فهرست مطالب

فصل اول

کلیات

1-1مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………..2

1-2 اجزاء نفت خام……………………………………………………………………………………………………..4

1-3 اهداف کلی و جزئی………………………………………………………………………………………………7

1-4 اهمیت شناسایی و بررسی منابع نفتی………………………………………………………………………….9

1-5 فرضیه های تحقیق………………………………………………………………………………………………..10

1-6 سوالات تحقیق……………………………………………………………………………………………………11

فصل دوم

پیشینه پژوهش

2-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………13

2-2 نظریه منشاء آلی نفت………………………………………………………………………………………….15

2-3 میکروبیولوژی نفت………………………………………………………………………………………………17

2-3-1 ارتقاء کیفی…………………………………………………………………………………………………….19

2-3-2 ارتقاء کمی…………………………………………………………………………………………………….20

2-4 ارتقاء زیستی یا Bio upgrading ……………………………………………………………………….21

2-5 تولید اولیه نفت…………………………………………………………………………………………………..21

2-5-1 تولید اسید آلی که منجر به انحلال سنگهای کربناتی و توسعه کانال ها می شود………….21

2-5-2 احیای گوگرد ونیترات در ترکیبات گچی و انیدریدی و مواد معدنی سولفاتی که نفت

به دام افتاده در آنها را آزاد میکند………………………………………………………………………………..22

2-5-3 تولید گازهایی از قبیل متان، دی اکسیدکربن،هیدروژن و نیتروژن که نفت را از فضاهای

مرده به خارج می رانند………………………………………………………………………………………………22

2-6 تجزیه بیولوژیک نفت………………………………………………………………………………………….23

2-7 اثرات سوء آلودگی های نفتی تحت تاثیر برخی عوامل مهم به شرح زیر قرار میگیرند………23

