. Бурже Ж. Термические методы повышения нефтеотдачи пластов / Ж. Бурже, П. Сурио, М. Комбарну // М.: Недра. 1988. С. 424.

17. Сургучев M.JI. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. М: Недра. 1985. 308 с.

18. Сургучев M.JI. Методы извлечения остаточной нефти / М.Л.Сургучев, А.Т. Горбунов, Д.П.Забродин, Е.А.Зискин, Г.С. Малютина // М.: Недра. 1991.

19. Артеменко А. Тяжелая нефть и битумы могут стать сырьем XXI веке / А.Артеменко, В. Кашавцев // «НЕФТЬ РОССИИ». Ноябрь 2003. №11. (http://www.oilru.eom/nr/l 23/2253/)

20. Малофеев Г. Е. К расчету распределения температуры в пласте при закачке горячей воды в скважину // Нефть и газ. 1960. № 7. - С. 5.

21. Боксерман А. А. Разработка нефтяных и газовых месторождений/ А. А. Боксерман, Н. Л. Раковский и др. // М.: ВИНИТИ. 1975. Т. 7. - 87 с.

22. Раковский Н. Л. Тепловая эффективность нагнетания теплоносителей в слоисто-неоднородные пласты // Нефтяное хозяйство. 1982. № 11. - С. 3.

23. Байбаков Н. К. Тепловые методы разработки нефтяных месторождений / Н.К.Байбаков, А. Р. Гарушев //- М.: Недра. 1988. 344 с.

24. Мустаев Я. А. Влияние температуры на коэффициент вытеснения нефти водой / Я. А. Мустаев, И. И. Мавлютова, В. В. Чеботарев // Нефть и газ. 1970.-Mb 11.-С. 65-68.

25. Аметов И. М. Добыча тяжелых и высоковязких нефтей / И. М. Аметов, Ю. Н. Байдиков, JI. М. Рузин, Ю. А. Спиридонов // М.: Недра. 1985. - 205 с.

26. Mendoza H.A. Pilot Test in Venezuela / H.A. Mendoza, J.J. Finol, PDVSA, R. M. Butler, GravDrain Inc.SAGD // Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference. Caracas. Venezuela. 21-23 April 1999.

27. Thomas J. Enhanced Oil Recoveiy — An Overview // Oil & Gas Science and Technology Rev. IFP. 2008. -Vol. 63. - No. 1. -P. 9-19.

28. Бабалян Г. А. Тепловой режим нефтяного пласта в процессе закачки холодной и горячей воды / Г. А. Бабалян, Я. А. Мустаев, В. В. Чеботарев // Нефтяное хозяйство. 1968. № 11. - С. 4.

29. Сафонов Е.Н. Применение новых методов увеличения нефтеотдачи на месторождениях Башкортостана / Н.Е. Сафонов, И.А.Исхаков, К.Х. Гайнуллин и др. // Нефтяное хозяйство. 2002. — №4. С. 38-40.

30. Altunina L.K. Effect of in situ generated C02 and alkaline buffers on rheological properties of high viscosity oils /L.K. Altunina, V.A. Kuvshinov, L.A. Stasyeva // Progress Mining and Oilfield Chem. Ed. I. Lakatos. Budapest. 2003. V. 5. - P. 123-132.

31. Кучерявый В.И. Синтез и применение карбамида / В.И. Кучерявый, В.В.Лебедев // Химия. Л. 1970.

32. Горловский Д.М. Технология карбамида / Д.М. Горловский, Л.Н. Альтшулер, В.И Кучерявый // Химия. Л. 1981.

33. Bryant R.S. Microbial enhanced waterflooding: a pilot study / R.S. Bryant, Т.Е. Burchfield, D.M. Dennis and others // Devision of Petroleum Science. 1991. -V.31. -P. 399-419.

34. Ибатуллин P.P. Разработка и применение микробных биотехнологий увеличения нефтеотдачи пластов / P.P. Ибатуллин, И.Ф. Глумов, Р.С. Хисамов, С.С. Беляев, И.А. Борзенков, Т.Н. Назина // Нефтяное хозяйство. 2003. -№8. -С. 50-53

35. Юлбарисов Э.М. Биогеотехнология увеличения нефтеотдачи // Интервал. Октябрь Ноябрь 1999. - №9.10. - С.4-9.

