DE2805823A1 - Verfahren zum fluten von erdoel- kohlenwasserstoffen aus erdoel-lagerstaetten und oelsanden mittels dispersionen nichtionogener, grenzflaechenaktiver stoffe in wasser als flutmittel - Google Patents
Verfahren zum fluten von erdoel- kohlenwasserstoffen aus erdoel-lagerstaetten und oelsanden mittels dispersionen nichtionogener, grenzflaechenaktiver stoffe in wasser als flutmittelInfo
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Description
Gesellschaft für Biotechnologiscv-e ^orsclxung mbH
Braunschweig
Wintershall Aktiengesellschaft, Kassel
Verfahren zum Fluten von Erdöl-Kohlenwasserstoffen aus Erdöllagerstätten
und Ölsanden mittels Dispersionen nichtionogener, grenzflächenaktiver Stoffe
in Wasser als Flutmittel
909833/0253
Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbH
Braunschweig JH/m
Wintershall Aktiengesellschaft, Kassel 01.02.78
Das nicht vorveröffentlichte Verfahren zum Fluten von Erdöllagerstätten nach der Patentanmeldung
ρ 26 46 5o7.6-24 macht nichtionische, grenzflächenaktive Stoffe bekannt,
die als Flutmittel ohne Vorspülflüssigkeit
in die Lagerstätte eingepreßt werden sollen. Diese Wirkstoffe bestehen aus Glykolipiden
bestimmter Strukturen, die aus Mikroorganismen isoliert werden sollen. In den Formeln
dieser Stoffe besteht der Disaccharid-Anteil
aus Trehalose, Cellobiose, Maltose, Isomaltose. Die Alkylgruppen der Substituenten R1
bis R- können unverzweigt, verzweigt, gesättigt, ungesättigt, hydroxyliert sein.
Zur Stabilisierung der wässrigen Dispersion
können andere nichtionische, grenzflächenaktive Stoffe zugesetzt werden.
Diese Dispersionen werden beispielsweise mit dem LagerStättenwasser hergestellt. Es
sollen Konzentrationen von o,o1 bis 5 g/l
eingestellt werden.
Das nicht vorveröffentlichte Verfahren zum
Fluten von Erdöllagerstätten nach der Patentanmeldung ρ 26 46 5o6.5-24 macht in Fortentwicklung
des Verfahrens der Patentanmeldung
ρ 26 46 5o7.6-24 Glykolipide bestimmter Strukturen bekannt, deren Mono-Saccharid-Anteil
in den Formeln aus Glukose, Fruktose, Mannose, Galaktose bestehen soll. Die Alkylgruppen
R1 bis R5 können ebenfalls unverzweigt, ver
zweigt, gesättigt, ungesättigt, hydroxyliert sein.
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? 8 Q 5 8 2
Das nicht vorveröffentlichte Verfahren zum
Fluten von Erdöllagerstätten nach der Patentanmeldung ρ 26 46 5o5.4-24 macht in Fortentwicklung
des Verfahrens der Patentanmeldung ρ 26 46 5o7.6-24 Glykolipide bestimmter Struk
turen bekannt, deren Oligo-Saccharid-Anteil
aus Amylopektin, Amylose, Cellulose, Dextranen, Chitin, Hefeglukan, Pullulan, Glykogen bestehen
soll. Die Alkylgruppen der Substituenten R1
bis R können ebenfalls unverzweigt, verzweigt,
gesättigt, ungesättigt, hydroxiliert sein. Diese Verfahren bieten den Vorteil, daß die
mit der wässrigen Dispersion in die Lagerstätte eingeführten Wirkstoffe keine Fällungsprodukte
mit Erdalkali- und Eisen-Ionen der
Lagerstätte geben, die zu Verstopfungen führen können. Durch die Verwendung dieser Wirkstoffe
bestimmter Strukturen als wässrige Dispersion wird auch kein überhöhter Einpreßdruck erforderlich,
da die Viskosität des Flutmittels
durch diese Stoffe nicht erhöht wird. Mit der Technologie zur Verbesserung der
Ausbeute bei der Sekundärgewinnung von Erdöl durch Wasserfluten macht die Patentschrift
24 Io 267 bekannt.
Nach diesem Verfahren werden durch Biosynthese mit wachsenden Submerskulturen von aeroben
Mikroorganismen Wirkstoffe erzeugt, deren Strukturen nicht bekannt sind. Diese die Entölung
der Lagerstätten verbessernden Wirkstoffe sollen
als Kulturlösung in die Lagerstätte eingeleitet oder dem Flutwasser zugesetzt werden.
Zur Erzeugung dieser Submerskultur, deren
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Kulturlösung die Wirkstoffe enthalten, soll als C- und Energie- Quelle ein aus der Produktion
von Rohöl stammendes Rohöl-Wasser-Gemisch eingesetzt werden.
