EA041808B1 - MICROORGANISM PRODUCTS AND THEIR APPLICATIONS TO IMPROVE OIL PRODUCTION - Google Patents

MICROORGANISM PRODUCTS AND THEIR APPLICATIONS TO IMPROVE OIL PRODUCTION Download PDF

Info

Publication number
EA041808B1
EA041808B1 EA201992274 EA041808B1 EA 041808 B1 EA041808 B1 EA 041808B1 EA 201992274 EA201992274 EA 201992274 EA 041808 B1 EA041808 B1 EA 041808B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
oil
bio
microorganisms
surfactants
yeast
Prior art date
Application number
EA201992274
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Шон Фармер
Кен Алибек
Шармиста Мазумдер
Кент Адамс
Тайлер Диксон
Яцзе Чэнь
Майя Милованович
Original Assignee
Локус Ойл Айпи Компани
Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Локус Ойл Айпи Компани, Ллк filed Critical Локус Ойл Айпи Компани
Publication of EA041808B1 publication Critical patent/EA041808B1/en

Links

Description

Перекрестная ссылка на родственную заявкуCross-reference to related application

Данная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки США с № 62/483425, поданной 9 апреля 2017 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.This application claims priority to US Provisional Application No. 62/483425, filed April 9, 2017, which is incorporated herein by reference in its entirety.

Уровень техники изобретенияState of the art invention

Высокий спрос на ископаемое топливо требует эффективной добычи нефти. Когда нефтяные скважины становятся зрелыми, продолжать выкачку нефти при экономически целесообразной скорости становится более трудным и дорогостоящим. Таким образом, существует необходимость в разработке улучшенных способов добычи нефти. Один из таких механизмов использует микроорганизмы и их побочные продукты жизнедеятельности.High demand for fossil fuels requires efficient oil extraction. As oil wells mature, it becomes more difficult and costly to continue pumping oil at an economically viable rate. Thus, there is a need to develop improved oil recovery methods. One such mechanism uses microorganisms and their by-products.

Нефть существует в небольших порах и узких трещинах в пластовой породе под поверхностью земли. Естественное давление в пласте заставляет нефть вытекать на поверхность, обеспечивая тем самым первичную добычу; однако по мере добычи нефти пластовое давление снижается до точки, в которой требуется искусственный подъем или откачка для поддержания оптимальной скорости добычи нефти.Oil exists in small pores and narrow fissures in reservoir rock below the earth's surface. The natural pressure in the reservoir forces the oil to flow to the surface, thereby providing primary production; however, as oil is produced, reservoir pressure decreases to the point where artificial lift or pumping is required to maintain the optimum oil production rate.

Когда необходимо подвести внешнюю энергию к пласту для достижения дополнительной добычи нефти (вторичная добыча), дополнительная энергия может быть введена путем подачи газа (нагнетания газа) и/или воды (заводнение). После нескольких лет работы на месторождении нагнетаемые жидкости текут преимущественно вдоль слоев с высокой проницаемостью, которые заставляют эти жидкости обходить нефтенасыщенные участки в пласте. Таким образом, увеличивающееся количество воды (или газа) поднимается вместе с нефтью, и из-за уменьшения соотношения нефти к воде в конечном итоге становится нерентабельным продолжать процесс; в это время месторождение должно быть заброшено.When it is necessary to bring external energy to the reservoir to achieve additional oil recovery (secondary recovery), additional energy can be introduced by supplying gas (gas injection) and/or water (flooding). After several years of operation in the field, the injected fluids flow predominantly along high permeability layers, which cause these fluids to bypass oil-saturated areas in the reservoir. Thus, an increasing amount of water (or gas) rises with the oil, and due to the decrease in the oil-to-water ratio, it eventually becomes uneconomic to continue the process; during this time the deposit should be abandoned.

Первичная добыча обычно приводит к средней добыче только фракцией нефти, изначально присутствующей в нефтеносном пласте. Вторичная добыча, например заводнение, как правило, обеспечивает добычу еще 10% к тому времени, как продолжать становится нерентабельно. Это не является необычным оставлять от 60 до 70% нефти, изначально присутствующей в пласте, даже после того, как вторичная добыча достигает экономического предела. В этой ситуации может рассматриваться третья стадия добычи нефти, так называемая третичная добыча. На этом третичном этапе используются технически передовые методы для изменения свойств либо пластовых жидкостей, либо характеристик пластовых пород. В целом методы могут быть разделены на четыре основные категории: термические методы, химические методы, смешивание или нагнетание растворителя и микробиологические методы.Primary recovery typically results in an average recovery of only the fraction of oil originally present in the reservoir. Secondary production, such as waterflooding, typically provides another 10% of production by the time it becomes uneconomic to continue. It is not uncommon to leave 60 to 70% of the oil originally present in the reservoir, even after secondary recovery reaches the economic limit. In this situation, the third stage of oil production, the so-called tertiary production, can be considered. This tertiary stage uses technically advanced techniques to modify the properties of either the formation fluids or the characteristics of the formation rocks. In general, methods can be divided into four main categories: thermal methods, chemical methods, solvent mixing or injection, and microbiological methods.

Микробиологический метод повышения добычи нефти пластов (MEOR) - это междисциплинарная область, включающая, в частности, геологию, химию, микробиологию, механику жидкостей, технологию добычи нефтепродуктов, технологию моделирования эксплуатационных условий и химическую технологию. MEOR использует микроорганизмы и/или их метаболиты для повышения извлечения нефти. Микробиологические способы, используемые в MEOR, могут быть направлены на очистку ствола скважины, чтобы удалить грязь и другой обломочный материал, блокирующий каналы, по которым течет нефть; стимуляция скважины, которая улучшает приток нефти из области дренажа в ствол скважины; и повышение закачивания воды, которое увеличивает микробиологическую активность путем введения выбранных микроорганизмов, а иногда и питательных веществ.Microbiological reservoir enhancement (MEOR) is an interdisciplinary field including, but not limited to, geology, chemistry, microbiology, fluid mechanics, petroleum recovery technology, field simulation technology, and chemical engineering. MEOR uses microorganisms and/or their metabolites to enhance oil recovery. Microbiological methods used in MEOR can be directed to cleaning the wellbore to remove dirt and other debris that blocks the channels through which oil flows; well stimulation that improves the flow of oil from the drainage area into the wellbore; and increased water injection, which increases microbiological activity by introducing selected microorganisms and sometimes nutrients.

