미생물증강유회수

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미생물증강유회수(MEOR)는 저유소에 존재하는 미생물 환경의 기능이나 구조, 또는 두 가지 모두를 조작하는 데 구성된 생물학적 기반 기술이다. MEOR의 궁극적인 목표는 다공성 미디어에 갇힌 석유의 회수를 개선하는 동시에 경제적 이익을 증대시키는 것이다.^{[1][2][3][4][5]} MEOR은 일반적으로 잔류하는 2/3의 석유를 부분적으로 회수할 수 있는 3차 석유 추출 기술로 성숙한 석유 저장소의 수명을 연장한다.^[3]

MEOR은 지질학, 화학, 미생물학, 유체역학, 석유공학, 환경공학, 화학공학 등 여러 분야를 통합한 분야다. MEOR에서 진행 중인 미생물 공정은 현장의 석유 생산 문제에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

• 유정 청소는 오일이 흐르는 채널을 막는 진흙 및 기타 부스러기를 제거한다.
• 웰 자극은 배수 구역에서 웰 보어로의 오일 흐름을 개선한다.
• 선택된 영양소와 때로는 토착 미생물을 주입함으로써 미생물 활동을 자극함으로써 물의 홍수를 증가시켰다.^{[6][1][2][3][4][5]} 공학적 관점에서 MEOR은 유정주사의 저수지, 미생물, 영양소, 프로토콜에 의해 통합된 시스템이다.^[1]
• 기존 셰일오일 저장소에서 다층 파열된 수평 셰일오일 웰의 오일 회수 강화

결과

지금까지 MEOR의 결과는 두 가지 주요 합리성에 기초하여 설명되었다.

석유 생산량 증가. 이는 다공성 매체를 통한 오일 이동을 촉진하기 위한 목적으로 시스템 유수-유수-유수의 계면 특성을 수정함으로써 이루어진다. 그러한 시스템에서 미생물 활동은 유동성(시점 감소, 부적절한 홍수), 변위 효율성(인터페이스 장력 감소, 투과성 증가), 스위프 효율성(이동성 제어, 선택적 플러그) 및 구동력(저수지 압력)에 영향을 미친다.

절수를 줄이다. 주입된 미생물 영양분에 자극을 받은 토착 미생물들이 빠르게 성장해 '도난지대'를 선택적으로 차단해 주입된 물을 우회시켜 미흡수 기름을 쓸어버린다.

앞서 언급한 두 가지 합리성은 New Aero Technology LLC가 작성한 유튜브 동영상에서 입증된다.

관련성

수십 년간의 연구와 성공적인 애플리케이션은 성숙한 기술로서의 MEOR의 주장을 뒷받침한다.^[1][3][5] 그러한 사실에도 불구하고, 의견의 불일치는 여전히 존재한다.^[7] 성공적인 스토리는 각 MEOR 현장 적용 분야마다 구체적이며, 지원 경제적 이점에 관한 공개된 정보는 존재하지 않는다. 그럼에도 불구하고 기존 EOR 방식 중 가장 저렴한 EOR 방식 중 하나인 MEOR을 고려할 때 공감대가 형성되고 있다.^[1][3][5][7] 다만 MEOR 배치가 성공할지는 미지수다. 따라서, MEOR은 "21세기 석유 및 가스 태스크포스"에 의해 확인되는 미래 연구 분야 중 하나이다.^[7] 이는 MEOR이 기존 기술로 복구할 수 없는 3770억 배럴의 석유를 회수하는 데 도움이 될 수 있는 보완 기술이기 때문일 것이다.^[3]

바이어스

환경 분자 미생물학이 등장하기 전에는 많은 분야에서 '박테리아'라는 단어가 불분명하게 활용되어 특성화되지 않은 미생물을 지칭하게 되었고,^[8] 이러한 체계적인 오류는 여러 학문에 영향을 주었다. 따라서 본문에서는 "마이크로비" 또는 "마이크로 유기체"라는 단어가 이후에 선호될 것이다.

미생물 EOR에서는 질산염 감소세균(NRB)처럼 유익한 미생물만 자극을 받는다. 황산염 감소세균(SRB)과 같은 비유익성 박테리아는 MEOR 공정이 질산염만을 저수지에 도입할 뿐 황산염을 도입하지는 않기 때문에 자극받지 않는다. 한편, 성장하는 NRB는 SRB의 활동을 통제할 수 있고, H2S의 농도를 낮출 수 있다. MEOR 프로세스는 어느 정도 저장소를 신에서 단 것으로 복구할 수 있다.