Dieses Verfahren vermeidet Verstopfungen der Lagerstätte durch die Zellmasse, die
von der Kulturlösung abgetrennt wird. Ein weiterer Vorteil liegt für dieses
Verfahren darin, daß über Tage Fermenter zur Erzeugung der wässrigen Kulturlösung
verwendet werden, die eine Steuerung dieses Prozesses und die Kontrolle der Kultur
gestatten.
Dieses Verfahren nach dem Stand der Technik hat jedoch den Nachteil, daß die Struktur
der erzeugten Wirkstoffe nicht bekannt ist. Es ist somit nicht möglich, diese Stoffe
optimal in gleicher Zusammensetzung und Konzentration zu erzeugen.
Das Verfahren der Erfindung stellt nun die Aufgabe, zum Fluten von Erdölkohlenwasserstoffen
aus Erdöllagerstätten und Ölsanden Dispersionen nichtionogener, grenzflächenaktiver
Glykolipide und solche bevorzugter Strukturen einzusetzen, die aus Kohlenwasserstoff-Gemischen
als C- Quelle erzeugt werden.
Es ist weiter Aufgabe des Verfahrens der Erfindung, dieses mit bestimmten, technologischen
Maßnahmen in zwei Stufen durchzuführen. In der ersten Stufe werden erstmalig Glykolipide durch Mikroorganismen mit Alkan-Geiuischen
unter bestimmten Parametern in semi
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oder - kontinuierlicher Prozeßführung erzeugt und in der zweiten Stufe durch Temperatur-,
pH-, osmotischen Schock von der ZeIlmasse abgetrennt. Es können auch mit unpolaren,
organischen Lösungsmitteln die gebildeten
Glykolipide von der Zellmasse abgetrennt werden.
Das Verfahren der Erfindung löst also die Aufgabe, Glykolipide auf biologischem Wege
zu erzeugen unter Einsatz von Alkan-Gemisehen
und diese zur Verbesserung der Ausbeute an Erdöl aus Lagerstätten und Ölsanden einzusetzen.
Das Verfahren der Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert und ebenso die Vorrichtung
als technologische Anlage zu seiner Durchführung
und in den Figuren 1 und 2 erläutert. Das Verfahren der Erfindung ist in den Ausführungsbeispielen beschrieben, jedoch nicht auf diese
beschränkt.
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Beipiel 1:
In der ersten Verfahrensstufe wird ein Bioreaktor, ausgerüstet mit einem Turbinenrührer,
mit Io 1 Nährstofflösung der Zusammensetzung: (NH4KHPO 15 g, KH-PO 5 g,
K3HPO4.3 H2O 1o g, Na3HPO4. 2 H2O 5 g,
MgSO4 . 7 H3O 1 g, KCl 1 g gelöst in
1o 1 Flutwasser und 9oo g Rohöl 2oo g n-Alkan-Gemisch
der Kettenlänge C0 bis C_.
ο 24 enthaltend gefüllt, mit loo ml Inoculum
einer Nocardia rhodochrous sp. Kultur beimpft, bei 3o C, einer Belüftungsrate von o,5 V/V/m und einer Umdrehungszahl
von 4oo Upm gezüchtet. Während des Wachs-
5 turns wird die Submerskultur automatisch
mit einer pH- Regulierstation durch Zusatz einer 12-volumprozentigen Ammoniak-Lösung
auf einem pH-Wert von 7,ο gehalten. Nach 26 h wird auf kontinuierliehe
Prozeßführung umgeschaltet und zwar durch Zudosierung des Nährmediums mit einer Durchflußrat von o,4 l/h.
Gleichzeitig wird aus diesem Bioreaktor die Kultursuspension der gleichen Durchflussrate
zur Abtrennung von nicht verbrauchtem Rohöl in einen Abscheider überführt und die vom Restöl abgetrennte
Kultursuspension kontinuierlich in den zweiten Bioreaktor gepumpt.
In der zweiten Verfahrensstufe wird dieser 3o
zweite Bioreaktor mit einem konstanten Arbeitsvolumen von 2o 1, einer Temperatur
von 60 c betrieben, so daß der Temperaturschock eintritt, sowie mit einer
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Belüftungsrate von o,2 Vol./Vol./min.,
einer Umdrehungszahl von 6oo Upm unter
gleichzeitiger automatischer pH-Regulierung mit einer 12-volumenprozentiger
Ammoniak-Lösung bei einem pH-Wert von 7,ο betrieben. Aus der kontinuierlich
abfließenden Kultursuspension mit einer Durchflußrate von 4 l/h wird die Zellmasse
durch Zentrifugation abgetrennt und die wässrige Phase, welche die GIykolipide
der Zusammensetzung aus Beispiel 4 in einer Konzentration von 6oo mg/1 enthält, direkt zur Herstellung einer
stabilen, wässrigen Dispersion verwendet und dem Flutwasser zugesetzt.