В MEOR питательные вещества и подходящие микроорганизмы, которые предпочтительно растут в условиях анаэробного пласта, вводятся в пласт. Побочные продукты жизнедеятельности микроорганизмов, которые могут включать биологические поверхностно-активные вещества (био-ПАВ), биополимеры, кислоты, растворители, газы и ферменты, например, могут изменять свойства нефти и обмен между нефтью, водой и пористой средой, изменять проницаемость подземных пластов и в конечном итоге увеличивать мобильность и добычу нефти.In MEOR, nutrients and suitable microorganisms that preferentially grow under the conditions of an anaerobic reservoir are introduced into the reservoir. By-products of microbial activity, which may include biological surfactants (bio-surfactants), biopolymers, acids, solvents, gases and enzymes, for example, may alter the properties of oil and the exchange between oil, water and porous media, alter the permeability of subterranean formations and ultimately increase mobility and oil production.

Интерес к ПАВ микроорганизмов неуклонно растет в последние годы в связи с их разнообразием, экологически чистой сущностью, возможностью крупномасштабного производства, селективностью, производительностью в экстремальных условиях, а также потенциальным применением в области охраны окружающей среды. Полученные микробиологическим способом ПАВ, т.е. био-ПАВ, уменьшают межфазное натяжение между водой и нефтью, и, следовательно, требуется более низкое гидростатическое давление для перемещения жидкости, захваченной в порах, чтобы преодолеть капиллярный эффект. Во-вторых, био-ПАВ способствуют образованию мицелл, обеспечивающих физический механизм для мобилизации нефти в движущейся водной фазе.Interest in microbial surfactants has steadily increased in recent years due to their diversity, environmentally friendly nature, large-scale production capability, selectivity, performance under extreme conditions, and potential environmental applications. Microbiologically obtained surfactants, i.e. Bio-surfactants reduce the interfacial tension between water and oil, and therefore lower hydrostatic pressure is required to move the fluid trapped in the pores to overcome the capillary effect. Second, bio-surfactants promote the formation of micelles, which provide the physical mechanism for mobilizing oil in the moving water phase.

Существует постоянная потребность в улучшенных способах добычи нефти, конкретных способах, которые могут быть устойчивыми в течение длительных периодов времени. Это включает потребность в усовершенствованных способах повышения добычи нефти, таких как способы с использованием, например, микроорганизмов и/или побочных продуктов их жизнедеятельности. Био-ПАВ повышают эмульгирование углеводородов, имеют способность солюбилизировать углеводородные загрязнители и повышают их доступность для разрушения микроорганизмами. Эти соединения могут быть также использованы при повышении добычи нефти.There is a continuing need for improved oil recovery methods, specific methods that can be sustainable over long periods of time. This includes the need for improved methods for increasing oil recovery, such as using, for example, microorganisms and/or their by-products. Bio-surfactants increase the emulsification of hydrocarbons, have the ability to solubilize hydrocarbon contaminants and increase their availability for degradation by microorganisms. These compounds can also be used to improve oil production.

Краткое изложение сущности изобретенияBrief summary of the invention

В некоторых вариантах осуществления в данном изобретении предложены микроорганизмы, а также вещества, такие как био-ПАВ, растворители и/или ферменты, полученные от этих микроорганизмов,In some embodiments, this invention provides microorganisms, as well as substances such as bio-surfactants, solvents and/or enzymes derived from these microorganisms,

- 1 041808 и ферментационный бульон, в котором они получены. В заявленном изобретении также предложены способы применения этих микроорганизмов и побочных продуктов их жизнедеятельности при улучшенной добыче нефти.- 1 041808 and the fermentation broth in which they are obtained. The claimed invention also provides methods for using these microorganisms and their by-products in improved oil recovery.

В частности, в настоящем изобретении предложены рентабельные, экологически чистые подходы к повышению добычи нефти. Преимущественно эти способы могут быть осуществлены в широком диапазоне температур, в том числе от 20 до 70°С и выше.In particular, the present invention provides cost-effective, environmentally friendly approaches to improve oil production. Advantageously, these methods can be carried out over a wide range of temperatures, including from 20 to 70°C and above.

В некоторых вариантах осуществления в настоящем изобретении предложены материалы и способы для улучшения добычи нефти путем обработки нефтедобывающего участка, например нефтеносного пласта или нефтяной скважины, микроорганизмами и/или побочными продуктами их жизнедеятельности. В одном варианте осуществления настоящее изобретение может быть полезным для повышения добычи нефти из нефтяной скважины с помощью, например, стимуляции потока нефти из скважины во время растворения осаждений внутри пласта.In some embodiments, the present invention provides materials and methods for improving oil recovery by treating an oil producing site, such as an oil reservoir or oil well, with microorganisms and/or their by-products. In one embodiment, the present invention may be useful for increasing oil production from an oil well by, for example, stimulating the flow of oil from the well while sediments are being dissolved within the formation.