역사

베컴이 다공성 매체에 갇힌 잔존유를 회수하기 위한 제제로 미생물을 활용하자고 제안한 것은 1926년이다.^[1][2][3][5] 그 이후로 수많은 조사가 개발되어 광범위하게 검토되고 있다.^[1][5] 1947년, 조벨과 동료들은 석유회수에 적용된 석유 미생물학의 기초를 세웠는데, 그 기여는 당밀의 미생물 저하로 인한 가스, 산, 용제, 생물학적 활성제와 같은 석유회수제의 현장 생산에 관한 1957년 업데그라프와 동료들에게 부여된 최초의 MEOR 특허에 유용할 것이다. 1954년 미국 아칸소 주의 리스본 들판에서 1차 현장실험이 실시되었는데, 그 기간 동안 쿠즈넷소프는 석유에서 나오는 미생물 가스 생산량을 발견했다. 올해부터 1970년대까지 미국, 소련, 체코슬로바키아, 헝가리, 폴란드에서 집중적인 연구가 있었다. 이들 국가에서 개발된 주요 유형의 현장 실험은 외생 미생물을 주입하는 것이었다. 1958년, 하인닝겐과 동료들에 의해 미생물 생산 바이오매스를 이용한 선택적 플러그화가 제안되었다. 1970년의 석유 위기는 15개국 이상에서 활발한 MEOR 연구에 큰 관심을 불러일으켰다.^[1] 1970년부터 2000년까지 MEOR 기초 연구는 미생물 생태학 및 저유소 특성화에 초점을 맞췄다. 1983년 이바노프와 동료들은 지층 미생물 활성화 기술을 개발했다. 1990년까지 MEOR은 학제간 기술 지위를 달성했다. 1995년 미국의 MEOR 프로젝트(322개)를 조사한 결과 81%의 프로젝트가 성공적으로 석유 생산을 증가시켰고, 석유 생산량 감소 사례는 단 한 건도 없었다.^[1] 오늘날, MEOR은 낮은 비용(증분 bbl당 10달러 미만)과 낮은 자본비용(사업자는 전통적인 화학 물질이나 CO2 EOR로서 표면 설비에 투자할 필요가 없고, 인필 시추선의 수를 줄일 수 있다)^[9]으로 주목을 받고 있다. 몇몇 국가들은 2010년까지 석유 회수 프로그램의 3분의 1에 MEOR을 사용할 의향이 있다고 밝혔다.^[3] 게다가, 월 스트리트, 셰일 오일 및 여타 미국 DOE(10%이하), 미국 SBIR 노벨 생물 EOR 과정의 Unconventio에서 Trapped 오일 추출에 2018,[10]"야전 조종사 테스트에 세계에서 다단 골절 셰일 유정의 첫번째 MEOR 조종사를 후원한 미국 셰일 오일을 우물의 극단적인 회수율을 깨닫고 있다.nal "저수지"는 New Aero Technology LLC에서 시행한다.

이점

MEOR의 장점에 관한 다수의 검토된 주장이 있다.^{[1][2][3][7][11]} 석유 공학 협회가 관리하는 웹사이트 www.onepetro.com과 다른 웹사이트나 데이터베이스에는 많은 출판물이 있다. 일부 현장 애플리케이션은 석유 미생물학 회사들도 공유하고 있다.

장점은 다음과 같이 요약할 수 있다.^{[1][2][3][7][11]}

• 주입된 미생물과 영양소는 싸다; (미생물의 주입은 시대에 뒤떨어져 있다. 새로운 미생물 EOR 기술은 저수지에 미생물을 주입할 필요가 없고 영양분만 주입해 토종 미생물을^[6] 자극한다.)
• 현장에서 다루기 쉽고 유가와는 무관한
• 버려지기 전 성숙한 유전에는 경제적으로 매력적이다.
• 석유 생산량이 증가한다.
• 기존 시설은 약간의 수정이 필요하다.
• 간편한 적용.
• 저렴한 설치 비용.
• 미생물이 MEOR 작용제를 생산하는 데 필요한 낮은 에너지 입력 요건.
• 다른 EOR 방법보다 탄산화 오일 저장소에 적용 시 효율적임.
• 미생물 활동은 미생물의 성장에 따라 증가한다. 이는 다른 EOR 첨가제의 경우 시·거리와 정반대다.
• 미생물 영양소는 생분해되기 때문에 환경 친화적이라고 볼 수 있다.