In der ersten Verfahrensstufe wird ein 34o 1 Bioreaktor, ausgerüstet mit einer
Kaplanturbine und zylindrischem Leitkörper mit 2oo 1 Nährstofflösung der Zusammensetzung:
Harnstoff 4oo g, KH2PO. 2oo g, K3HPO4 . 3 H3O
4oo g, Na3HPO4 . 2 H2O 2oo g, KCl I00 g,
MgSO4 . 7 H3O 40 g, gelöst in 2oo 1 Flutwasser
und 2 kg η - Alkan-Gemisch der Kettenlänge C1- bis C1q gefüllt, mit 1o 1 Inoculum
einer Nocardia rhodochrous sp. Kultur beimpft, bei 3o°C, einer Belüftungsrate von o,5 V/V/m
und einer Umdrehungszahl von 12oo Upm gezüchtet. Während des Wachstums wird die Submerskultur
automatisch mit einer pH-Regulier
station durch Zusatz einer 25-volumprozentigen
Ammoniak-Lösung auf einem pH-Wert von 7,ο gehalten. Nach 26 h wird auf kontinuierliche
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Prozeßführung umgestellt, und zwar durch Zudosierung des Nährmediums mit einer
Durchflussrate von o,3 l/h. Gleichzeitig wird aus diesem Bioreaktor die Kultursuspension
mit der gleichen Durchfluß
rate direkt in einen Schlaufenreaktor, ausgerüstet mit einer Zweistoffstrahldüse
und einem konstanten Arbeitsvolumen von 6oo lr überführt.
ο In der zweiten Verfahrensstufe wird dieser
Bioreaktor bei 3o°C, einem Luftdurchsatz von 18m /h, einer Umlauffrequenz von 32o/h
bei einem pH-Wert von 9,5 mit einer automatischen pH-Regulierstation durch Zusatz
einer 25-volumprozentigen Ammoniak-Lösung
konstant gehalten, wodurch der pH-Schock ausgelöst wird. Aus der kontinuierlich abfliessenden
Kultursuspension mit einer Durchflußrate von 6o l/h wird die Zellmasse durch
kontinuierliche Zentrifugation abgetrennt
und die wässrige Phase, welche die Glykolipide der Zusammensetzung aus Beispiel 4 in
einer Konzentration von 65o mg/1 enthält, direkt zur Herstellung einer stabilen,
wässrigen Dispersion verwendet und dem Flut
wasser zugesetzt.
In der ersten Verfahrensstufe wird ein 34o
Bioreaktor, ausgerüstet mit einer Kaplanturbiene und zylindrischem Leitkörper mit 2oo
Nährstoff-Lösung der Zusammensetzung: Harnstoff
4oo g, KH2PO4 2oo g, K3HPO4. 3 H3O 4oo g,
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Na2HPO4 . 2H2O 2oo g, KCl loo g, MgSO4.
7 H„0 4o g, Hefeextrakt 2o g gelöst in 2oo 1 Frischwasser und 4 kg n- Alkangemisch
mit einer Kettenlänge von C0
bis C74 gefüllt, mit 1o 1 Inoculm einer
Mycobacterium phlei Kultur beimpft, bei
37°C, einer Belüftungsrate von 1,0 Vol/Vol./min
und einer Umdrehungszahl von 12oo Upm gezüchtet. Während des Wachstums wird die Submerskultur
automatisch mit einer pH-Regulier
station durch Zusatz einer 25 volumprozentigen Ammoniak-Lösung auf einen pH-Wert von
6,8 eingestellt. Nach 2o h werden 160 1 der Submerskultur in einen zweiten Bioreaktor
mit 5oo 1 Arbeitsvolumen, ausgerüstet mit
einem Turbinenrührer, gepumpt. In der zweiten Verfahrensstufe wird weitere 1o h unter den
gleichen Bedingungen der Verfahrensstufe 1 gezüchtet. Danach werden 2oo 1 Lagerstättenwasser
mit einem Salzgehalt von 1o Gewichts
prozent zugesetzt und weitere 4 h intensiv gerührt.
Durch die Zugabe des Lagerstättenwassers mit
Durch die Zugabe des Lagerstättenwassers mit
Salzgehalt wird der osmotische Schock bewirkt
und die Glykolipide von der Zellmasse in die
Kulturlösung abgegeben. Nach Abtrennung der Zellmasse enthält das Kulturfiltrat 124,8 g
Glykolipide mit folgenden Strukturen:
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JH/m 01.02.78
•n
OH
O=C-CH-CH-(CH2J17 -CH=CH-(CH2)17 -CH3
O (CH2J21 Q oH
CH2 CH3 CH2-O-C-CH-CH-
HO
-α η
H,
H OH
CH3
HO\OH H
H OH -O
(CH2J17
CH3
Ausbeute: 74,88 g = 6o %, bezogen auf Gesamtlipid.
