Analysis and Applications of Microorganisms from a Chalk Oil Reservoir in the North Sea

Abstract

Ekofisk er et krittsteinsreservoar i den norske sektoren av Nordsjøen, og dette reservoaret inneholdt aktive og diverse mikrobielle samfunn. Mikrobielle aktiviteter kan medføre skadelige effekter som surgjøring av reservoarer, men også ha nytteeffekter som ved økt oljeutvinning. Formålet med dette studiet var å karakterisere mikrobielle samfunn i Ekofisk reservoaret, samt å framskaffe innsikt i mikrobielle mekanismer som var viktige for a) å kontrollere reservoarforsuring og b) kunne medvirke til økt oljeutvinning.

Prøver av produsertvann fra oljereservoaret Ekofisk ble karakterisert ved både kulturavhengige og –uavhengige teknikker. De mikrobielle samfunnene i Ekofiskreservoaret var dominert av termofile mikroorganismer, mange av disse hadde sulfidogen eller metanogen fysiologi. Mikroorganismene viste fylogenetiske likheter med organismer som har blitt identifisert i andre varme oljereservoarer. De dominerende mikroorganismene identifisert direkte fra prøver av produsertvann viste sekvenslikheter med medlemmer av slektene Thermotoga, Caminicella, Thermoanaerobacter, Archaeoglobus, Thermococcus og Methanobulbus. Anrikingskulturer fra produsertvann var dominert av kapslete staver. Sekvensanalyser av kulturene indikerte dominans av slektene Petrotoga, Arcobacter, Archaeoglobus og Thermococcus.

Reservoarforsuring, forårsaket av sulfidproduksjon fra sulfatreduserende prokaryoter (SRP) kan reduseres ved injeksjon av nitrat eller nitritt. Nitrat eller nitritt reduserer sulfidproduksjon, enten ved stimulering av nitratreduserende bakterier (NRB) ved nitrattilsetning, eller via metabolsk inhibisjon av sulfittreduksjon til sulfid vha. nitritt. Våre studier viste at tilsetning av nitrat ikke kunne kontrollere surgjøring effektivt, mens nitritt effektivt inhiberte sulfatreduksjon selv ved svært lave konsentrasjoner (0.25 – 1 mM) i studier med både statiske kulturer og i bioreaktorer.

For å studere prosesser ved mikrobiell økt oljeutvinning (MEOR) ble to fermentative anrikingskulturer fra hhv. Ekofisk og Draugen-reservoaret benyttet i en serie av modellforsøk. I løpet av denne studien ble det påvist at L- fruktose, Dgalakturonsyre, turnose, pyrodruesyre og metylester av pyrodruesyre var substrater som ble fermentert av anrikingskulturen fra Ekofisk. Det ble også påvist at de mikrobielle cellene fra Draugen-kulturen i seg selv kunne emulgerte olje. I tillegg forårsaket begge kulturene endrete fuktegenskaper. Dette ble vist i to eksperimenter; 1) ved endringer av høyden på olje-vann menisken i et kapillærrørsystem, og 2) ved forandringer i kontaktvinkler pga. biofilmvekst på polykarbonat-kuponger. I det siste eksperimentet ble kontaktvinkel endret fra 154° på kontroller til 0o pga. biofilmvekst på kupongen. Slike endringer i fuktegenskaper kan resultere i økt oljeutvinning.

I dette prosjektet ble det vist at nitritt-behandling var en effektiv metode for å kontrollere surgjøring. I tillegg viste studiene at biofilm kan spille en viktig rolle ved reservoarforsuring, som målt ved endringer i fuktegenskaper. Bedre forståelse av mikrobielle samfunn i oljereservoarer vil derfor gi muligheter til å kontrollere både skadelige og positive effekter.