단점들

MEOR의 단점:^[7]

• 미생물 성장은 층 투과성이 20 md 이상, 저수지 온도가 85 c 이하, 염도가 10만 ppm 이하, 저수지 깊이가 3,500m 미만일 때 선호된다.
• 최근 사례들은 지속적인 현장 모니터링 결과를 바탕으로 MEOR 시 부식이 없음을 입증했다. 또 자극을 받은 토착 미생물은 원유 품질에 영향을 주지 않으며, 생산된 액체에서는 미생물이 증가하는 기미가 보이지 않는다.

저유소의 환경

저유소는 복잡하고 역동적인 영양소와 에너지 흐름 속에서 상호 작용하는 생물(미생물)과 비생물(소수성)을 포함하는 복잡한 환경이다. 보가 이질적이기 때문에 다양한 미생물 집단을 포함하는 생태계의 다양성도 마찬가지인데, 이는 결국 보의 행동과 석유 동원에 영향을 미칠 수 있다.^[2][3][4][7]

미생물들은 살아 있는 기계로서, 대사물, 배설물, 새로운 세포들이 석유회수의 향상과 같은 세계적인 바람직한 목적에 따라 긍정적이거나 부정적으로 서로 또는 환경과 상호작용을 할 수 있다. 이러한 모든 실체, 즉 효소, 세포외 고분자 물질(EPS)^[12][13] 및 세포 자체는 촉매 또는 반응제로 참여할 수 있다. 그러한 복잡성은 환경과의 상호작용으로 증가하며, 나중에 세포 기능에 영향을 미침으로써 중요한 역할을 하게 된다. 즉, 유전적 표현과 단백질 생산이다.

세포 생리학에 대한 이러한 근본적인 지식에도 불구하고, 유전 저수지 내 미생물 집단의 기능과 구조에 대한 확고한 이해, 즉 생태학에는 변함이 없다.

MEOR의 목표는 고유 유익한 미생물의 신진대사 과정을 이용하여 지속적으로 석유회수를 증진시키는 것이다.

환경 제약

몇몇 요인들이 미생물의 성장과 활동에 영향을 미친다.^[5] 저유소에서는 이러한 환경 제약으로 인해 다양한 미생물의 적합성을 평가하고 비교할 수 있는 기준이 확립될 수 있다. 그러한 제약조건은 지구의 다른 환경처럼 가혹하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 콘네이트 브라인을 사용하는 경우 염도는 바닷물보다 높지만 소금 호수보다 낮다. 또한, 저유소에서 최대 20 MPa의 압력과 최대 85 °C의 온도는 다른 미생물의 생존 한계 내에 있다.

저유소의 미생물 집단에 영향을 미칠 수 있는 셀룰러 시스템에 선택적 압력을 발생시키는 일부 환경적 제약조건은 다음과 같다.

온도

효소는 생물학적 촉매로, 온도 등 다양한 요인에 의해 기능이 영향을 받으며, 이는 서로 다른 범위에서 효소 매개 반응을 개선하거나 방해할 수 있다. 이것은 최적의 세포 성장이나 신진대사에 영향을 미칠 것이다. 이러한 의존성은 미생물이 자라는 온도 범위에 따라 미생물을 분류할 수 있게 한다. 예를 들어, 정신세포(<25 °C), 중간세포(25–45 °C), 열성세포(45–60 °C), 열성세포(60–121 °C) 등이 있다. 그러한 세포는 이러한 온도 범위에서 최적으로 성장하지만 특정 대사물의 생산과는 직접적인 관계가 없을 수 있다.

압력

직접효과

심해 조건에서 미생물 성장에 대한 압력의 영향은 1949년 조벨과 조손에 의해 조사되었다. 그들은 압력이 증가함에 따라 성장이 강화된 미생물들을, 바로필러라고 불렀다. 미생물의 다른 분류는 미생물 성장이 표준 조건(피조타일)에서 억제되는지 또는 40 MPa 이상에서 억제되는지 여부에 기초한다. 분자적 관점에서 보면, 다니엘의^[14] 검토는 고압에서 DNA 이중나선이 더 밀도가 높아져 유전자 발현과 단백질 합성이 모두 영향을 받는다는 것을 보여준다.

간접효과

압력이 증가하면 가스 용해도가 증가하며, 이는 수소나 CO와₂ 같은 전자 수용체 및 기증자로 참여하는 가스의 리독스 잠재력에 영향을 미칠 수 있다.