OH
CH3
O=C - CH-CH-(CH2J16 -CH=CH-CH-(CH2)U "CH3
(CH)
CH3
O OH
CH2-O-C-CH-CH-(CH2)16 -CH=CH
CH2-O-C-CH-CH-(CH2)16 -CH=CH
(CH2) 23 CH-CH3
CH3 ()
CH3
Ausbeute: 49,92 g = 4o %, bezogen auf Gesamtlipid.
Das Gemisch dieser Glykolipide aus den Strukturen 1 und 2 im Kulturfiltrat wird
direkt zur Herstellung einer stabilen, wässrigen Dispersion verwendet und dem Flutwasser
zugesetzt.
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atf -2ή
Nachdem aus dem Bioreaktor der ersten
Verfahrensstufe 16o 1 Submerskultur abgezogen wurden, werden die verbleibenden
4o 1 Submerskultur mit 16o 1 Nähr-Salzlösung versetzt, 2o h unter den
gleichen Bedingungen dieser Verfahrensstufe kultiviert und die semikontinuierliche
Gewinnung der Glykolipide in gleicher Weise fortgesetzt.
In der ersten Verfahrensstufe wird ein 14 1 Bioreaktor, ausgerüstet mit einer Kaplanturbine
und zylindrischem Leitkörper mit 1o 1 Nährstofflösung der Zusammensetzung:
(NH4J2HPO4 15 g, KH2PO4 5 g, K3HPO4 . 3 H3O
1o g, Na2HPO4 . 2 H2O 5 g, MgSO4 . 7 H3O 1 g,
KCl 1 g gelöst in 1o 1 Flutwasser und mit I00 g n- Alkan-Gemisch mit einer Kettenlänge
von C12 bis C. g gefüllt, 3o Minuten bei 1210C
sterilisiert und nach Abkühlung auf 3o C mit
loo ml Inoculum einer Nocardia rhodochrous sp. Kultur beimpft und bei 3o C, einer Belüftungsrate von o,5 Vol./Vol./min und einer Umdrehungszahl
von 12oo Upm gezüchtet. Während des Wachsturns wird in der Submerskultur automatisch mit
einer pH-Regulierstation durch Zusatz einer 12-prozentigen Ammoniak-Lösung ein pH-Wert von
7,o aufrechterhalten. Das Wachstum ist nach 26 h beendet.
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Wintershall Aktiegesellschaft, Kassel 01.02.7
- Vr -32.
Es wird danach in einer Durchlaufzentrifuge bei 15ooo g die entstandene Zellmasse
entsprechend 85 g Trockenmasse von der wässrigen Kulturlösung abgetrennt. Zur
Isolierung der Glykolipide wird die diese enthaltende Zellmasse in der zweiten Verfahrensstufe
dreimal mit je 5oo ml n-Hexan bei 2o°C extrahiert, die vereinigten η-Hexan- Extrakte im Vakuum konzentriert
und diesen Rohextrakt an einer Kieselgel-Säule mit einem Füllvolumen von 2oo ml adsorbiert.
Es wird das noch vorhandene n-Alkan-Gemisch von 15g mit 25o ml Chloroform und danach
die Glykolipide mit 2oo ml Aceton eluiert. Es wird dann das Eluat im Vakkuum
konzentriert und die noch mit einem gelben Farbstoff verunreinigten Glykolipide durch
Rechromatographie mit den Elutionsmitteln Chlorofonn/Aceton im Verhältnis 2 : 1,VoVVoI.
2ο und Aceton gereinigt.
Es werden 7,2 g Glykolipide erhalten, der folgenden Strukturen I :
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OH ι
O=C-CH-CH-(CH2)21 -CH3
O <9H2)9
H2
°\ H H
HÖ\OH H
ι 1
H OH
? ?H
CH2-O-C-CH-CH-(CH2J21 -CH3
(CH2J9
°\H CH3
H OH
Die Ausbeute beträgt 2,88 g = 4o %, bezogen auf Gesamtglykolipid.
2)
OH
O=C -CH-CH-(CH2J18 -CH3
Ö (CH2J10 o OH
CH CH2-O-C-CH-CH-(CH2)18 -CH3
(9H)
HO
\OH H
H OH
HÖ
-O-
H OH CH3
Die Ausbeute beträgt 2,16 g = 3o %, bezogen auf Gesamtglykolipid.
3)
OH
O=C-CH-CH-(CH2J20-CH3
O=C-CH-CH-(CH2J20-CH3
CH2
CH3 «
HO
H H.
HO
O OH
CH2 -O -C -CH-CH-(CH2J20 -CH3
(CH2J11
H OH
Ov
OH H,
H OH
ΟCH3
Die Ausbeute beträgt 2,16 g = 3o %, bezogen auf Gesamtglykolipid.
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Braun schweig JH/in
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Für die Herstellung der wässrigen Dis
persionen wird in der Praxis der nach der n-Hexanextraktion erhaltene Rohextrakt
verwendet und dem Flutwasser zugesetzt.