2-7-1 حجم نفت……………………………………………………………………………………………………..23

2-7-2 نوع نفت………………………………………………………………………………………………………..24

2-8 آلودگی های نفتی………………………………………………………………………………………………24

فصل سوم

روش کار

3-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………26

3-2 هدف کاربردی این بخش……………………………………………………………………………………27

3-3 دستگاه ها و وسایل مورد استفاده…………………………………………………………………………..27

3-4 مواد مورد استفاده………………………………………………………………………………………………28

3-5 روش کار…………………………………………………………………………………………………………29

3-5-1 مرحله اول……………………………………………………………………………………………………31

3-5-2 مرحله دوم روش تلقیح و کشت باکتری ……………………………………………………………32

3-5-3 مرحله سوم روش رنگ آمیزی منفی…………………………………………………………………33

3-5-4 مرحله چهارم روش رنگ امیزی گرم………………………………………………………………..34

3-5-5 مرحله پنجم شروع غربالگری پس از هفته هشتم………………………………………………….34

3-5-6 مرحله ششم محیط کشت اختصاصی جامد برای جداسازی باکتری احیا کننده نیترات .35

3-5-7 مرحله هفتم روش تهیه سریال رقت…………………………………………………………………..35

3-6 تست احیای نیترات……………………………………………………………………………………………37

3-7 تست CHN ……………………………………………………………………………………………………37

3-7-1 خلاصه ای از ویژگی های تست CHN ……………………………………………………………38

3-8 غربالگری در محیط کشت غنی شده BHI ……………………………………………………………39

فصل چهارم

نتایج

4-1مشاهدات میکروسکوپی……………………………………………………………………………………41

4-2 غنی سازی……………………………………………………………………………………………………..41

4-3 نتایج کشت اختصاصی نیترات براث……………………………………………………………………42

4-4 نتایج تست احیای نیترات………………………………………………………………………………….42

4-5 نتایج کشت در محیط BHI………………………………………………………………………………43

4-6 نتایج تست CHN …………………………………………………………………………………………..44

4-7 تفسیر نتایج تست CHN ………………………………………………………………………………….45

فصل پنجم

بحث و نتیجه گیری

5-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………….48

5-2 بیوتکنولوژی و اهمیت بیوتکنولوژی نفت…………………………………………………………..48

5-3 بحث…………………………………………………………………………………………………………..52

5-4 نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………..55

5-5 پیشنهادات………………………………………………………………………………………………….56

پیوست الف ………………………………………………………………………………………………………57

منابع فارسی……………………………………………………………………………………………………….58

منابع انگلیسی……………………………………………………………………………………………………..58

فهرست جداول

جدول 1-1 نسبت ترکیبی نفت خام………………………………………………………………………………………………………..3

جدول 4-1 مقادیر آنالیز عنصری در نمونه شاهد…………………………………………………………………………………..44

جدول 4-2 مقادیر آنالیز عنصری در نمونه MSM ……………………………………………………………………………..45

فهرست نمودار

نمودار1-1 قیمت های نفت خام به صورت واقعی و صوری …………………………………………………………………10

چکیده

حضور وسیع باكتریهای بی‌هوازی و آركی‌ها در سیستم نفتی زیرزمین به وسیله بسیاری از مطالعات مورد بررسی قرار گرفته است.  فرایندهای آرام بی‌هوازی در زیر زمین فراوان می‌باشد كه به همراه تجزیه زیرزمینی هیدروكربن‌ها كه در ارتباط با احیای نیترات و متانوژنز و یا در مخازن نفتی در جائیكه وفور سولفات وجود دارد، به همراه احیای سولفات است. میكروارگانیزم‌هایی كه قادر به استفاده از نفت خام به عنوان تنها منبع انرژی و كربن می‌باشند، با تولید یكسری محصولات جانبی و یا با شكستن تركیبات هیدروكربنی سنگین كمك شایانی در رفع مشكلات موجود در صنعت نفت کرده اند.

در این مطالعه باکتری هایی از منطقه ی لاوان ، سکوی سلمان واقع در استان خوزستان جداسازی شدند که دارای قابلیت استفاده از هیدروکربن های ازته به عنوان تنها منبع کربن، ازت و انرژی بطور موثر بود. تحقیقات نشان می دهد که این باکتریهای بی هوازی قادرند برخی ترکیبات کمپلکس ، حلقوی و خطی نفت خام را تجزیه کرده و از ازت موجود در این ترکیبات استفاده کنند. هدف از این مطالعه بررسی باکتری های مصرف کننده نفت خام به عنوان تنها منبع انرژی ، ازت و کربن و تجزیه ی آن به مواد قابل بازیافت و تعیین شرایط بهینه ی رشد آنها می باشد. نمونه ها پس از نمونه گیری در کمترین زمان ممکن به آزمایشگاه منتقل شدند و در محیط های رشد مناسب کشت داده شدند. در ابتدا برای بی هوازی کردن محیط کشت از روش Hungate استفاده کرده و با بهره گرفتن از   serum bottle وcrimped seal کردن و در نهایت تنظیم گاز، محیط رشد باکتری ها  به صورت بی هوازی تهیه شدند. نمونه ها در محیط کشت BSM کشت داده شدند سپس به دلیل fastidious بودن باکتری های بی هوازی در محیط کشت MSM که یک محیط حداقل نمکی می باشد و حاوی 1٪ نفت خام استریل به عنوان منبع کربن بود کشت صورت گرفت. غنی سازی نمونه ها با افزودن 0.01٪ گلوکز و نیز محلول ویتامین ها و Trace mineral به محیط کشت انجام شد. استفاده از محیط کشت اختصاصی نیترات براث برای کشت باکتری ها در این مرحله صورت گرفت تا از سایر باکتری های بی هوازی رشد کرده در محیط جدا شوند. در محیط نیترات براث پس از مشاهده ی تغییر رنگ محیط کشت از وجود باکتری های تجزیه کننده ی نیترات (NRB  )  اطمینان حاصل شد. در مراحل بعد برای جدا کردن کلنی به دلیل عدم دسترسی به گلاو باکس میکروبی کشت در محیط کشت شیب دار با بهره گرفتن از serum bottle و جوشاندن محیط کشت برای خارج کردن اکسیژن محلول در آن و تنظیم گاز با purge کردن گاز ازت در آن به صورت بی هوازی کشت انجام شد. اضافه کردن محلول ویتامین ها نیز در همه مراحل کشت انجام شد. تست احیای نیترات جهت انتخاب بهترین سویه در شرایط بی هوازی و رشد در محیط غنی شده انجام شد و جهت بررسی عملکرد باکتری روی ساختار نفت و چگونگی تغییرات ایجاد شده در ساختار نفت توسط باکتری های NRB جدا شده، از تست CHN استفاده شد تا کاهش مقدار ازت مشخص گردد.