36. Беляев С.С. Микробиологические процессы в призабойной зоне нагнетательных скважин нефтяных месторождений / С.С. Беляев, К.С. Лауринавичус, А.Я. Образцова // Микробиология. 1982. Т.51. - Вып.6. - С. 997-1001.

37. Nagase К. A successful field test of microbial EOR process in FUYU oilfield / K. Nagase, S.T. Zhang, H.Asami and others // China (Paper SPE 75238). Tulsa. 2002. -P. 13-17.

38. Назина Т.Н. Результаты испытания микробиологического метода повышения нефтеотдачи в условиях карбонатного коллектора Ромашкинского нефтяного месторождения / Т.Н. Назина, А.Е. Иванова, B.C. Ивойлов и др. // Микробиология. 1999. Т.68. - №2. - С. 261-266.

39. Назина Т.Н. Микробиологическое исследование пластовой воды Ромашкинского нефтяного месторождения в процессе испытаниябиотехнологии повышения нефтеотдачи / Т.Н. Назина, А.Е.

40. Иванова, B.C. Ивойлов и др. // Микробиология. 1999. №2. -С. 252-260.

41. Алтунина Л.К. Увеличение нефтеотдачи пластов композициями ПАВ / Л.К. Алтунина, В.А. Кувшинов // Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН. 1995. 198 с.

42. Кувшинов В.А. Увеличение нефтеотдачи пластов с высокотемпературной композициями ИХН-КА / В.А. Кувшинов, Л.К. Алтунина, И.Ф. Ефремов, Л.А. Стасьева, З.А. Роженкова и др. // Препринт №21. Изд-е Томского филиала СО АН СССР. 1989.-46 с.

43. Сваровекая Л.И. Окисление углеводородов нефти микрофлорой нефтяного пласта/ Л.И. Сваровекая, Л.К. Алтунина, З.А. Роженкова // Тезисы докладов международной конференции по химии нефти. Томск. 1-4 октября 1991. С. 359.

44. Петров Ал. А. Углеводороды нефти. М.: Наука. 1984. - 264 с.

45. Hofrichter М. and Fritsche W, Aerobic degradation by Microorganisms. Biotechnology // H.-J. Rehm, G. Reed, A. Piihler, P. Stadler and J.Klein. Weinheim, Wiley-VCH. Environmental Process II. Soil Decontamination. 2000. 1 lb(6): P.147-167.

46. Исмаилов H.M. Биодеградация нефтяных углеводородов в почве, инокулированной дрожжами // Микробиология. 1985. Т.54. - № 5. - С. 835841.

47. Хазиев Ф. X. Изменение биохимических процессов в почвах при нефтяном загрязнении и активация разложения нефти / Ф. X. Хазиев, Ф.Ф. Фахтиев // Агрохимия. 1981. Т. 1. - №10. - С. 102-111.

48. Белоусова Н.И. Деструкция нефтепродуктов различной степени конденсации микроорганизмами при пониженных температурах / Н.И. Белоусова, А.Н.Шкидченко // Прикладная биохимия и микробиология. 2004. -Т. 40. -№3. -С. 312-316.

49. Пунтус И.Ф. Выделение и характеристика микроорганизмов- деструктуров полициклических ароматических углеводородов / И.Ф. Пунтус, А.Е. Филонов, И.А. Кошелева, P.P. Гаязов, А.В.Карпов, А.М.Боронин // Микробиология. 1997. Т. 66. - №2. - С. 269-272.

50. Walker J.D. Microbial petroleum degradation: application of computerized mass spectrometry /Walker J.D, Colwell R.R, Petrakis L// Can J Microbiol. 1975. Nov; 21(11):-P. 1760-1767.

51. Zajic J.E. Bacterial degradation and emulsification of No.6 fuel oil. / J.E. Zajic, B. Supplisson, B. Volesky // Environ.Sci.Technol. 1974. 8: P. 664-668.

52. Миронов О. Г. Взаимодействие морских организмов с нефтяными углеводородами. — JI: Гидрометеоиздат. 1985. — 128с.

53. Милехина Е.И. Свойства углеводородокисляющей бактерии Rhodococcus erythropolis, изолированной из нефтяного месторождения / Е.И. Милехина, И.А. Борзенков, И.С. Звягинцева// Микробиология. 1998. -Т.67. -№3. -Р. 328332.

54. Gelpi Е. Hydrocarbons of geochemical significance in microscopic algae / E.Gelpi, H.Schneider, J.Mann, J.Oro // Phytochemistry. 1970. Vol. 9. - P. 603-612.