В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение использует побочные продукты жизнедеятельности дрожжей, такие как, например, био-ПАВ. Био-ПАВ полезны в нефтяной и газовой промышленности из-за их способности повышать добычу нефти. Био-ПАВ могут изменять свойства нефти и обмен между нефтью, водой и пористой средой, в которой нефть и газ изначально находятся, тем самым увеличивая подвижность и, следовательно, добычу нефти. Таким образом, композиции и способы по настоящему изобретению могут увеличить добычу сырой нефти и природного газа из нефтегазосодержащих пластов, резко снижая как поверхностное, так и межфазное натяжение между веществами внутри пластов и изменяя смачиваемость пластов.In some embodiments, the present invention utilizes yeast by-products such as, for example, bio-surfactants. Bio-surfactants are useful in the oil and gas industry due to their ability to increase oil recovery. Bio-surfactants can alter the properties of the oil and the exchange between oil, water and the porous media in which the oil and gas are originally located, thereby increasing the mobility and hence the recovery of the oil. Thus, the compositions and methods of the present invention can increase the recovery of crude oil and natural gas from oil and gas containing formations by dramatically reducing both surface and interfacial tension between substances within the formations and altering the wettability of the formations.

В одном варианте осуществления в настоящем изобретении предложены продукты ферментации дрожжей для повышения добычи нефти из нефтеносного пласта. В одном варианте осуществления продукт ферментации дрожжей получают путем культивирования био-ПАВ продуцирующих дрожжей с использованием процессов, варьирующихся от малого до крупного масштаба. Процесс культивирования может представлять собой, например, глубинное культивирование, твердофазную ферментацию (SSF) и/или их комбинацию. В одном варианте осуществления дрожжевые продукты выращивают с использованием упрощенной методики ферментации дрожжей, что сокращает время культивирования на 50% и снижает добавление источника углерода.In one embodiment, the present invention provides yeast fermentation products for enhancing oil recovery from an oil reservoir. In one embodiment, a yeast fermentation product is obtained by culturing a bio-surfactant-producing yeast using processes ranging from small to large scale. The culture process may be, for example, submerged culture, solid phase fermentation (SSF), and/or a combination thereof. In one embodiment, yeast products are grown using a simplified yeast fermentation technique that reduces culture time by 50% and reduces the addition of a carbon source.

Продукт ферментации дрожжей может быть получен путем культивирования дрожжей, продуцирующих биохимические вещества, таких как, например, Pichia anomala (Wickerhamomyces anomalus). Ферментационный бульон после 7 дней культивирования при 25-30°С может содержать суспензию дрожжевых клеток и, например, 4 г/л или более гликолипидных био-ПАВ.A yeast fermentation product can be obtained by cultivating a biochemical producing yeast such as, for example, Pichia anomala (Wickerhamomyces anomalus). The fermentation broth after 7 days of cultivation at 25-30°C may contain a suspension of yeast cells and, for example, 4 g/l or more glycolipid bio-surfactants.

Продукт ферментации дрожжей также может быть получен путем культивирования дрожжей, продуцирующих био-ПАВ, Starmerella bombicola. Ферментационный бульон после 5 дней культивирования при 25°С может содержать суспензию дрожжевых клеток и, например, 150 г/л или более гликолипидных био-ПАВ.The yeast fermentation product can also be obtained by cultivating the bio-surfactant producing yeast, Starmerella bombicola. The fermentation broth after 5 days of cultivation at 25°C may contain a suspension of yeast cells and, for example, 150 g/l or more glycolipid bio-surfactants.

Продукт дрожжевой ферментации может содержать ферментационный бульон, отделенный от дрожжевых клеток. В одном варианте осуществления био-ПАВ или другие побочные продукты жизнедеятельности в бульоне дополнительно отделяют от бульона и очищают.The yeast fermentation product may contain a fermentation broth separated from the yeast cells. In one embodiment, the bio-surfactant or other by-products in the broth are further separated from the broth and purified.

В некоторых вариантах осуществления в настоящем изобретении используют штаммы бактерий и их побочные продукты. Эти побочные продукты могут включать, например, метаболиты, полимеры, биоПАВ, ферменты, органические кислоты и растворители. В некоторых вариантах осуществления бактерии являются штаммами Bacillus, которые активно растут в условиях высокого содержания соли, таких как те, которые часто встречаются на участке добычи нефти. В некоторых вариантах осуществления бактерии являются штаммами Bacillus сверхпродуцентами ПАВ, что означает, что такие штаммы характеризуются повышенной продукцией био-ПАВ по сравнению со штаммами Bacillus дикого типа. В определенных вариантах осуществления штаммы Bacillus характеризуются увеличенным продуцированием фермента.In some embodiments, the present invention uses strains of bacteria and their by-products. These by-products may include, for example, metabolites, polymers, biosurfactants, enzymes, organic acids, and solvents. In some embodiments, the bacteria are strains of Bacillus that thrive in high salt conditions, such as those often found in an oilfield. In some embodiments, the bacteria are surfactant-producing Bacillus strains, meaning that such strains are characterized by increased production of bio-surfactants compared to wild-type Bacillus strains. In certain embodiments, the Bacillus strains are characterized by increased production of the enzyme.

В одном варианте осуществления микроорганизмы являются штаммами Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis и/или Bacillus amyloliquefaciens. В предпочтительных вариантах осуществления бактерии представлены в виде спор.In one embodiment, the microorganisms are strains of Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis and/or Bacillus amyloliquefaciens. In preferred embodiments, the bacteria are in the form of spores.

В некоторых вариантах осуществления штаммы Bacillus subtilis способны активно расти в условиях низкого содержания кислорода, что способствует росту в микроаэрофильных и анаэробных условиях. В анаэробных условиях могут быть добавлены нитратные соли, чтобы заменить кислород в качестве акцептора электронов для поддержания микроаэрофильного и/или анаэробного дыхания.In some embodiments, strains of Bacillus subtilis are able to actively grow under low oxygen conditions, which promotes growth under microaerophilic and anaerobic conditions. Under anaerobic conditions, nitrate salts can be added to replace oxygen as an electron acceptor to support microaerophilic and/or anaerobic respiration.

В одном варианте осуществления штаммы Bacillus subtilis являют собой, например, штаммы В. subtilis var. locuses В1 и B2, которые являются эффективными продуцентами амфифильного липопептидного сурфактина.In one embodiment, the strains of Bacillus subtilis are, for example, strains of B. subtilis var. locuses B1 and B2, which are effective producers of amphiphilic lipopeptide surfactin.