모공 크기/지오메트리

한 연구는 최소 0.2µs 직경의 모공 상호연결이 있을 때 상당한 박테리아 활동이 이루어진다는 결론을 내렸다.^[15] 모공 크기와 기하학적 구조가 화학 축에 영향을 미칠 수 있을 것으로 예상된다. 그러나 이는 저유소 조건에서는 입증되지 않았다.

pH

알칼리성의 산성도는 생활 시스템과 비생활 시스템에서 여러 가지 측면에 영향을 미친다. 예를 들어,

표면 전하

세포막 내장 단백질의 이온화 힘 때문에 세포 표면과 막 두께의 변화는 pH에 의해 촉진될 수 있다. 변형된 이온 영역은 광물 입자와 상호작용할 수 있으며 다공성 매체를 통해 세포의 움직임에 영향을 미칠 수 있다.

효소 활성

내장 세포 단백질은 세포막을 가로질러 화학물질을 운반하는 데 근본적인 역할을 한다. 그들의 기능은 그들의 이온화 상태에 크게 의존하고 있으며, 이것은 차례로 pH에 의해 강하게 영향을 받는다.

두 경우 모두 고립되거나 복잡한 환경 미생물 집단에서 이러한 현상이 발생할 수 있다. 지난 10년간의 노력에도 불구하고, 지금까지 pH와 환경 미생물 집단의 상호작용에 대한 이해는 알려지지 않고 있다. 복잡한 미생물 집단의 생태생리학에 대해서는 거의 알려져 있지 않으며, 연구는 아직 발달 단계에 있다.^[16][17][18]

산화전위

산화 전위(Eh, 볼트 단위로 측정)는 어떤 반응 시스템에서와 마찬가지로 산소 고갈 환경에서 일어나는 혐기성 호흡의 열역학적 추진력이다. 원핵생물은 생존을 위한 대사 전략으로서 혐기성 호흡을 가지고 있는 세포들 중 하나이다. 전자전달은 세포막을 따라, 그리고 세포막을 가로질러 일어난다(대략적으로 미토콘드리아가 부족하다). 전자는 전자 공여자로부터 전자 수용자(NO₃, SO₄, MnO₄ 등)로 전달된다. 주어진 전자 공여자와 수용자 사이의 순 Eh; 수소 이온과 제자리에 있는 다른 종들은 어떤 반응이 먼저 일어날지 결정할 것이다. 예를 들어, 질화물은 황산염 감소보다 계층적으로 더 선호된다. 이를 통해 생물학적으로 생성된 HS를₂ 분해하여 향상된 오일 회수를 할 수 있으며, 이는 SO₄ 감소에서 유래한다. 이 과정에서 질산염 감소가 습윤성, 계면장력, 점도, 투과성, 바이오매스, 바이오폴리머 생산에 미치는 영향은 알려지지 않고 있다.

전해질 구성

전해질 농도와 다른 용해된 종은 세포 생리학에 영향을 미칠 수 있다. 전해질을 용해시키면 열역학적 활성(aw), 증기 압력 및 물의 자동 분해가 감소한다. 게다가 전해질은 세포막 전체에 걸쳐 이온적인 강도 구배를 촉진하여 물을 세포로 또는 세포 밖으로 확산시킬 수 있는 강력한 추진력을 제공한다. 자연환경에서 대부분의 박테리아는 0.95이하에서 살 수 없다. 그러나, Phyomonas 종과 Halococcus와 같은 초살균 환경의 일부 미생물들은 더 낮은_w a에서 번성하고, 따라서 MEOR 연구에 흥미가 있다.

비특정 효과

그것들은 pH와 Eh에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 이온의 강도를 증가시키면 다양한 자연수의 pH 제어기인 이산화탄소 용해 시와 같이 무절제한 용해성('살처분')이 증가한다.

생물학적 요인

미생물 세계에서도 포식, 기생, 동종파 및 기타 관계가 발생한다는 것이 널리 받아들여지지만, MEOR의 이러한 관계에서는 거의 알려져 있지 않으며 MEOR 실험에서는 무시되어 왔다.

다른 경우에, 일부 미생물은 깊은 그래니티나 기저귀 대수층 같은 영양 결핍 환경(올리그로트로피)에서 번성할 수 있다. 퇴적물에 살고 있는 다른 미생물들은 이용 가능한 유기 화합물들을 이용할 수 있다. 지질 형성 사이의 유기 물질과 대사 제품은 먼 환경에서 미생물 성장을 확산시키고 지원할 수 있다.^[19]

메커니즘

MEOR 메커니즘을 이해하는 것은 아직 명확하지 않다. 고립된 실험에서는 다양한 설명이 나왔지만,^{[1][2][3][5][7]} 이들이 저유소 상태를 흉내내려고 노력했는지는 불분명하다.