55. Etoumi A. The reduction of wax precipitation in waxy crude oils by Pseudomonas species / A. Etoumi, El Musrati I, El Gammoudi B, El Behlil M // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnoly. 14 October 2008. 35(11). P. 12411245.

56. Ward D. M. Microbial degradation and chemical evaluation of oil from the AMOCO spill / D. M. Ward, R.M. Atlas, P.D. Boehm and J.A. Calder // AMBIO. 1980. Vol. 9. - № 6. - P. 277-283.

57. Миронов О. Г. Бактериальная трансформация нефтяных углеводородов в прибрежной зоне моря // Морской экологический журнал. 2002. № 1. - Т. I. -С. 56-66.

58. Cerniglia С. Е. Fungal metabolism of polycyclic aromatic hydrocarbons: past, present and future applications in bioremediation // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 1997. 19:-P. 324-333.

59. Atlas R.M. Biodegradation of petroleum in seawater at low temperatures / R.M. Atlas, R. Bartha// Canadian Journal of Microbiology. 1972. 18: P. 1851-185 5.

60. Atlas R.M. Degradation and mineralization of petroleum in seawater limitation by nitrogen and phosphorous / R.M. Atlas, R. Bartha // Biotechnology. 1972. 14:-P. 309-317.

61. Perry J. J. Microbial metabolism of cyclic alkanes // Petroleum microbiology. MacMillan Publishing Company, N.Y. 1984. P. 61-98.

62. Nelson-Smith A. The problem of oil pollution of the sea // Advanced Marine Biology. 1970.-№8.-P. 215-306.

63. Anthony I Okoh. Biodegradation alternative in the cleanup of petroleum hydrocarbon pollutants // Biotechnology and Molecular Biology Review. June 2006.-V. 1 (2).-P. 38-50.

64. Habe H. Genetics of polycyclic aromatic hydrocarbon metabolism indiverse aerobic bacteria / H. Habe, T. Omori // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2003. -Vol. 67. P. 225-243.

65. Verena Reineke. Toxic effects of aromatic hydrocarbon mixtures isolated from crude oils to blue mussels (Mytilus edulis). diss. Ph.D. Oldenburg. 2006. 204 p.

66. Богдашкина В.И. Экологические аспекты загрязнения водной среды нефтяными углеводородами, пестицидами и фенолами / В.И. Богдашкина, B.C. Петросян // Экологическая химия водной среды. М.: Институт химфизики АН СССР. 1988. - С. 62-72.

67. Тинсли И. Поведение химических поллютантов в окружающей среде //- М.: Мир. 1982.-280 с.

68. Volkman J.K. Biodegradation of aromatic hydrocarbons in crude oils from the Barrow Sub-basin of Western Australia / J.K. Volkman, R. Alexander, R.I. Kagi, S.J. Rowland, P.N. Sheppard // Organic Geochemistry. 1984.-Vol 6. -P. 619-632.

69. Spormann A.M. Metabolism of alkylbenzenes, alkanes, and other hydrocarbons in anaerobic bacteria / A.M. Spormann, F. Widdel // Biodegradation. 2000.-Vol. 11.-P. 85-105.

70. Finnerty W.R. Microbila enhancement of oil recovery (review article) / W.R. Finnerty, M.E. Singer//Biotechnolgy. March 1983. P. 47-54.

71. Овсянникова B.C. Влияние микробиологического воздействия на углеводородный состав нефтей при увеличении нефтеотдачи пластов нефтевытесняющими композициями с регулируемой щелочностью. Дисс. канд. Томск. 2008. ИХН СО РАН.

72. Квасников Е.И. Микроорганизмы — деструкторы нефти в водных бассейнах /Е.И. Квасников, Т.М.Клюшникова//-Киев: Наукова думка. 1981. 131 с.

73. Титов В.И. Изменение состава пластовых нефтей при разработке месторождений (обзор) / В.И. Титов, С.А. Жданов // Нефтяное хозяйство. 1988.-№8. -С. 26-28.

74. Исмаилов H.M. Современное состояние методов рекультивации нефтезагрязненных земель / Н.М. Исмаилов, Ю.И. Пиковский // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука. 1988. С. 222-231.