5o mg Glykolipid, die nach dem Beispiel 4 beschriebenen Verfahren im Rohextrakt enthalten
sind, werden zu 1 1 Nährsalzlösung hinzugegeben und bei gleichzeitigem Rühren
3o Min. lang mit Ultraschall (25 KH) behandelt. Das ergibt eine milchig erscheinende
Dispersion, die sich auch nach längerem Stehenlassen nicht verändert. Die Diespersion
besitzt gegenüber Rohöl aus der Erdöl
lagerstätte Düste-Valendis eine Grenzflächenspannung
von etwa 5 mN/m, die über mehr als 1oo Stunden konstant bleibt. Die so geprüfte
Dispersion wird als Flutmittel zur Verbesserung der ölausbeute im Flutversuch nach Beispiel 6
verwendet.
Ein Flutkern aus Bentheimer Sandstein, dessen
Durchmesser 5,2 cm und dessen Länge 27 cm beträgt, hat bei 19,4 % Porosität ein Poren
volumen von 11o ml. Seine Durchlässigkeit für Wasser beträgt 16oo Millidarcy. Der Kern wird
mit 98,9 ml Rohöl aus der Lagerstätte Düste Valendis (Viskosität bei 4o°C = 26,3 mPa s)
und 11,1 ml Salzwasser (Viskosität bei 4o C
= o,9 mPa s), das 28 g/l CaCl2, 9,6 g/l MgCl2
und 1o2 g/l NaCl enthält, getränkt; das ergibt eine Anfangsölsättigung von 89,9 %.
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Bei einer Temperatur von 4o°C werden durch den Kern 1143 ml Salzwasser geflutet.
Dabei werden 4o,9 ml öl gewonnen, was 41,4 % vom Anfangsölinhalt entspricht. Die ölsättigung
beträgt jetzt nur noch 52,7 %. Danach
wird mit 749 ml der nach Beispiel 5 hergestellten Dispersion geflutet, und es werden
weitere 18,9 ml Öl gewonnen. Die Ausbeute hat sich dadurch auf 6o,5 % erhöht, die
Ölsättigung im Kern auf 35,5 % reduziert.
Durch Fluten mit 144o ml Salzwasser nach der Dispersion werden nochmal 1o,5 ml öl gewonnen
und somit die Gesamtausbeute auf 71,1 % gesteigert; die Restö1sattigung im Kern beträgt
danach nur noch 26 %. Somit sind durch das
Fluten mit der Dispersion von dem im Kern befindlichen Öl 29,4 ml oder 51 % zusätzlich gewonnen
worden.
24 mg Glykolipid enthaltende wässrige Phase
(4o ml) die nach Beispiel 1 gewonnen wurden, werden zu 96o ml Nährsalzlösung hinzugegeben und
bei gleichzeitigem Rühren 3o Minuten lang mit Ultraschall (25 kH) behandelt. Es entsteht
eine milchige Dispersion, die sich auch nach
längerem Stehenlassen nicht verändert. Diese Dispersion wird zum Fluten eines Gesteinskernes aus Bentheimer Sandstein verwendet, der
einen Durchmesser von 5,2 cm, eine Länge von 27 cm und bei einer Porosität von 19,1 % ein
Porenvolumen von 1o8 ml besitzt. Die Durchlässigkeit für Salzwasser beträgt 17oo Millidarcy.
Der Kern wird mit 98,9 ml Rohöl aus der Lagerstätte Düste-Valendis (Viskosität
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bei 4o°C = 4o mPa s) und 9,1 ml Salzwasser (Viskosität bei 4o C = o,9 mPa s),
das 28 g/l CaCl3, 9,6 g/l MgCl3 und
1o2 g/l NaCl enthält, getränkt; das ergibt eine Anfangsölsättigung von 91,6 %. Bei einer
Temperatur von 4o°C werden durch den Kern 1264 ml Salzwasser geflutet und dabei 44,5 ml
öl gewonnen, was einer Ausbeute von 45 % entspricht. Die ölsättigung beträgt jetzt
nur noch 5o,4 %. Danach wird mit 75o ml Dispersion geflutet und dabei weitere 22 ml Öl
gewonnen. Dadurch erhöht sich die ölausbeute auf 67,2 %, während die Restölsättigung auf
3o % reduziert wird. Durch Nachfluten mit 112o ml Salzwasser werden nur noch o,2 ml
öl gewonnen; die Restölsättigung auf 29,8 % erniedrigt. Die zusätzliche Ausbeute durch die
Glykolipid-Dispersion beträgt 22,2 ml oder 41 % des noch im Kern befindlichen Restöls.
Das Verfahren der Erfindung bietet den technischen Vorteil, daß durch Einsatz von Alkan-Gemischen
als C- und Energie-Quelle erstmalig Glykolipide bestimmter Strukturen durch biologische Synthese durch Prozeßoptimierung
als Gemische erzeugt, angereichert und als wässrige Dispersion dem Plutwasser zudosiert oder direkt verwendet werden können.