В одном варианте осуществления в настоящем изобретении предложен способ улучшения добычи нефти путем применения одного или нескольких микроорганизмов, способных продуцировать полезные побочные биохимические продукты, к нефтедобывающему участку, например нефтеносному пластуIn one embodiment, the present invention provides a method for improving oil recovery by applying one or more microorganisms capable of producing beneficial biochemical by-products to an oil producing area, such as an oil reservoir.

- 2 041808 и/или нефтяной скважине. Способ необязательно включает добавление питательных веществ и/или других агентов к участку. В некоторых вариантах осуществления микроорганизмы выбраны из штаммов- 2 041808 and/or oil well. The method optionally includes adding nutrients and/or other agents to the site. In some embodiments, the microorganisms are selected from strains

Bacillus, включая штаммы Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis и Bacillus amyloliquefaciens, но не ограничиваясь ими. В предпочтительных вариантах осуществления бактерии представлены в виде спор.Bacillus, including but not limited to strains of Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis and Bacillus amyloliquefaciens. In preferred embodiments, the bacteria are in the form of spores.

Способ может также включать добавление продукта ферментации дрожжей, такого как ферментационный бульон, полученного в результате культивирования, например, Starmerella bombicola или Wickerhamomyces anomalus. В одном варианте осуществления дрожжевые клетки могут быть удалены из продукта ферментации дрожжей и применяется только бульон, содержащий био-ПАВ и другие экссудаты клеток. В одном варианте осуществления продукт ферментации дрожжей содержит био-ПАВ, которые были отделены от ферментационного бульона и очищены.The method may also include the addition of a yeast fermentation product, such as a fermentation broth obtained from a culture of, for example, Starmerella bombicola or Wickerhamomyces anomalus. In one embodiment, the yeast cells can be removed from the yeast fermentation product and only the broth containing the bio-surfactant and other cell exudates is used. In one embodiment, the yeast fermentation product contains bio-surfactants that have been separated from the fermentation broth and purified.

Способ также может включать применение микроорганизмов и/или побочных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов с одним или несколькими щелочными соединениями. Щелочное соединение может представлять собой, например, гидроксид аммония.The method may also include the use of microorganisms and/or microbial by-products with one or more alkaline compounds. The alkaline compound may be, for example, ammonium hydroxide.

В некоторых вариантах осуществления способ также может включать применение микроорганизмов и/или побочных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов с одним или несколькими полимерными соединениями. Полимерные соединения могут быть выбраны из биополимеров, таких как, например, гидрогели, полисахариды, ксантановая камедь, гуаровая камедь и полимеры целлюлозы.In some embodiments, the implementation of the method may also include the use of microorganisms and/or by-products of vital activity of microorganisms with one or more polymeric compounds. The polymeric compounds may be selected from biopolymers such as, for example, hydrogels, polysaccharides, xanthan gum, guar gum, and cellulose polymers.

В некоторых вариантах осуществления способ также может включать применение микроорганизмов и/или побочных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов с одним или несколькими небиологическими ПАВ. ПАВ могут быть, например, анионными, катионными, неионогенными или цвиттерионными.In some embodiments, the implementation of the method may also include the use of microorganisms and/or by-products of vital activity of microorganisms with one or more non-biological surfactants. Surfactants can be, for example, anionic, cationic, nonionic or zwitterionic.

В одном варианте осуществления микроорганизмы и/или побочные продукты жизнедеятельности микроорганизмов могут быть применены с одним или более хелатирующими агентами для снижения, например, растворения, осаждений, которые накопились внутри нефтеносного пласта. Этими хелатирующими агентами могут быть, например, лимонная кислота, ЭДТА, цитрат натрия и/или их комбинации.In one embodiment, microorganisms and/or microbial by-products may be used with one or more chelating agents to reduce, for example, dissolve, sediments that have accumulated within the reservoir. These chelating agents may be, for example, citric acid, EDTA, sodium citrate, and/or combinations thereof.

В одном варианте осуществления микроорганизмы могут расти и развиваться in situ внутри нефтеносного пласта или нефтяной скважины и продуцировать в них био-ПАВ. Следовательно, высокая концентрация био-ПАВ и микроорганизмов, продуцирующих био-ПАВ, на участке обработки (например, в нефтяной скважине) может быть достигнута легко и непрерывно.In one embodiment, the microorganisms can grow and develop in situ within an oil reservoir or oil well and produce bio-surfactants therein. Therefore, a high concentration of bio-surfactants and bio-surfactant-producing microorganisms at a treatment site (eg, an oil well) can be achieved easily and continuously.

В некоторых вариантах осуществления продукты на основе микроорганизмов и способы по настоящему изобретению дополнительно могут быть использованы для удаления парафина, разжижения твердых асфальтенов и биоремедиации загрязненных углеводородами вод, почв и других участков. Для таких применений способы могут дополнительно включать добавление растворителей, таких как изопропиловый спирт или этанол, с микроорганизмами и/или побочными продуктами жизнедеятельности микроорганизмов.In some embodiments, the microbial products and methods of the present invention can additionally be used to remove wax, liquefy hard asphaltenes, and bioremediate hydrocarbon contaminated waters, soils, and other sites. For such applications, the methods may further include the addition of solvents, such as isopropyl alcohol or ethanol, with microorganisms and/or by-products of microorganisms.

В одном варианте осуществления в настоящем изобретении предложены способы производства био-ПАВ путем культивирования штамма микроорганизма согласно настоящему изобретению в условиях, подходящих для роста и продуцирования био-ПАВ, и очистки био-ПАВ. Настоящее изобретение также относится к способам получения растворителей, ферментов или других белков путем культивирования штамма микроорганизма по настоящему изобретению в условиях, подходящих для роста, получения растворителей, ферментов или экспрессии белка; и очистки растворителя, фермента или другого белка.In one embodiment, the present invention provides methods for producing a bio-surfactant by cultivating a microorganism strain of the present invention under conditions suitable for growth and production of the bio-surfactant and purifying the bio-surfactant. The present invention also relates to methods for obtaining solvents, enzymes or other proteins by culturing the microorganism strain of the present invention under conditions suitable for growth, obtaining solvents, enzymes or protein expression; and purifying the solvent, enzyme, or other protein.