75. Okoh A. Potential of Burkholderia cepacia RQ1 in the biodegradation of heavy crude oil / A.Okoh, S. Ajisebutu, G. Babolola, M.R Trejo-Hernandez // Int. Microbiol. 2001. №4. - P. 83-87.

76. Андерсон P.K. Биологическая рекультивация почвы, загрязненной нефтью, в промысловых условиях / Р.К. Андерсон, А.Г. Телин, Н.Ф. Галимзянова, Я.М. и др. // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. 1997. № 5. С.21-23.

77. Демидиенко А .Я. Пути восстановления плодородия нефтезагрязненных почв черноземной зоны Украины / А.Я. Демидиенко, В.М. Демурджан // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука. 1988.-С. 197-206.

78. Leahy J.G. Microbial degradation of hydrocarbons in the environment / J.G. Leahy, R.R. Colwell // Microbiol Rev. 1990. № 54. - P. 305-315.

79. Гусев M.B. Микробиологическое разрушение нефтяного загрязнения / М.В. Гусев, Т.В. Коронелли // Изв. АН СССР, сер. биол. 1981. №6. - С. 835-846.

80. Бочарникова Е.А. Влияние нефтяного загрязнения на свойства серо-бурых почв Апшерона и серых лесных почв Башкирии: Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 1990. 16с.

81. Гилязов М.Ю. Изменение некоторых агрохимических свойств выщелоченного чернозема при загрязнении его нефтью // Агрохимия. 1980. № 12. -С. 72-75.

82. Иларионов С.А. Экологические аспекты восстановления нефтезагрязненных почв. Екатеринбург: УрО РАН. 2004. 194 с.

83. Коронелли Т.В. Принципы и методы интенсификации биологического разрушения углеводородов в окружающей среде // Прикладная геохимия и микро-биология. 1996. Т.32. - № 6. - С. 579-585.

84. Каюкова Г.П. Нефти и нефтепродукты загрязнители почв. Попытка классификации по склонности к биодеградации / Г.П.Каюкова, А.З.Гарейпшна, К.В.Егорова // Химия и технология топлив и масел. 1999. -№5.-С. 37-43.

85. Жуков Д. В. Закономерности функционирования углеводородокисляющих микроорганизмов при биоремедиации нефтяных загрязнений. Автореферат канд. дисс. Москва. 2007.

86. Рогозина Е.А. Балансовая сторона утилизации нефтяного загрязнения почвы биопрепаратами серии «Нафтокс» / Е.А. Рогозина, Г.М. Калимудлина // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2007 (2). http://www.ngtp.ru/rub/7/022.pdf

87. Oudot J. Weathering rates of oil components in a bioremediation experiment in estuarine sediments / J. Oudot, F.X. Merlin, P. Pinvidic // Marine Environmental Research. 1998. -Vol 45. Issue 2. P. 113-125.

88. Терещенко H.H. Биологическая азотфиксация как фактор ускорения микробной деструкции нефтяных углеводородов в почве и способы ее стимулирования / Н.Н. Терещенко, С.В. Лушников, Е.В. Пышьева // Биотехнология. 2004. -№5. С.69-79.

89. Гриценко А.И. Экология / А.И. Гриценко, Г.С.Акопова, В.М.Максимов // Нефть и газ. М.: Наука. 1997. 557 с.

90. Киреева Н.А. Рост и развитие растений яровой пшеницы на нефтезагрязненных почвах и при биоремедиации / Н.А.Киреева, A.M. Мифтахова, Г.М. Салахова // Агрохимия. 2006. №1. - С. 85-90.

91. Кахаткина М.И. Состав гумуса пойменных почв, загрязненных нефтью // Рациональное использование почв и почвенного покрова Западной Сибири. Томск. 1986.

92. Van den Berg R. In situ biorestoration of on oil contaminated sub soil / Van den Berg R, Verheul J.H.A.M, Eikelboom D.H // Water Sci fiid Technl. 1988. -V.20. -№3. P. 255-256.

93. Шамаева A.A. Исследование процессов биоремедиации почв и объектов, загрязненных нефтяными углеводородами. Автореферат канд.дисс биологических наук. Уфа. 2007. 162 с

94. Киреева Н.А. Биологическая активность нефтезагрязненных почв / Н.А. Киреева, В.В. Водопьянов, A.M. Мифтахова // Уфа.: Гилем. 2001. 376 с.