이 메커니즘은 전지구적 편익을 초래할 일련의 긍정적 또는 부정적 영향을 고려하는 고객-운영자 관점에서 설명될 수 있다.

• 유익한 효과. 큰 분자의 생물분해는 점도를 감소시킨다; 계면활성제의 생산은 계면장력을 감소시킨다; 기체의 생산은 추가적인 압력 원동력을 제공한다; 미생물 대사물이나 미생물 그 자체는 이차 유로의 활성화에 의해 투과성을 감소시킬 수 있다. 성장하는 질산염 감소세균은 식품과 황산염 감소세균을 경쟁시키고, 질산염을 생성하여 황산염 감소세균을 죽임으로써 황산염 감소세균의 활동을 정복하고, H2S 농도를 낮추고, 황산염 감소세균에 의한 다운홀 부식을 완화하며, 산성세균 등을 생산하게 된다.
• 약하지 않은 오일을 쓸어라. MEOR을 제대로 설계하고 구현하면 생체 로깅으로 인한 투과성 저감이 유리할 수 있다. 미생물 대사물이나 미생물 자체가 제대로 설계·배치되지 않으면 바이오매스(생물학적 막힘), 미네랄(화학 막힘) 또는 기타 부유입자(물리적 막힘)를 침전시켜 2차 유로의 활성화에 의해 투과성을 줄일 수 있다. 확실히 박테리아 부착과 슬라임의 발달, 즉 세포외 고분자 물질(EPS)은 높은 투과성 영역(티브 영역)의 플러그를 선호하여 스위프 효율을 높인다.

전략들

석유 저장소의 생태생리학을 MEOR에 유리하게 바꾸는 것은 다른 전략을 보완함으로써 달성될 수 있다. 현장에서 미생물 자극은 질산염과 같은 전자 수용체를 주입함으로써 화학적으로 촉진될 수 있다; 쉽게 발효될 수 있는 당밀, 비타민 또는 계면활성제. 대신, MEOR은 저유소 조건에 적응하여 원하는 MEOR제를 생산할 수 있는 외생 미생물을 주입하여 촉진한다(표 1).

표 1.

MEOR 에이전트	미생물	제품	가능한 MEOR 응용 프로그램
바이오매스, 즉 양떼나 바이오필름	바실러스 sp.	세포 및 EPS(주로 이산화합물)	오일 소모 구역의 선택적 플러그 및 습식 각도 변경
	류코노스톡
	크산토모나스속
계면활성제	아세네토박터	에물산과 알라산	계면장력 저감을 통한 유화 및 탈유화
	바실러스 sp.	계면활성제, 람놀리피드, 리케니신
	녹모나스	람놀리피드, 글리콜리피드
	로도코쿠스 sp.	비스코신 및 트레할로세지질
	아르스테로박터
바이오폴리머	크산토모나스 sp.	크산탄 껌	주입성 프로필 및 점도 수정, 선택적 플러그
	오레오바시듐 sp.	풀루란
	바실러스 sp.	레반
	알칼리겐스 sp.	커들란
	leuconostoc sp.	덱스트란
	스크레로티움 sp.	스클러글루칸
	브레비박테리움
용제	클로스트리디움, 지모모나스, 클렙시엘라	아세톤, 부탄올, 프로판-2-다이올	투과성 증대를 위한 암석 분해, 오일 점성 감소
산	클로스트리디움속	프로피온산 및 부티리산	투과성 증가, 유화
	엔테로박터
	혼합산균
가스	클로스트리디움속	메탄과 수소	압력 증가, 오일 팽창, 계면구간 및 점성 감소, 투과성 증가
	엔테로박터
	메타노박테리움

이러한 지식은 순수 문화권에서의 실험과 때로는 복잡한 미생물 집단을 가진 실험에서 얻어졌지만, 그 실험 조건들은 저유소에 만연한 것들을 모방하는 것과는 거리가 멀다. 대사 제품이 세포 성장에 의존하는지는 알 수 없으며, 대사물의 생산은 항상 세포 성장에 의존하는 것은 아니기 때문에 이러한 측면에서 주의 깊게 다뤄야 한다.^[20]