کلمات کلیدی :  نفت خام ، باکتری احیا کننده نیترات ، بی هوازی ، پر نیاز ، باکتری احیا کننده سولفات

فصل اول

کلیات

• مقدمه

نفت خام کمپلکس ترکیبی است که بطور عمده از هیدروکربن های متغیر اشباع شده و اشباع نشده تشکیل شده است. بیوتکنولوژی نفت مجموعه ای از متد و روش ها برای تولید، تغییر و اصلاح فراورده ها و تولید میکروارگانیسم ها برای کاربردهای ویژه است. مثلا تحقیقات در زمینه ی MEOR (Microbial Enhanced Oil Recovery) به منظور افزایش برداشت از چاه های نفت به روش های میکروبی به منظور استخراج بیشتر نفت می باشد . میکروارگانیسم ها ابزار اصلی تحقیق در زمینه ی بیوتکنولوژی هستند که شامل باکتری ها، قارچ ها، جلبک ها ومیکروب هایی که در حوزه ی نفت در فرایندهای پالایش-انتقال-تغییر و تبدیل مواد ،محیط زیست و خوردگی از ابزارهای اصلی بشمار می روند می باشند. که این منوط به حفظ و نگهداری میکروارگانیسم ها بدون کمترین تغییر ژنتیکی میباشد. در بخش مطالعات مخزن  در ایران برای اولین بار مطالعه ی مخزن آزادگان با یک شرکت نروژی  Sintef انجام شده روی سه میدان بزرگ نفت مارون، بی بی حکیمه و اهواز مشترک  با شرکت نروژی استات اویل مطالعه شده.  از 6/3 میلیون بشکه نفت 5/1 میلیون بشکه از این سه میدان تامین شده است. مطالعه جامع میدان (F.F.S )  و توسعه ی میدان ( M.D.D ) روی این زمینه فعالیت می کنند. مطالعه ی دیگر با شرکت روسی تاتنفت در زمینه ی ازدیاد برداشت به روش میکروبی میباشد که کار بزرگ و منحصر به فردی است.  در ایران 3 منطقه ی نفتی وجود دارد: زاگرس ، منطقه ی ایران مرکزی  و منطقه ی کپه داغ که ایران مرکزی در فارس و شمال بندر عباس  و کپه داغ در شرق گرگان و شمال شرق ایران قرار دارد. نفت خام ایران متشکل از مواد آلی است که قسمت اعظم آن کربن و هیدروژن همراه با مقادیر کم گوگرد ، ازت ، اکسیژن و مقادیر جزئی فلزات از جمله نیکل ، وانادیوم و…. میباشد. ( جدول 1-1 )

(جدول 1-1) نسبت ترکیبی نفت خام

 جهت مقایسه ی انواع نفت خام نمی توان از آنالیز ترکیبات تشکیل دهنده ی آن استفاده کرد. بدین منظور از آزمایشات استانداردی استفاده میشود که تعیین کننده ی قیمت نفت خام خواهد بود ( 7 ).

کلمه ی نفت که در زبان انگلیسی Petroleum نامیده می شود از دو کلمه ی petra و oleum که در زبان یونانی به ترتیب به معنی سنگ روغن و یک نوع روغن می باشند تشکیل شده است . منابع انرژی در طبیعت شامل نفت، زغال سنگ، انرژی هسته ای، انرژی الکتریکی و غیره می باشد. با توجه به محدودیت منابع انرژی و اهمیت صرفه جویی در مصرف و آلودگی های زیستی ناشی از ان تحقیقاتی در زمینه ی علوم مختلف جهت مصرف بهینه و کاهش آلودگی های محیط زیست انجام شده است. به مجموعه تست هایی که شناسه ی نفت خام را مشخص میکنند crude assay گفته میشود. از جمله این خواص : اندازه گیری وزن مخصوص ، گوگرد ، نمک ، آب و مواد رسوبی ، گرانروی ، نقطه ی ریزش ، محدوده ی تقطیر ، ناخالصی های فلزی  و کربن باقی مانده میباشند. درجه ی API نفت خام در اکثر موارد بین10 تا 45 می باشد و به ندرت کمتر از 10 یا بالاتر از 50 میباشد.

نفت خام سنگین: با درجه API 10 الی 20

نفت خام متوسط: با درجه API 20 الی 30

نفت خام سبک: با درجه API بیش از 30

در یک دسته بندی کلی محصولات حاصل از نفت خام ایران شامل:

1-سوخت های گرمایشی

2-سوخت ماشین های درون سوز