95. Frankenberger Jr. The need for a laboratory feasibility study in bioremediation of petroleum hydrocarbons / In: Calabrese E.J, kostecki P.T. (Eds.), Hydrocarbon contaminated soils and groundwater. Lewis. Boca Raton. FL. 1992. P. 237-293.

96. Sanvik S. Biodegradation of oily sludge in Norwegian soils / S. Sanvik, A. Lode // Appl. Microbiol. And Biotechnol. 1986. V. 23. - № 4. - P. 297-301.

97. Градова H. Б., Диканская Э. M., Михалева В. В. Использование углеводородов дрожжами. М.: 1971. 120 с.

98. Коронелли Т.В. Интродукция бактерий рода Rhodococcus в тундровую почву, загрязненную нефтью / Т.В. Коронелли, Т.И. Комарова, В.В. Ильинскийи др. //Прикл.биохим. и микроб., 1997. -Т. 33. -№2. С. 198-201.

99. Самосова С. М., Мусина Г. X., Кипрова Р. Р. Фильченкова В. И., Губайдуллина Т. С. // Микробиологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды: Тезисы докл. Пущино. 1989. С. 8-10.

100. Хазиев Ф. X. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. М.: Наука. 1982а. 204с.

101. Floodgate G. The fate of petroleum in marine ecosystems // Petroleum microbiology / Ed. Atlas R.M. N.Y.: Macmillan Publishing Co. 1984. P.355-398.

102. Atlas R.M. Microbial degradation of petroleum hydrocarbons: an environmental perspective // Microbiological Reviews. March. 1981. -Vol 45. -№1. -P. 180-209.

103. Литвиненко C.H. Защита нефтепродуктов от действия микроорганизмов. М.: Химия. 1977.-144 с.

104. Foster J.W. Bacterial oxidation of hydrocarbons // Academic Press Inc. New York. 1962.-P. 241-271.

105. Atlas R.M. Inhibition by fatty acids of the biodegradation of petroleum / R.M.Atlas and R.Bartha // Antonie van Leeuwenhoek J.Microbiol.Serol. 1973. -Vol. 39. -P. 257-271.

106. Grubbs R.B. In-situ Biological Treatment of Troublesome Organics / R.B. Grubbs, B.A. Molnaa// presented at Frensno Conference Centre. Frenso. California. August 1987. 12-14.

107. Hofrichter M. Aerobic degradation by Microorganisms / M. Hofrichter, W. Fritsche // Biotechnology. H.-J. Environmental Process II. Soil Decontamination, 2000. 1 lb (6): -P. 147-167.

108. Jurtahuk P. The mechanism of hydrocarbon oxidation by a Corynebacterium species / P. Jurtahuk, G.E. Cardini // Critical Review Microbiology. 1971. -№1. -P.239-289.

109. Bartha R. Biotechnology of Petroleum Pollutant Biodegradation // Microbiology Ecology. 1986.-P. 155-172.

110. Eduardo Diaz. Bacterial degradation of aromatic pollutants: a paradigm of metabolic versatility // International microbiology. 2004. -№7. P. 173-180.

111. Harayama S. Aerobic biodegradation of aromatic hydrocarbons by bacteria / S. Harayama, K.N. Timmis // In: Sigel H, Sigel A (Eds). Metal ions in biological systems. Marcel Dekker. New York. 1992. -Vol. 28. -P. 99-156.

112. Фонкен Г. Микробиологическое окисление / Г.Фонкен, Р.Джонсон // -М: Мир. 1976.-238 с.

113. Fritsche W. Aerobic Degradation of Recalcitrant Organic Compounds by Microorganisms / W. Fritsche, M. Hofrichter // Environmental Biotechnology. Concepts and Applications. -WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Weinheim 8. 2005. -C.203-227.

114. Head I.M. Biological activity in the deep subsurface and the origin of heavy oil / I.M.Head, D.M.Jones, S.RLarter//Nature. 2003. 426. -C.344-352.

115. Magot M. Microbiology of petroleum reservoir / M. Magot, B. Oliver, K.C. Bharat Patel // Antonie van Leeuwenhoek. 2000. -Vol. 77. P. 103-116.

116. Oliver B. Petroleum Microbiology / B. Oliver, M. Magot// ASM Press. New York 2005.-365c.

117. Nazina Т.Н. Biological and Metabolic diversity of microorganisms of oil fields / Т.Н. Nazina, S.S. Belyaev // Proc. Winogradsky Institute of Microbiology. Moskow. Nauka. 2004. Issue XII. -P.289-316.