바이오매스 및 바이오폴리머

선택적 플러그에서는 조건부 세포와 세포외 중합체 물질이 높은 투과성 구역을 플러그로 꽂아 유량이 풍부한 채널로 홍수의 방향이 바뀌게 되고, 결과적으로 홍수에 따른 오일 회수 효율이 높아진다. 바이오폴리머 생산과 그에 따른 바이오필름 형성(세포를 적게 27%, EPS 73~98% 및 보이드 공간)은 수화학, pH, 표면전하, 미생물 생리학, 영양소 및 유체 흐름에 영향을 받는다.^[12][13]

바이오서활성제

미생물이 생성되는 계면활성제, 즉 생화학활성제는 물과 기름 사이의 계면장력을 감소시켜 모세관 효과를 극복하기 위해 모공 속에 갇힌 액체를 이동시키기 위해 더 낮은 수압의 수압이 필요하다. 둘째로, 생물학적 활성제는 움직이는 수용체 단계에서 석유를 이동시키기 위한 물리적 메커니즘을 제공하는 마이크로셀의 형성에 기여한다. 소수성 및 소수성 화합물이 활동 중이며 MEOR 연구에서 주목을 받아 왔으며, 주요 구조 유형은 지방산 분자인 지방산과 글리콜리피드가 소수성 부분이다. Phyomonas putida가 생산한 바이오수활성제는 유·수간 계면장력(51~8mN/m)이 높아 기름을 쉽게^[21] 동원할 수 있는 효과가 있었다.

가스 및 용매

이런 낡은 관행에서 가스의 생산은 오일 이동을 주도하는 차압을 증가시켜 오일 회수에 긍정적인 영향을 미친다. 유분해로 인한 혐기성 메탄은 고압에서 용해성이 높아 MEOR에 낮은 영향을 미친다. 이산화탄소는 또한 좋은 MEOR 작용제다. 경량 탄화수소가 기체 위상으로 기화되면 오용 CO는₂ 액체 위상으로 응축된다. 불규칙한 CO는₂ 오일을 포화시켜 액체 단계의 점도가 붓고 감소하고, 그 결과 추가적인 주행 압력에 의해 동원이 개선된다. 이와 동시에 다른 기체와 용제는 탄산화암을 용해시켜 암석의 투과성과 다공성을 증가시킬 수 있다.

현장 연구

전 세계 MEOR 현장 적용에 대해 자세히 검토했다.^[1][2][3][5] 정확한 현장 실험 횟수는 알려지지 않았지만 라자르 등은 수백 번의 주문을 제안했다.^[1] 성공적인 MEOR 현장시험은 미국, 러시아, 중국, 호주, 아르헨티나, 불가리아, 구 체코슬로바키아, 구 동독, 헝가리, 인도, 말레이시아, 페루, 폴란드, 루마니아에서 실시되었다.^[1][3][7] 라자르 ^[1]외는 중국이 이 지역에서 앞서고 있다고 제안했고, 가장 성공적인 연구는 호주 알톤 분야(12개월 만에 석유 생산량 40% 증가)에서도 이뤄졌다.

현장 실험의 대부분은 사암 저장소에서 이루어졌고, 매우 적은 수의 실험이 부서진 저장소와 탄산수에서 이루어졌다.^[7] 알려진 유일한 해상 현장 실험은 노른(노르웨이)과 보코르(말레이시아)에서 있었다.^[7]

으로서 카가에 의해 심사(al.,[1]현장 적용;인도 현장의 주입 이것으로 생체 고분자를 생산했다;(연결 선택한)선택한 ultramicrobes 부족, 모래 정리에 의해 여행 선택한(홍수 미생물)외인성 미생물 주입, 파라핀 용착 제어, 토착 미생물의 자극과 같은 다른 접근법을 따라갔다.(e-탄산염 형성의 막힘과 균열, 초경량 로봇을 생산하기 위한 토착 저장고 미생물의 영양소 조작, 혼합 농축 문화 적응.

현장 시험에서 보고된 MEOR 결과는 매우 다양하다. 엄격한 통제 실험은 부족하며, 오일을 회수할 때 저장소의 동적 변화로 인해 불가능할 수 있다. 게다가 이러한 현장 실험의 경제적 이점은 알 수 없으며, 다른 실험이 왜 성공하지 못했는지에 대한 해답은 알 수 없다. 보고된 저유소의 물리적 및 광물학적 특성이 달랐기 때문에 일반적인 결론을 도출할 수 없다. 그러므로 그러한 결론의 추론은 지속할 수 없다.

대부분의 성공적인 현장 사례들은 휴스턴에 있는 글로리에너지에 의해 수행되었다. 캔자스, 캘리포니아, 캐나다, 브라질 등지에서 성공한 이야기들을 담고 있다. 현장 출원은 글로리의 지적재산권 신규 소유자의 홈페이지에서 확인할 수 있다.