Продукты на основе микроорганизмов по настоящему изобретению могут использоваться в различных уникальных условиях благодаря, например, способности эффективно доставлять: свежий ферментационный бульон с активными метаболитами; смесь клеток и ферментационный бульон; композиции с высокой плотностью клеток; продукты на основе микроорганизмов, не требующие времени на их получение; и продукты на основе микроорганизмов в отдаленные места.The microbial products of the present invention can be used in a variety of unique settings due to, for example, the ability to efficiently deliver: fresh fermentation broth with active metabolites; cell mixture and fermentation broth; compositions with high cell density; products based on microorganisms that do not require time to obtain them; and microorganism-based products to remote locations.

Преимущественно настоящее изобретение может быть использовано без выделения больших количеств неорганических соединений в окружающую среду. Кроме того, в заявленных композициях и способах используются компоненты, которые являются биоразлагаемыми и токсикологически безопасными. Таким образом, настоящее изобретение может быть использовано при добыче нефти и газа (и другие отрасли) в качестве экологически чистой обработки.Advantageously, the present invention can be used without releasing large amounts of inorganic compounds into the environment. In addition, the claimed compositions and methods use components that are biodegradable and toxicologically safe. Thus, the present invention can be used in oil and gas (and other industries) as an environmentally friendly treatment.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

В некоторых вариантах осуществления в данном изобретении предложен микроорганизм, а также вещества, такие как био-ПАВ, растворители и/или ферменты, полученные от этих микроорганизмов, и ферментационный бульон, в котором они получены. В заявленном изобретении также предложены способы применения этих микроорганизмов и побочных продуктов их жизнедеятельности при улучшенной добыче нефти.In some embodiments, this invention provides a microorganism, as well as substances such as bio-surfactants, solvents and/or enzymes obtained from these microorganisms, and the fermentation broth in which they are obtained. The claimed invention also provides methods for using these microorganisms and their by-products in improved oil recovery.

В частности, в настоящем изобретении предложены рентабельные, экологически чистые подходы к повышению добычи нефти. Преимущественно эти способы могут быть осуществлены в широком диапазоне температур, в том числе от 20 до 70°С и выше.In particular, the present invention provides cost-effective, environmentally friendly approaches to improve oil recovery. Advantageously, these methods can be carried out over a wide range of temperatures, including from 20 to 70°C and above.

- 3 041808- 3 041808

В некоторых вариантах осуществления в настоящем изобретении предложены материалы и способы для улучшения добычи нефти путем обработки нефтедобывающего участка микроорганизмами и/или побочными продуктами их жизнедеятельности. В одном варианте осуществления настоящее изобретение может быть полезным для повышения добычи нефти из нефтеносного пласта или нефтяной скважины с помощью, например, стимуляции потока нефти из пласта или скважины во время растворения осаждений в них.In some embodiments, the present invention provides materials and methods for improving oil recovery by treating an oil producing site with microorganisms and/or their by-products. In one embodiment, the present invention may be useful for enhancing oil production from an oil reservoir or oil well by, for example, stimulating the flow of oil from the reservoir or well while sediments are being dissolved therein.

В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение использует побочные продукты жизнедеятельности дрожжей, такие как, например, био-ПАВ. Био-ПАВ полезны в нефтяной и газовой промышленности из-за их способности повышать добычу нефти. Био-ПАВ могут изменять свойства нефти и обмен между нефтью, водой и пористой средой, в которой нефть и газ изначально находятся, тем самым увеличивая подвижность и, следовательно, добычу нефти. Таким образом, композиции и способы по настоящему изобретению могут увеличить добычу сырой нефти и природного газа из нефтегазосодержащих пластов, резко снижая как поверхностное, так и межфазное натяжение между веществами внутри пластов и изменяя смачиваемость пластов.In some embodiments, the present invention utilizes yeast by-products such as, for example, bio-surfactants. Bio-surfactants are useful in the oil and gas industry due to their ability to increase oil recovery. Bio-surfactants can alter the properties of the oil and the exchange between oil, water and the porous media in which the oil and gas are originally located, thereby increasing the mobility and hence the recovery of the oil. Thus, the compositions and methods of the present invention can increase the recovery of crude oil and natural gas from oil and gas containing formations by dramatically reducing both surface and interfacial tension between substances within the formations and altering the wettability of the formations.

В конкретных вариантах осуществления способы и композиции, описанные в настоящем документе, используют микроорганизмы для повышения добычи нефти. Микроорганизмы могут улучшить количество и качество масла, добываемое из нефтяных пластов, в том числе тех, которые считаются зрелыми. Кроме того, микроорганизмы могут удалять токсичные вещества из участков добычи нефти.In specific embodiments, the methods and compositions described herein use microorganisms to improve oil recovery. Microorganisms can improve the quantity and quality of oil produced from oil reservoirs, including those considered mature. In addition, microorganisms can remove toxic substances from oil production sites.

В некоторых вариантах осуществления в настоящем изобретении предложены материалы и способы для улучшения добычи нефти путем обработки нефтедобывающего участка микроорганизмами и/или побочными продуктами их жизнедеятельности. В одном варианте осуществления настоящее изобретение может быть полезным для повышения добычи нефти из нефтеносного пласта или нефтяной скважины с помощью, например, стимуляции потока нефти из скважины или пласта.In some embodiments, the present invention provides materials and methods for improving oil recovery by treating an oil producing site with microorganisms and/or their by-products. In one embodiment, the present invention may be useful for enhancing oil production from an oil reservoir or oil well by, for example, stimulating the flow of oil from the well or reservoir.