118. Stetter K.O. Hypertermophillic archaea are thriving in deep North Sea and Alaskan oil reservoirs / K.O. Stetter, R. Huber, 1. E. Bloch, M. Kurr, R.D. Erden, M. Fielder, H. Cash, I. Vance //Nature. 1993b. 365. P.743 -745.

119. Юлбарисов Э.М. Геологические основы применения микробиологического метода повышения нефтеотдачи пласта с высоковязкой нефтью (на примере Арланского метсорождения) // Уфа. УиТис АНК. «Башнефть». 2002. -168 с.

120. Милехина Е.И. Углеводородокисляющая микрофлора заводняемых нефтяных месторождений татарин с раличной минерализацией пластовых вод / Е.И.Милехина, И.А. Борзенков, Ю.М. Миллер, С.С. Беляев, М.В. Иванов // Микробиология. 1991. Т.60. - Вып.4. - С.747-756.

121. Takahata Y. Starvation survivability of Thermococcus strains isolated from Japanese oil reservoirs / Y. Takahata, T. Hoaki, T. Maruyama // Archives of microbiology. 2001. 176(4). P.264-270.

122. Beeder J. Thermodesulforhabdus norvegicusgen. nov., sp. nov., a novel thermophilic sulfate-reducing bacterium from oilfield water / J. Beeder, T. Torsvik, T. Lien// Arch. Microbiol. 1995. 144: P. 331-336.

123. Austin B. Numerical taxonomy and ecology of petroleum degrading bacteria / B. Austin, J.S. Calomiris, J.D. Walker, R.R. Colwell // Appl. And Environ. Microbiol., 1977.-V. 34. -№1. P. 60-68

124. Коронелли T.B. Углеводородокисляющая микрофлора акваторий Балтийского моря и Куршского залива, загрязненных при разливе мазута / Т.В. Коронелли, В.В. Ильинский, В.А. Янушка, Т.И. Красникова // Микробиология. 1987. -Т.56. Вып.З. - С.472-477.

125. Попова Н.А. Geobacillus uralicus новый видтермофильных микроорганизмов / Н.А. Попова, Ю.А. Николаев., Т.П. Турова, A.M. Лысенко и др.// Микробиология. 2002. Т. 71 - № 3. - С. 391-398.

126. Nazina T.N, Tourova Т.Р, Poltaraus А.В et.all // Int. J.Syst.Evol.Microbiology. 2001. -Vol 51. №2. - P.433-446.

127. Kato T. Isolation and characterization of long-chain-alkane degrading Bacillus thermoleovorans from deep subterranean petroleum reservoirs / T. Kato, M. Haruki, T. Imanaka, M. Morikawa, S. Kanaya // J. Biosci. Bioeng. 2001. -Vol. 91. -P. 64-70.

128. Лысак Л.В. Деструкция нефти внесенной в почву популяцией бактерий / Л.В. Лысак, Е.В. Лапыгина // Конф. «Интродукция микроорганизмов в окружающую среду»: Тез. докл. М., 1994. С. 66-67.

129. Суржко Л.Ф. Утилизация нефти в почве и воде микробными клетками / Л.Ф. Суржко, З.И Финкелыптейн, Б.П. Баскунов, М.И. Янкевич, В.И. Яковлев, Л.А. Головлева// Микробиология. 1995. -Т.64. №3. - С.393-398.

130. Изжеурова В.В. Направленная селекция биоценоза активного ила, разрушающего нефтепродукты /В.В. Изжеурова, Н.И. Павленко, ЗА. Раилко // Химия и технология воды. 1991. Т. 13. - № 1. - С. 76-79.

131. Романенко В.И. Экология микроорганизмов пресных водоемов / В.И. Романенко, С.И Кузнецов // Ленинград: Наука. 1974. - 270с.

132. Аналитический контроль производство в азотной промышленности / под ред. В.И. Щегелева//Москва. 1965. 100с.

133. Назина Т.Н. Химические и микробиологические методы исследования пластовых жидкостей и кернов нефтяных месторождений / Т.Н. Назина, Е.П. Розанова, С.С. Беляев, М.В Иванов // препринт. АН СССР. Пущино. 1988. -24с.

134. Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.И. Захарчук и др. // Учеб. пособие. М: Изд. центр. Академия. 2005. - 608с.

