Badania procesów mikrobiologicznej degradacji polimerów stosowanych w technologii płynów wiertniczych

• Autorzy: Kapusta P. , Turkiewicz A.

Warianty tytułu

EN

Investigations on microbiological degradation of polymers applied in drilling fluids technology

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Od wielu lat stosowane są w przemyśle naftowym liczne polimery, które służą przede wszystkim do obniżenia filtracji płuczki wiertniczej, a także spełniają inne funkcje jak np., zwiększenie lub zmniejszenie lepkości, flokulacja zwiercin, ograniczenie hydratacji przewiercanych skał ilastych i inne. Polimery, które znalazły zastosowanie w technologii płuczek wiertniczych są produktami rozpuszczalnymi w wodzie, które w środowisku wodnym silnie pęcznieją i tworzą roztwory o dużej lepkości. W porównaniu z konwencjonalnymi materiałami stosowanymi do sporządzania płuczek wiertniczych polimery są lepszymi materiałami, ponieważ podlegają degradacji i tym samym nie stwarzają poważnego zagrożenia dla środowiska naturalnego [11]. Niemniej jednak znajdują się one w odpadach wiertniczych, umieszczanych po wierceniu w dołach urobkowych lub wywożonych z wiertni na zbiorcze obszary składowania odpadów przemysłowych. Oprócz zastosowania do wodnodyspersyjnych płuczek wiertniczych, związki polimerowe są wykorzystywane również jako składniki płynów zabiegowych (szczelinujących), a także zaczynów cementowych.

EN

Various polymer compounds are widely used in oil industry. Synthetic and semi-synthetic polymers are components of drilling fluids. Microbial degradation of these compounds is the subject of special interest. There is a demand for degradation of drilling wastes. The ability of bacteria isolated from drilling muds and reservoir waters to degrade polymers was investigated in laboratory and simulated reservoir conditions. Natural polymers are the products of microorganisms' activity. They consist of the monomers units linked by glycosidic bonds (like in starch, guaran-guar gum and xanthan gum). Many commercially important polymers are synthesized by chemical modifications of naturally occurring polymers. Prominent examples of semi synthetic polymers widely applied in oil and gasindustry are carboxymethylcelullose (CMC), hydroxyethylcelullose (HEC) and carboxymethyl starch (CMS). This polymers are typical components of water-based polymer drilling fluids. Comparing natural and modified polymers, the last ones posses better resistant to bacteria' activity, low impurity content and better solubility. Aerobic and anaerobic bacteria, which use the examined polymers in metabolic processes, were isolated from the drilling muds, water basis (dedicated to prepare drilling fluids) and brine water. To conduct the experiments, we used microbiological media containing addition of individual polymers as the source of carbon. The quantity of polymer's addiction corresponded to its concentration in drilling mud. All products applied in our researches, were listed below: Rotomag (starch modified by alkaline-thermal treatment), Polvitex Z (carboxymethyl starch-sodium salt), Polofix LV (low-viscosity carboxymethylcelullose), Tylose HV (high-viscosity carboxymethylcelullose), Guar gum (chemical modified product), PHPA (partially hydrolyzed polyacrylamide). The microorganisms were isolated in the media containing the polymer in determined concentration. The total amount of microorganisms were determined by plates-assay, the growth kinetics were determined by turbidity of solution. The hydrogen sulphide production was essential parameter to determine the metabolic activity of sulfate-reducing bacteria. The quantities of produced gas were determined in iodometric manner. Polysaccharides degradation were determined by colorimetry method. Comparing the sample containing degraded polymer to the sample with non-degraded polymer was conducted after 14-day incubation. In this way we estimated susceptibility degradation of examined polymers by bacteria strains. To determine PHPA degradation, at first we refined the sample by ion-change chromatography and then we conducted the turbidity measurement. Results of the studies showed the ability of bacterial strains apply to elimination drilling wastes in oil and gas industry.

Słowa kluczowe

PL

płyn wiertniczy; degradacja polimerów; przemysł naftowy

EN

drilling fluid; polymer degradation; oil industry

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2009
• Tom: Tom 11
• Strony: 1213--1224
• Opis fizyczny: bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Kapusta P.

autor

Turkiewicz A.

• Instytut Nafty i Gazu, Kraków

Bibliografia

• 1. Alef K., Nannipieri P.: Methods in applied soil microbiology and biochemistry. Acad. Press. London, 1995.
• 2. Atlas R.M.: Handbook of microbiological media. Second Edition. USA, CRC Press Inc., 1997
• 3. Benka-Coker M.O., Olumagin A.: Waste drilling-fluid-utilising microorganisms in a tropical mangrove swamp oilfield location. Bioresour. Technol., 53, 1995.
• 4. Eriksson K.E., Wood T.M.: Biodegradation of cellulose. [w] Biosynthesis and biodegradation of wood components. Higuchi T. (ed.). Acad. Press. London., 1986.
• 5. Falkowicz S., Kapusta P.: Biological Control of Formation Damage. SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control held in Lafayette, Louisiana, 20–21 February 2002.
• 6. Hughes T.L., Jones T.G.J. Houwen O.H.: Chemical characterization of CMC and its relationship to drilling-mud rheology and fluid loss. SPE Drilling & Completion, 8, 1993.
• 7. Kang M.K., Rhee Y.H.: Carboxymethyl cellulases active and stable at alkaline pH from alkalophilic Cephalosporium sp. RYM-202. Biotechnol. Letts., 17, 1995.
• 8. Kapusta P., Niewiadomska A., Turkiewicz A.: Badania procesów mikrobiologicznych wpłuczkach wiertniczych i ich wpływ na możliwość zainicjowania niekorzystnych zmian w warunkach złożowych. Praca INiG, Kraków, 1998.
• 9. Lehmann R.G., Varaprath S., Frye C.L.: Degradation of silicone polymers in soil. Environm. Toxicol. Chem., 13, 1994.
• 10. Miller G.L.: Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Anal. Chem., 31, 1959.
• 11. Raczkowski J.: Technologia płuczek wiertniczych. Wydawnictwo Śląsk, 1981.
• 12. Rittmann B.E., Henry B., Odencrantz J.E., Sutfin J.A.: Biological fate of a polydisperse acrylate polymer in anaerobic sand-medium transport. Biodegradation, 2, 1991.
• 13. Steber J. Herold C.P., Limia J.P.: Comparative evaluation of anaerobic biodegradability of hydrocarbons and fatty derivatives currently used as drilling fluids. Chemosphere, 31, 1995.
• 14. Talabani A., Soran U., Hatzignatiou, D.G., Chukwu, G.A.: Comprehensive description and evaluation of polymers as drilling fluids. SPE Western Regional Meeting , Alaska, USA, 1993.
• 15. Turkiewicz A., Raczkowski J.: Wpływ procesów mikrobiologicznych na biodegradację wodnodyspersyjnych polimerowych płuczek wiertniczych. Monografia, Prace INiG nr 143, 2007.