В одном варианте осуществления в настоящем изобретении предложен способ улучшения добычи нефти путем применения одного или нескольких микроорганизмов, способных продуцировать полезные побочные биохимические продукты, к нефтедобывающему участку, например нефтеносному пласту и/или нефтяной скважине. Способ необязательно включает добавление питательных веществ и/или других агентов к участку. В некоторых вариантах осуществления микроорганизмы выбраны из штаммов Bacillus, включая штаммы Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis и Bacillus amyloliquefaciens, но не ограничиваясь ими. В предпочтительных вариантах осуществления бактерии представлены в виде спор.In one embodiment, the present invention provides a method for improving oil recovery by applying one or more microorganisms capable of producing useful biochemical by-products to an oil producing area, such as an oil reservoir and/or an oil well. The method optionally includes adding nutrients and/or other agents to the site. In some embodiments, the microorganisms are selected from Bacillus strains, including, but not limited to, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, and Bacillus amyloliquefaciens strains. In preferred embodiments, the bacteria are in the form of spores.

В некоторых вариантах осуществления бактерии являются штаммами Bacillus, которые активно растут в условиях высокого содержания соли, таких как те, которые часто встречаются на участке добычи нефти. В некоторых вариантах осуществления бактерии являются штаммами Bacillus сверхпродуцентами ПАВ, что означает, что такие штаммы характеризуются повышенной продукцией био-ПАВ по сравнению со штаммами Bacillus дикого типа. В определенных вариантах осуществления штаммы Bacillus характеризуются увеличенным продуцированием фермента.In some embodiments, the bacteria are strains of Bacillus that thrive in high salt conditions, such as those often found in an oilfield. In some embodiments, the bacteria are surfactant-producing Bacillus strains, meaning that such strains are characterized by increased production of bio-surfactants compared to wild-type Bacillus strains. In certain embodiments, the Bacillus strains are characterized by increased production of the enzyme.

Способ может также включать добавление продуктов ферментации дрожжей, таких как ферментационный бульон, полученный в результате культивирования дрожжей, продуцирующих биохимические вещества, например, Starmerella bombicola или Wickerhamomyces anomalus. В одном варианте осуществления продукт ферментации дрожжей содержит очищенные био-ПАВ, продуцированные этими дрожжами.The method may also include the addition of yeast fermentation products, such as a fermentation broth obtained from the cultivation of yeast producing biochemicals, such as Starmerella bombicola or Wickerhamomyces anomalus. In one embodiment, the yeast fermentation product contains purified bio-surfactants produced by the yeast.

Способ также может включать применение микроорганизмов с одним или несколькими щелочными соединениями, полимерами, ПАВ и/или хелатирующими агентами.The method may also include the use of microorganisms with one or more alkaline compounds, polymers, surfactants and/or chelating agents.

Выбранные определения.Selected definitions.

Используемый в данном документе термин композиция на основе микроорганизмов означает композицию, которая содержит компоненты, которые были получены в результате жизнедеятельности микроорганизмов или других клеточных культур. Таким образом, композиция на основе микроорганизмов может содержать сами микроорганизмы и/или побочные продукты жизнедеятельности микроорганизмов. Микроорганизмы могут находиться в вегетативном состоянии, в форме спор, в форме мицелия, в любой другой форме пропагул или их смеси. Микроорганизмы могут быть в форме планктона или в форме биопленки или в виде смеси обоих. Побочными продуктами жизнедеятельности могут быть, например, метаболиты (например, био-ПАВ), компоненты клеточной мембраны, экспрессированные белки и/или другие клеточные компоненты. Микроорганизмы могут быть целыми или лизированными. Клетки могут отсутствовать, или клетки могут присутствовать, например, в концентрации 1х104, 1x105, 1x10, 1х107, 1x108, 1x109, 1x1010 или 1x1011 или более клеток или пропагул на 1 мл композиции. Используемый в данном документе термин пропагула означает любую часть микроорганизма, из которой может развиваться новый и/или зрелый организм, включая клетки, конидии, цисты, споры (например, репродуктивные споры, эндоспоры и экзоспоры), мицелий, почки и семена, но не ограничиваясь ими.As used herein, the term microorganism-based composition means a composition that contains components that have been derived from the activity of microorganisms or other cell cultures. Thus, the composition based on microorganisms may contain the microorganisms themselves and/or by-products of vital activity of microorganisms. The microorganisms may be in a vegetative state, in the form of spores, in the form of mycelium, in any other form of propagules, or mixtures thereof. The microorganisms may be in the form of plankton or in the form of a biofilm or a mixture of both. By-products can be, for example, metabolites (eg, bio-surfactants), cell membrane components, expressed proteins, and/or other cellular components. Microorganisms may be whole or lysed. Cells may be absent or cells may be present, for example, at a concentration of 1x10 4 , 1x105, 1x10, 1x10 7 , 1x10 8 , 1x10 9 , 1x10 10 or 1x1011 or more cells or propagules per ml of composition. As used herein, the term propagule means any part of a microorganism from which a new and/or mature organism can develop, including but not limited to cells, conidia, cysts, spores (e.g., reproductive spores, endospores, and exospores), mycelium, buds, and seeds. them.