135. Звягинцев Д. Г. Почва и микроорганизмы // М.: Изд-во МГУ. 1987.-256 с.

136. Определитель бактерий Берджи.: пер. с англ. // под. ред. Дж. Хоулта и др. -М.: Мир. 1997. -Т. 1. 432 с.

137. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии // М.: Изд-во МГУ. 1991.-231с.

138. Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества. Синтез, анализ, свойства, применение: учебное пособие для ВУЗов / А.А. Абрамзон, Л.П. Зайченко, С.И Файнгольд // -Л.:Химия. 1988. 200с.

139. Мазор Л. Методы органического анализа, пер.с англ // -М.: Мир. 1986. 584 с.

140. David G. Cooper. Surface-active agents from two Bacilllus species / David G. Cooper, Beena G. Goldenberg // Applied and Environmental Microbiology. Feb. 1987. -P.224-229.

141. Алексеев B.H. Курс качественного химического полумикроанализа // -М.: Химия. 1973. -584с.

142. Инишева Л.И. Руководство по определению ферментативной активности торфяных почв и торфов / Л.И. Инишева, С.Н. Ивлева, Т.А. Щербакова // Томск. Изд-во Томского университета. 2003. -С. 50-60.

143. Другов Ю.С. Анализ загрязненной почвы и опасных отходов. Практическое руководство / Ю.С. Другов, А.А. Родин // -М.: Изд-во Бином. Лаборатория знаний. 2007. -С.26-29.

144. Большаков Г. Ф. Инфракрасные спектры насыщенных углеводородов. Часть 1. Алканы // Новосибирск: Наука. 1986. -С. 3-32.

145. Калабин Г.А. Количественная спектроскопия ЯМР природного органического сырья и продуктов его переработки / Г.А. Калабин, Л.В. Каницкая, Д.Ф. Кушнарев // М.: Химия. 2000. - 407с.

146. McDonald T.J. Fractionation of crude oils by HPLC and quantitative determination of aliphatic and aromatic biological markers by GC-MS with selected ionmonitoring / T.J. McDonald, M.C. Kannicutt// LCGC. 1992. № 12.1. P. 935-938.

147. Killops S.D. HPLC fractionation and GC-MS determination of aromatic hydrocarbons from oils and sediments / S.D.Killops, J.W.Readman // Org.Geochem. 1985. №4. - P. 247-257.

148. Gerelmaa T. Microbiological characteristics of reservoir fluids recovered from oil fields of Mongolia / T. Gerelmaa, L.I. Svarovskaya, L.K. Altunina // Progress in oilfield chemistry. Budapest 2009. Vol.8. - P.259-265.

149. Нечаева И.А. Биодеградация углеводородов нефти психротрофными микроорганизмами-деструкторами, дисс. канд. 2009. Пущино. -174с.

150. Desai J.D. Microbial production of surfactants and their commercial potencial / J.D. Desai, I.M. Banat // Microbiol. Molecular Biol. Rev. 1997. -V. 61. P. 47-64.

151. Головко A.K. Нефтяные алкилароматические углеводороды. Докторская диссертация. Томск: 1997. 353с.

152. Бушнев Д.А. Особенности состава биомаркеров битумоида и продуктов пиролиза керогена отложений верхнего девона печорского бассейна // Нефтехимия. 2002. Т.42. - №5. - С.325-339.

153. Rubinstein J. The origin of the oil sand formations of Alberta: a chemical and microbiological simulation study / Rubinstein J, Strausz О et al. // Geochim. Et cosmochim.acta. 1977. -Vol.41. -P.1341-1353.

154. Connan J. Biodegradation of crude oil in the Aquitaine basin / Connan J, Restle A, Albrecht P // In: Advances in organic geochemistry: Physics and chemistry of the Earth. Newcastle-upon-Tyne: Pergamonpress. 1979. - Vol.12. - P.l-17.

155. Kiyohara H. The catabolism and phenanthrene and naphthalene by bacteria / H. Kiyohara, K. Nagao // J.Gen.Microbiol. 1978. -V.105. P.69-75.

156. Кувшинов В.А. Увеличение нефтеотдачи пластов с высокой температурой композициями ИХН-КА / В.А. Кувшинов, JI.K. Алтунина, И.Ф. Ефремов, Л.А.Стасьева, З.А. Роженкова и др. // Препринт №21. Изд-е Томского филиала СО АН СССР. 1989.-46 с.