모델

MEOR을 모델로 한 수많은 시도들이 출판되었다.^{[3][22][23][24][25][26][27][28]} 지금까지는 이론적 결과가 희소하게 발표된 자료를 반영했는지는 불분명하다. MEOR을 위한 수학적 모델을 개발하는 것은 물리적, 화학적, 생물학적 요인을 고려해야 하기 때문에 매우 어렵다.

공개된 MEOR 모델은 운송 특성, 보존법, 국소 평형, 여과 이론의 분해 및 물리적 스트레이닝으로 구성된다.^{[3][29][23][24][25][26][30]} 그러한 모델은 지금까지 단순화되었으며 다음에 기초하여 개발되었다.

(가) 기본 보존법, 세포 성장, 바이오매스의 보존 운동학, 석유 및 수성 단계에서의 바이오매스. 주요 목적은 거리와 시간의 함수로 다공성 유지를 예측하는 것이었다.

(나) 세균의 이동을 모공 크기의 함수로 표현하기 위한 여과 모델, 다아시의 법칙을 적용하여 미생물 침투율과 투과율을 연관시킨다.

화학적 운동학은 수종과 부유 미생물의 유동성에 생체 유도 형성을 결합하는 데 필수적이다.^[31] 완전한 수치적 접근도 뒤따랐다.^[22][32] 예를 들어, 결합된 비선형 포물선 미분방정식: 미생물의 확산 속도와 다공성 매체에 의한 포획에 대한 방정식 추가, 흡착 효과를 포함한 영양소 이동을 위한 미분 밸런스 방정식 및 모노드 방정식에 기초한 박테리아 성장 운동 가정.

모노드 방정식은 일반적으로 모델링 소프트웨어에서 사용되지만 미생물 성장의 운동적 특성화의 기초를 이루는 대량 행동의 법칙과 일관되지 않는다는 이유로 제한된 행동을 가진다. 미생물 집단에 대한 질량 작용 법칙의 적용은 선형 로지스틱 방정식을 초래한다. 만약 질량 작용의 법칙이 효소-카탈리시스 과정에 적용된다면 그것은 Monod가 영감을 받는 Michaelis-Menten 방정식을 만들어낸다. 이것은 특정 증가율과 속도 제한 효소 반응의 Michaelis-Menten 매개변수를 결정하기 위해 통제된 실험이 필요하기 때문에 생물학적 활성제 생산의 상황을 어렵게 만든다.

생체 로깅의 모델링은 대사물의 막힘 생산은 미생물의 성장과 유체에서 운반되는 영양소의 유동성에 비선형적으로 결합되기 때문에 복잡하다.

저유소 조건에서 전체 미생물 미생물의 생태생리학은 여전히 불분명하기 때문에 이용 가능한 모델에 의해 고려되지 않는다. 미생물은 활동성(생리학)이 다른 미생물과의 상호간 상호작용과 환경(생태학)에 좌우되는 촉매의 일종이다. 자연에서 살아 있는 원소와 살아 있지 않은 원소는 복잡한 영양소와 에너지의 네트워크 속에서 서로 상호작용을 한다. 일부 미생물은 세포외 고분자 물질을 생성하므로 주입 매체에서의 그것의 행동은 EPS와 미생물 그 자체에 의한 직업을 고려할 필요가 있다.^[12][13] 이러한 측면에서 지식이 부족하기 때문에 수율을 극대화하고 비용을 최소화하려는 목표는 달성되지 않은 채로 남아 있다.

저유소 조건의 MEOR에 대한 현실적인 모델이 누락되어 있으며, 보고된 병렬포어 모델에는 미생물이나 바이오필름에 의한 모공 막힘 현상을 고려할 때 모델이 극복한 근본적인 결함이 있었지만, 이러한 모델 역시 2차원적이라는 결핍이 있다. 3차원 모델에서 그러한 모델의 활용은 입증되지 않았다. 이들이 인기 있는 유전 시뮬레이션 소프트웨어에 편입될 수 있을지는 미지수다. 따라서 현장 전략은 다공성 네트워크를 통한 박테리아 성장과 이동 및 MEOR 에이전트의 현장 생산을 예측할 수 있는 시뮬레이터가 필요하다.