В заявленном изобретении дополнительно предложены продукты на основе микроорганизмов, которые представляют собой продукты, которые должны применяться на практике для достижения желаемого результата. Продукт на основе микроорганизмов может представлять собой просто композициюThe claimed invention further provides products based on microorganisms, which are products that must be applied in practice to achieve the desired result. The microbial product may simply be a composition

- 4 041808 на основе микроорганизмов, собранную в процессе культивирования микроорганизмов. Альтернативно, продукт на основе микроорганизмов может содержать дополнительные ингредиенты, которые были добавлены. Указанные дополнительные ингредиенты могут включать, например, стабилизаторы, буферы, подходящие носители, такие как вода, растворы солей или любой другой подходящий носитель, добавленные питательные вещества для поддержки дальнейшей жизнедеятельности микроорганизмов, усилители роста, не являющиеся питательными веществами, такие как гормоны растений, и/или агенты, которые облегчают отслеживание микроорганизмов и/или композиции в среде, в которой они применяются. Продукт на основе микроорганизмов может также содержать смеси композиций на основе микроорганизмов. Продукт на основе микроорганизмов может также содержать один или несколько компонентов композиции на основе микроорганизмов, которые были обработаны каким-либо образом, таким как фильтрация, центрифугирование, лизирование, сушка, очистка и т.п., но не ограничиваясь ими.- 4 041808 on the basis of microorganisms, collected in the process of cultivation of microorganisms. Alternatively, the microorganism-based product may contain additional ingredients that have been added. Said additional ingredients may include, for example, stabilizers, buffers, suitable carriers such as water, saline solutions or any other suitable carrier, added nutrients to support the continued viability of microorganisms, non-nutrient growth enhancers such as plant hormones, and /or agents that facilitate the tracking of microorganisms and/or compositions in the environment in which they are used. The microbial product may also contain mixtures of microbial compositions. The microorganism-based product may also contain one or more microorganism-based composition components that have been processed in some way, such as, but not limited to, filtration, centrifugation, lysis, drying, purification, and the like.

Используемый в данном документе термин собранный относится к удалению части или всей композиции на основе микроорганизмов из емкости для выращивания.As used herein, the term harvested refers to the removal of part or all of the microbial composition from the growth vessel.

В некоторых вариантах осуществления микроорганизмы, используемые в соответствии с заявленным изобретением, являются сверхпродуцентами ПАВ. Например, штамм может продуцировать по меньшей мере 0,1-10 г/л, например 0,5-1 г/л ПАВ. Например, бактерии продуцируют по меньшей мере 10%, 25%, 50%, 100%, в 2 раза, 5 раз, 7,5 раз, 10 раз, 12 раз, 15 раз или больше по сравнению с другими штаммами микроорганизмов для добычи нефти. Конкретно, Bacillus subtilis ATCC 39307 используется в настоящем документе в качестве эталонного штамма.In some embodiments, the implementation of the microorganisms used in accordance with the claimed invention, are superproducers of surfactants. For example, the strain may produce at least 0.1-10 g/l, such as 0.5-1 g/l of surfactant. For example, bacteria produce at least 10%, 25%, 50%, 100%, 2 times, 5 times, 7.5 times, 10 times, 12 times, 15 times or more compared to other strains of microorganisms for oil production . Specifically, Bacillus subtilis ATCC 39307 is used herein as a reference strain.

Используемый в данном документе термин изолированная или очищенная молекула нуклеиновой кислоты, полинуклеотид, полипептид, белок или органическое соединение, такое как малая молекула (например, те, которые описаны ниже), по существу, не содержит других соединений, таких как клеточный материал, с которым она связана в природном состоянии. Термин изолированный по отношению к штамму микроорганизма означает, что штамм изолирован из среды, в которой он существует в природном состоянии. Таким образом, выделенный штамм может существовать в виде, например, биологически чистой культуры или в виде спор (или других форм штамма) в сочетании с носителем. Очищенный или выделенный полинуклеотид (рибонуклеиновая кислота (РНК) или дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)) не содержит генов или последовательностей, которые фланкируют его в своем естественном состоянии. Очищенный или выделенный полипептид не содержит аминокислот или последовательностей, которые его фланкируют в своем естественном состоянии.As used herein, the term isolated or purified nucleic acid molecule, polynucleotide, polypeptide, protein, or organic compound such as a small molecule (such as those described below) is substantially free of other compounds, such as cellular material, with which it is bound in a natural state. The term isolated in relation to a strain of a microorganism means that the strain is isolated from the environment in which it exists in its natural state. Thus, the isolated strain may exist as, for example, a biologically pure culture or as spores (or other forms of the strain) in combination with a carrier. A purified or isolated polynucleotide (ribonucleic acid (RNA) or deoxyribonucleic acid (DNA)) does not contain genes or sequences that flank it in its natural state. A purified or isolated polypeptide does not contain amino acids or sequences that flank it in its natural state.

В определенных вариантах осуществления очищенные соединения составляют по меньшей мере 60 мас.% (сухой вес) представляющего интерес соединения. Предпочтительно препарат составляет по меньшей мере 75 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 90 мас.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 99 мас.% представляющего интерес соединения. Например, очищенное соединение представляет собой соединение, которое составляет по меньшей мере 90 мас.%, 91 мас.%, 92 мас.%, 93 мас.%, 94 мас.%, 95 мас.%, 98 мас.%, 99 мас.% или 100 мас.% желаемого соединения по массе. Чистота измеряется любым подходящим стандартным методом, например колоночной хроматографией, тонкослойной хроматографией или высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ).In certain embodiments, the purified compounds comprise at least 60 wt.% (dry weight) of the compound of interest. Preferably, the drug comprises at least 75% by weight, more preferably at least 90% by weight, and most preferably at least 99% by weight of the compound of interest. For example, a purified compound is a compound that is at least 90 wt.%, 91 wt.%, 92 wt.%, 93 wt.%, 94 wt.%, 95 wt.%, 98 wt.%, 99 wt. .% or 100 wt.% of the desired compound by weight. Purity is measured by any suitable standard method, such as column chromatography, thin layer chromatography, or high performance liquid chromatography (HPLC).