Das Verfahren der Erfindung kann erst mit wirtschaftlichen Konzentrationen durchge—
führt werden, nachdem der technische Effekt der Abtrennung der Glykolipide von der Zellmasse
durch Anwendung des Temperatur-, pH-, osmotischen Schocks in der zweiten Verfahrens-
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stufe gefunden wurde. Es liegt aber auch ein technischer Vorteil darin,
daß die durch diese Biosynthese unter Einhaltung bestimmter Parameter erzeugten Glykolipide durch Extraktion
mit unpolaren, organischen Lösungsmittel angereichert werden können. Ein
weiterer technischer Vorteil liegt darin, daß Rohöl aus den Erdöllagerstätten oder
aus Ölsanden als n-Alkan-Gemisch nach
Abtrennung des Lagerstättenwassers direkt an der Einsatzstelle für die Herstellung
der die Glykolipide enthaltenden Dispersion als Kohlenstoff- und Energie-Quelle verwendet werden kann.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens der Erfindung mit der Anlage zu seiner Durchführung
liegt auch darin, daß die abgetrennte Zellmasse vorzugsweise teilweise
recycliert werden kann, wordurch die
Einsparung besonders an dem Zusatz der Nährsalze möglich ist. Es liegt auch noch
ein technischer Vorteil darin, daß für die Verfahrensmaßnahme des osmotischen Schocks in der zweiten Verfahrensstufe
LagerStättenwasser mit mindestens 1o %
Salzgehalt direkt an der Einsatzstelle der die Glykolipide enthaltende Kultursuspension
.verwendet werden kann.
Das Verfahren der Erfindung gestattet die
die Glykolipide enthaltende Dispersion bei der senkundären und tertiären Förderung von
Erdöl aus Erdöllagerstätten oder Ölsanden durch Wasser-Fluten zur Erhöhung der Ausbeute
an Erdöl einzusetzen.
909833/0253
Claims (1)
- Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbHBraunschweig JH/mWintershall Aktiengesellschaft, Kassel 01.02.78Patentansprüche1) Verfahren zum Fluten von Erdöl-Kohlenwasserstoffen aus Erdöl-Lagerstätten und ölsanden mittels Dispersionen nichtionogener, grenzflächenaktiver Stoffe in Wasser als Flutmittel,dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe zur Gewinnung der Glykolipide in einem begasten Bioreaktor mit oder ohne mechanische Rührung eine wachsende Submerskultur in semikontinuierlicher oder kontinuierlicher Prozeßführung mit Kohlenwasserstoff- verwertenden Mikroorganismen unter aeroben Bedingungen erzeugt wird, in der sich ein Kohlenwasser stoffgemisch von 1 bis 35 Volumenprozent, anorganische Nährstoffe gelöst in Wasser und gegebenenfalls Wuchsstoffe befinden und in dieses System Luft oder sauerstoffangereicherte Luft bei einer konstanten Reaktionstemperatur im Bereich von 2o bis 5o°C und bei einem konstanten pH-Wert im Bereich zwischen 3 bis 9 zugeführt wird, danach in der zweiten Stufe die gebildeten Glykolipide durch einen Temperatur- t oder pH-, oder osmotischen Schock von der Zellmasse abgetrennt und die wässrige Phase mit den darin dispergierten Glykolipiden direkt als Flutmittel verwendet oder dem Flutwasser zugesetzt werden oder durch Extraktion von der Zellmasse abgetrennt909833/0253Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbHBraunschweigWintershall Aktiengesellschaft, Kassel1 und dem Flutwasser zugesetzt wird unddie von den Glykolipiden befreite ZeIlmasse ganz oder teilweise in eine wachsende Sufamerskultur recylisiert wird.JH/m 01.02.78? 8 0 5 8 2 32) Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch η ichti onogener, grenz flächenaktiver Glykolipide folgender Strukturen, wobei in der Formel m= 8 bis 10 und η = 18 bis 21 bedeuten:Formel IOHO=C- CH-CH-(CH2Jn -CH3 L CH2 <p (CH2)m-CH3CH2 O OHCH2-O -C-CH -CH -(CH2) n -CH3
CH21T ΊO\OH H/ H OH909833/0253Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbHBraunschweigWintershall Aktiengesellschaft, Kasselunter Verwendung des Mikroorganismus•Nocardia rhodochrous spezies und als Kohlenwasserstoff ein Alkan-Gemisch mit C12 bis C1g oder von Rohöl aus Erd-öl-Lagerstätten oder Ölsanden gebildetund in wässriger Dispersion verwendet wird.3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch ο nichtionogener,grenz flächenaktiverGlykolipide folgender Strukturen, wobei in der Formel m = 2o bis 22 und η = 14 bis 17 bedeuten:Formel IIJH/m ΟΙ .02.78OH
O=C-CH-CH-(CH2 Jn-CH=CH-(CH2Jn-CH3O CH2 ^H(CH2)m-CH3CH2 -O -C -CH-CH-(CH2Jn -CH=CH CH2H