고장근거

• MEOR의 경제성, 적용성 및 성능에 대한 비판적 평가를 허용하는 전체론적 접근법의 결여는 누락되어 있다.
• 발표된 어떤 연구도 저수지 특성, 마이크로바이오의 생화학 및 생리학적 특성, 제어 메커니즘 및 공정경제학을 포함하지 않는다.
• 저유소에서 번성하는 미생물 집단의 생태생리학은 대부분 미개척 상태다. 따라서 탄화수소 기판에 대한 미생물 반응과 그 이동성을 제어하는 물리적 및 생화학적 메커니즘에 대한 비판적 평가가 미흡하다.
• 미생물 활동에 대한 양적 이해의 부재와 생물과 무생물 사이의 시너지 상호작용에 대한 잘못된 이해. 미생물 집단이 환경의 광물, 세포외 고분자 물질, 기타 물리화학 및 생물학적 요인과 시너지 작용을 하기 때문에 순수 배양이나 풍부함에 기초한 실험은 의심스럽다.
• 미생물 학자들, 저장고 기술자, 지질학자들, 경제학자들과 주인 사업자 간 협력이 부족하면;은 출판된에서[1]불완전한 관련 저수지 자료:암석학, 깊이, 네트 두께, 다공성, 투과성, 온도, 압력, 보호 구역, reservoir 유체 특성(중력식 기름, 물 염도, 오일 점도, 포점 제작.ssure, 및 오일 형성-볼륨 인자), 특정 EOR 데이터(생산 및 주입 웰 수, 운영자가 언급한 증분 회수 가능성, 주입 속도, 일일 계산 및 총 강화 생산량), 보고된 시간에 걸쳐 계산된 증분 회수 잠재력.
• MEOR 프로세스 경제성에 대한 제한된 이해와 기술적, 물류적, 비용 및 석유 회수 잠재력에 대한 부적절한 평가.
• 알 수 없는 수명 주기 평가. 알 수 없는 환경 영향
• 미생물 성능, 저장소의 특성 및 작동 조건 간의 입증 가능한 정량적 관계 부족
• 상황 성능 불일치, 낮은 최종 오일 회수율, 미생물 프로세스에 의한 엔지니어링 설계 기준 충족에 대한 불확실성, 살아있는 박테리아를 포함하는 프로세스에 대한 일반적인 우려.
• 유전자 발현과 단백질 형성에 영향을 미칠 수 있는 저유소 조건을 모방하는 것과는 거리가 먼 엄격한 통제 실험의 부재.
• 관심 있는 박테리아의 운동적 특성화는 알려져 있지 않다. 모노드 방정식은 광범위하게 잘못 사용되어 왔다.
• MEOR을 더 잘 묘사할 수 있는 구조화된 수학 모델의 부족.
• 서로 다른 저장소의 미생물 행동을 예측하기 위한 미생물 오일 회수 메커니즘과 부족한 수학적 모델에 대한 이해 부족.^[7]
• 계면활성제: 생분해성, 온도의 영향을 받는 효과, pH 및 염분 농도, 암석 표면에 대한 흡착.
• 효소 활용, 배양 미생물 등 실현 불가능한 경제적 해결책.
• 저유소의 극한 환경(최대 85 °C, 최대 17.23 MPa)에서 살아남을 수 있는 우수한 후보 균주의 어려운 격리 또는 엔지니어링.^[3]

트렌드

• 비정형 셰일오일 및 가스 저장고의 화학적 파쇄 유체 첨가물에 의한 형성 손상을 교정한다.^[10]
• 인젝터 근처의 투과성이 높은 영역을 연결하고 분사 프로필을 최적화하십시오.
• 대상에 필요한 구성 요소의 분산
• 황산염 감소, 즉 소링 제어, 미생물학적으로 유발된 부식 제어와 같은 경쟁적 리독스 프로세스로 인한 원치 않는 2차 활동 완화.
• 미생물 파라핀 제거.
• 미생물 피부 손상 제거.
• 물 홍수, 지속적인 물 위상이 MEOR의 도입을 가능하게 한다.
• 단일 웰 자극, 여기서는 낮은 비용이 MEOR을 최선의 선택으로 만든다.
• 선택적 플러그 전략.
• 값싼 영양소와 기판을 희생하고 대사물을 생존, 성장, 생산할 수 있는 유전공학 MEOR 미생물.
• 극단적 성애자(halophophiles, barophiles, 열성애자)의 적용.
• MEOR 공정에서 기술하기 위한 인공신경망 모델링.
• 미생물 활동에 대한 이해가 없는 토종 미생물과의 외생 미생물 경쟁.

참조

외부 링크

• 1.KTP 미생물증강유회수(MEOR)
• 2.연방과학산업연구기구
• 5.석유산업연구소