Введение к работе
Актуальность проблемы. Распространение сульфатвосстанавливающих бактерий в пластовых водах нефтяных месторождениях установлено еще в тридцатых годах (Гинзбург-Карагичева,1926; Bastin, 1926). До последнего времени оставалось не ясным, какие продукты используют сульфатвосстанавливающие бактерии в заводняемых нефтяных пластах. Одной из гипотез, объясняющей развитие этих микроорганизмов в рассматриваемых экосистемах, служило предположение, согласно которому сульфатвосстанавливавющие микроорганизмы окисляют промежуточные продукты, возникающие в процессах аэробного разложения нефти (Кузнецова,Ли, 1964; Кузнецова,Горленко, 1965; Горленко,Кузнецова,1966). Эта гипотеза получила научное обоснование: в пластовых экспериментах по активации пластовой микрофлоры и лабораторных опытах по микробиологическому окислению углеводородов было вьшснено, что такими продуктами могут служить жирные кислоты (Беляев с соавт. ,1982; Иванов с соавт. ,1985; Hazina et al. ,1985). В настоящее время известно большое количество сульфатвосстанавливающих бактерий, разлагающих жирные кислоты (Widdel,1988). Однако, до 80-х годов в нефтяных пластах в основном изучали распространение и видовой состав сульфатвосстанавливаюших бактерий, учитываемых на среде с лактатом. Эти микроорганизмы, как правило, не способны окислять жирные кислоты. Таким образом, с научной стороны актуальными являлись исследования, связанные с поиском и выявлением закономерностей распространения бактерий, восстанавливающих сульфат за счет разложения жирных кислот.
Изучение трофических цепей окисления углеводородов, состава сообщества сульфатвосстанавливающих бактерий нефтяных месторождений актуально в связи с решением ряда практических проблем, включающих разработку и применение микробиологических методов увеличения нефтеотдачи нефтяных пластов, борьбы с коррозией нефтепромыслового оборудования и др.
Цели и задачи исследования. Настоящая работа посвящена изучению сульфатвосстанавливающих бактерий заводняемых нефтяных коллекторов Апшеронского полуострова, их роли в трофической цепи аэробно-анаэробного окисления органического вещества.
Конкретные задачи исследования состояли в следующем. 1.
Изучить численность сульфатвосстанавливающих бактерий, окисляющих лактат и жирные кислоты, а также определить скорость развития процессов сульфатредукции в разных участках заводняемых нефтяных пластов. Исследовать возможность развития сульфатредукции за счет окисления органических веществ, присутствующих в сборных нефтепромысловых водах. 2. Выделить чистые культуры сульфатвосстанавливающих бактерий разных метаболических типов из пластовых вод нефтяных месторождений Бакинского района Апшеронского полуострова; исследовать морфологию и физиолого-биохимические свойства, способствующие их распространению в нефтяных пластах. 3. В лабораторных экспериментах выявить возможность образования сероводорода при окислении метана сообществом метанотрофных и сульфатвосстанавливающих бактерий.
Научная новизна работы. Изучено распространение сульфатвосстанавливающих бактерий, способных окислять жирные кислоты, в заводняемых нефтяных пластах Апшеронского полуострова. Исследуемые микроорганизмы поступали в коллекторы с сборными нефтепромысловыми водами и были приурочены к областям распространения последних в пластах. Показано, что одним из источников органического вещества, окисляемого в нефтяных пластах изученных месторождений в сульфидогенных процессах, являются соединения, содержащиеся в сборных нефтепромысловых водах (в том числе соединения нефтяного происхождения).
Сульфатвосстанавливающие бактерии нефтяных пластов Апшеронского полуострова,- окисляющие низшие жирные кислоты, представлены различными родами. Три изученные культуры принадлежали к родам Desulfobulbus, Desulfomicrobium и Desulfobacterium; охарактеризованы их физиолого-биохимические свойства. Два штамма описаны как новые виды Desulfomicrobium apsheronum sp. nov. и Desulfobacterium cetonicum sp. nov.
В лабораторных экспериментах выявлено образование сероводорода при окислении метана в градиенте Eh ассоциациями метанотрофных и сульфатвосстанавливающих бактерий.
Практическая ценность исследования. 1. Результаты исследований распространения и активности сульфатвосстанавливающих бактерий позволили оценить микробиологическую обстановку участков нефтяных пластов, выбранных для проведения экспериментов по уве-
- З -личению нефтеотдачи с применением микробиологического метода. 2. Выделенные чистые культуры сульфатвосстанавливающих бактерий рекомендованы для оценки активности реагентов, применяемых для подавления бактериальной сульфатредукции в нефтяных пластах. 3. Результаты, касающиеся развития микробиологических сукцессии с участием метанотрофных бактерий необходимо учитывать при разработке новых вариантов микробиологического метода повышения нефтеотдачи пластов.
Апробация работы, материалы диссертации сообщены на конференциях молодых ученых (г. Москва,МГУ, 1988; г. Баку,АН АзССР, 1988), на девятом международном симпозиуме по биогеохимии окружающей среды (г. Москва, 1989) и на симпозиуме европейской федерации микробиологических обществ (г. Марсель,Франция, 1989).
Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 8 статьях и тезисах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и списка литературы, материалы изложены на 151 страницах машинописного текста и включают 26 таблиц, 14 рисунков. Список литературы содержит 250 наименований работ.