HOTAH OHHOΉ ,OH H(CH2)m-CH3CHH OH-O-unter Verwendung des Mikroorganismus Mycobacterium phlei und als Kohlenwasserstoff ein Alkan-Gemisch mit Cg bis C_4909833/0253Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbHBraunschweig JH/mWintershall Aktiengesellschaft, Kassel - q-j q2oder von Rohöl aus Erdöl-Lagerstätten oderÖlsanden gebildet und in wässriger Dispersion verwendet wird.4) Verfahren nach einem oder mehrerenAnsprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoff-Gemisch ein Rohöl-Wasser-Gemisch aus Erdöl-Lagerstätten oder Ölsanden in einer Konzentration von 5 bis 35 Volumenprozent Rohöl und mit Wasser aus Lagerstättenoder mit Frischwasser verwendet wird.5) Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Rohöl mit einem n-Alkan-Gehalt von 5 bis 25 Volumenprozent mit einer Kettenlänge von Co bis C_. verwendet wird.6) Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoff-Gemisch ein n-Alkan-Gemisch mit einer Kettenlängevon C„ bis C~. in einer Konzentration von o,5 bis 5 Volumenprozent verwendet wird.7) Verfahren nach einem oder mehrerenAnsprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,daß Glykolipide der Formel I oder II von der Zellmasse aus Stufe 1 zur Anreicherung mit einem unpolaren organischen909833/0253Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbHBraunschweig JH/mWintershall Aktiengesellschaft, Kassel 01.02.781) Lösungsmittel in Stufe 2 extrahiert, das Extraktionsmittel abgetrennt, gegebenenfalls zurückgeführt wird, und die erhaltenen Glykolipide zur Herstellung der wässringen Dispersion verwendet werden.8) Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Glykolipide der Formel I und II in zwei Stufen erzeugt werden, wobei die erste Stufe bei einer Durchflußrate vono,1 bis o,7 Vol./Vol./h und die zweite Stufe bei einer Druchflußrate von o,o2 bis o,3 Vol./Vol./h durchgeführt wird.9) Verfahren nach einem oder mehrerenAnsprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe bei einer Wachstum-Temperatur zwischen 25 bis 45 C und in der zweiten Stufe ein Temperaturschock bei Temperaturen zwischen 35 bis 7o C durchgeführt wird.1o) Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Stufe 5o bis 2oo Volumenprozent LagerStättenwasser und/oder Frischwasser mit einem Mindest-Salzgehalt von 1o Gewichtsprozent zur Erreichung des osmotischen Schocks zugesetzt wird.909833/0253Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbHBraunschweig JH/mWintershall Aktiengesellschaft, Kassel 01.02.78— 6 —?80582311) Verfahren nach einem oder mehrerenAnsprüchen 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe bei einem pH-Wert von 4 bis 8 und in der zweiten Stufe ein pH-Schock bei einem pH-Wert zwischen 8 bis Iodurchgeführt wird.12) Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Wachstum und Produktbildung der ZeIlmasse des Mikroorganismus durch Zusatz vonAlkalien oder Säuren zur Einstellung des konstanten pH—Wertes gesteuert wird.13) Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Nährstofflösung in Stufe 1Ammonium- und/oder Nitrat-Salze und/oder Harnstoff als Stickstoff-Quelle sowie andere für das Wachstum und für die Produktbildung der Zellmasse des Mikroorganismus notwendige anorganische Salze undWuchsstoffe wie Hefeextrakt oder Fleischextrakt enthält.14) Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Luft oder sauerstoffangereicherte Luftmit einem Sauerstoff-Gehalt zwischen 2o bis 6o Volumprozent und mit einer Belüftungsrate von o,1 bis 2,ο Vol./Vol./min. vorzugsweise mit o,5 bis 1,5 Vol./Vol./min.,3ο dem Prozeß in den Stufen 1 oder 2 zugeführtwird.909833/0253Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbHBraunschweig JH/mWintershall Aktiengesellschaft, Kassel 01.02.7815) Verfahren nach einem oder mehrerenAnsprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der wässrigen Dispersion der Glykolipide LösungsVermittler oder Dispergiermittel zur Stabilisierung zugesetzt werden.16) Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Dispersion der Glykolipide durch intensives Rühren und/ oder durchUltraschall-Behandlung vor der Dosierung zum Flutwasser stabilisiert wird.17) Vtfcj-rctflg zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Bioreaktor (1)eine kontinuierlich wachsende Submerskultur befindet, in den über die Leitung (11) und /oder über die Leitung (14) eine Teilmenge Rohöl aus der Produktionsbohrung, über die Leitung (12), Nährsalze und / oderLagerstättenwasser und Luft oder sauerstoffangereicherte Luft über die Leitung (13) eingeführt und über die Leitung (15) die durch den aeroben Prozeß an Sauerstoff verarmte Luft ganz oder teilweise in den Bioreaktor(8) eingeführt und die Restmenge über die Leitung (15a) ausgeführt wird, und die in dem Bioreaktor (1) entstandene Glykolipidenthaitende Submerskultur über die Leitung (16), gegebenenfalls über den Abscheider (1o)zur Abtrennung unverbrauchter Stoffe wie an n-Alkan verarmtes Rohöl (Restöl) in den Bioreaktor (8) übergeführt wird, in dem909833/0253Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbHBraunschweig JH/mWintershall Aktiengesellschaft, Kassel 0.1.02.78übergeführt wird, in dem ein Temperaturschock über den Wärmeaustauscher (19Γ oder ein pH-Schock über die Leitung (17) mit eingeführter Lauge oder ein osmotischer Schock über die Leitung (18) mitLagerstättenwasser oder Salzlösung durchgeführt wird, wodurch die in dem Bioreaktor (1) gebildeten Glykolipide von der Zellmasse abgelöst und in die wässrige Phase überführt werden, die erhaltene ölfreieKulturSuspension über die Leitung (2o) in den Abscheider (3) überführt, in diesem die Zellmasse von der die Glykolipide enthaltenden wässrigen Phase abgetrennt und über die Leitung (21) abgeleitet oder überdie Leitung (22) dem Bioreaktor (1) zugeführt und die Glycolipid enthaltende wässrige Phase über die Leitung (23) in den Mischer (5) überführt und gegebenenfalls zur Stabilisierung der wässrigenDispersion über die Leitung (24) ein Lösungsvermittler oder Dispergiermittel zugesetzt und / oder über das Rührwerk (25) intensiv gerührt und / oder mit Ultraschall behandelt wird, danach die Glykolipid-Disper-sion über die Leitung (26) direkt der Flutbohrung (6) oder über die Leitung (28) dem Flutwasser in Leitung (3o) zugeführt wird, das aus der Produktionsbohrung (7) erhaltene Rohöl-Lagerstättenwasser-Gemisch direkt überdie Leitung (31) der ölentwässerung zugeführt oder partiell über die Leitung (32) in den Separator (9) von dem Wasser getrennt die wässrige Phase über die Leitung (42) in die909833/0253 'Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbHBraunschweig JH/mWintershall Aktiengesellschaft, Kassel 01.02.78Leitung (31) transportiert und überdie Leitung (14) eine Teilmenge des erhaltenen Rohöls dem Bioreaktor (1) zugeführt wird.18) V zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Bioreaktor (1) erhaltene, die Glykolipide enthaltende Submerskultur über die Leitung (16) in den Abscheider (3) überführt und über dieLeitung (41) die von der Zellmasse abgetrennte, Restöl-enthaltende wässrige Phase in die Leitung (31)zur Ö!entwässerung geleitet, die Zellmasse über die Leitung (33) in der Extraktor (2) eingeführt und durchZusatz von Extraktionsmittel über die Leitung (34) die Glykolipide extrahiert, über die Leitung (35) die extrahierte Zellmasse abgeführt oder gegebenenfalls über die Leitung (36) in den Bioreaktor (1) recy-clisiert wird und über die Leitung (37) das die Glykolipide enthaltende Extraktionsmittel in den Verdampfer (4) überführt, das abdestillierte Extraktionsmittel über die Leitung(38) zum Extraktor (2) recylisiert wird unddie im Verdampfer (4) angereicherten Glykolipide über die Leitung (39) in den Mischer (5) eingeführt über die Leitung (43) Flutwasser zugesetzt und gegebenenfalls zur Stabilisierung der wässrigen Dispersion überdie Leitung (24) ein Lösungsvermittler oder Dispergiermittel zugesetzt und/ oder über das Rührwerk (25) intensiv gerührt und /oder909833/0253Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbHBraunschweig JH/mWintershall Aktiengesellschaft, Kassel 01.02.78mit Ultraschall behandelt wird, danachdie Glykolipid-Dispersion über die Leitung (26) direkt der Flutbohrung (6) oder über die Leitung (28) in Leitung (3o) oder über die Leitung (27) einer Teilmengedes Flutwassers in Leitung (29) dem Flut— wasser zugeführt wird, das aus der Produktionsbohrung (7) erhaltene Rohöl-Lager-. stättenwasser-Gemisch direkt über dieLeitung (31) der Ölentwässerung zugeführtoder eine Teilmenge über die Leitung (32) in den Separator (9) von dem Wasser getrennt die wässrige Phase über die Leitung (42) in die Leitung (31) transportiert und über die Leitung (14) das erhalteneRohöl teilweise dem Bioreaktor (1) zugeführt wird.909833/0253
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