Термин метаболит относится к любому веществу, продуцируемому в метаболизме, или веществу, необходимому для участия в определенном метаболическом процессе. Метаболит может представлять собой органическое соединение, которое является исходным веществом (например, глюкоза), промежуточным соединением (например, ацетил-КоА) или конечным продуктом (например, н-бутанол) метаболизма. Примеры метаболитов могут включать ферменты, токсины, кислоты, растворители, спирты, белки, углеводы, витамины, минеральные вещества, микроэлементы, аминокислоты, полимеры и ПАВ, но не ограничиваются ими.The term metabolite refers to any substance produced in metabolism, or a substance required to participate in a particular metabolic process. The metabolite can be an organic compound that is a starting material (eg glucose), an intermediate (eg acetyl-CoA) or an end product (eg n-butanol) of metabolism. Examples of metabolites may include, but are not limited to, enzymes, toxins, acids, solvents, alcohols, proteins, carbohydrates, vitamins, minerals, trace elements, amino acids, polymers, and surfactants.

Под модуляцией подразумевается изменение (увеличение или уменьшение). Такие изменения обнаруживаются известными в уровне техники стандартными способами, такими как описанные в данном документе.Modulation refers to change (increase or decrease). Such changes are detected by standard methods known in the art, such as those described herein.

Представленные в данном документе диапазоны считаются условным обозначением для всех значений в указанном диапазоне. Например, под диапазоном от 1 до 50 понимают любое значение, комбинацию значений или поддиапазон из группы, включающей 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 или 50, а также все промежуточные десятичные значения между вышеупомянутыми целыми числами, такие как, например, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8 и 1,9. Что касается поддиапазонов, специально предусмотрены охваченные поддиапазоны, которые находятся в пределах любой конечной точки диапазона. Например, охваченный поддиапазон примерного диапазона от 1 до 50 может содержать от 1 до 10, от 1 до 20, от 1 до 30 и от 1 до 40 в одном направлении или от 50 до 40, от 50 до 30, от 50 до 20 и от 50 до 10 в другом направлении.The ranges presented in this document are considered to be a shorthand for all values in the specified range. For example, a range of 1 to 50 is any value, combination of values, or subrange from the group consisting of 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 or 50, as well as all intermediate decimal values between the above integers, such as, for example, 1.1, 1.2, 1.3, 1, 4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8 and 1.9. With respect to subranges, covered subranges are specifically provided that are within any endpoint of the range. For example, a covered subrange of the exemplary range 1 to 50 may include 1 to 10, 1 to 20, 1 to 30, and 1 to 40 in one direction, or 50 to 40, 50 to 30, 50 to 20, and 50 to 10 in the other direction.

Под термином уменьшает подразумевают отрицательное изменение, составляющее по меньшей мере 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75% или 100%.The term reduces means a negative change of at least 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75% or 100%.

Под термином референтный подразумевают стандартное или контрольное условие.The term reference refers to a standard or control condition.

Термин солеустойчивый означает, что штамм микроорганизма способен расти в концентрацииThe term salt-tolerant means that the microorganism strain is capable of growing at a concentration

- 5 041808 хлорида натрия 15% или более. В конкретном варианте осуществления солеустойчивый относится к способности расти при 150 г/л NaCl или более.- 5 041808 sodium chloride 15% or more. In a specific embodiment, salt tolerant refers to the ability to grow at 150 g/l NaCl or more.

Используемый в данном документе термин биопленка представляет собой сложный агрегат микроорганизмов, таких как бактерии, в котором клетки склеены друг с другом. Клетки в биопленках физиологически отличаются от планктонных клеток одного и того же организма, которые представляют собой отдельные клетки, которые могут плавать на поверхности или плавать в толще в жидкой культуральной среде.As used herein, the term biofilm is a complex aggregate of microorganisms, such as bacteria, in which cells are adhered to each other. Cells in biofilms are physiologically different from planktonic cells of the same organism, which are single cells that can float on the surface or float in the depth in a liquid culture medium.

Используемый в данном документе термин ПАВ относится к соединению, которое снижает поверхностное натяжение (или межфазное натяжение) между двумя жидкостями или между жидкостью и твердым веществом. ПАВ действуют как детергенты, смачивающие агенты, эмульгаторы, пенообразователи и/или диспергаторы. ПАВ, продуцируемый микроорганизмами, называют био-ПАВ.As used herein, the term surfactant refers to a compound that reduces surface tension (or interfacial tension) between two liquids or between a liquid and a solid. Surfactants act as detergents, wetting agents, emulsifiers, foaming agents and/or dispersants. A surfactant produced by microorganisms is called a bio-surfactant.

Используемый в данном документе термин добыча нефти относится к любым и всем операциям, связанным с добычей углеводородов, таких как сырая нефть или природный газ, из пласта, его последующей переработкой и использованием потребителями. Добыча нефти может включать бурение, откачку, добычу, перекачивание, обработку, переработку, транспортировку и хранение углеводородов, но не ограничивается ими.As used herein, the term oil production refers to any and all operations associated with the extraction of hydrocarbons, such as crude oil or natural gas, from a reservoir, its subsequent processing and use by consumers. Oil production may include, but is not limited to drilling, pumping, production, pumping, processing, processing, transporting and storing hydrocarbons.

Термин нефтедобывающий участок относится к любой среде или структуре, будь они природного или техногенного происхождения, в которых происходит один или несколько процессов добычи углеводородов, нефти и/или природного газа, включая подземные пласты нефти, нефтегазосодержащие пласты, скважины и стволы скважин, но не ограничиваясь ими.The term oil producing site refers to any environment or structure, whether natural or man-made, in which one or more hydrocarbon, oil and/or natural gas production processes take place, including, but not limited to, subterranean oil reservoirs, oil and gas reservoirs, wells and wellbores. them.

Используемый в данном документе термин осаждения относится к накоплениям, образованным, например, отложениями осажденных минеральных солей, которые могут возникнуть в результате, например, изменения в давлении, составе и/или температуре сырой нефти. Осаждения могут быть результатом осадков, например, сульфата бария, карбоната кальция, сульфата стронция, сульфата кальция, хлорида натрия, диоксида кремния, сульфида железа, оксидов железа, карбоната железа, силикатов, фосфатов и оксидов или любым из ряда соединений, которые являются нерастворимыми или слаборастворимы в воде.As used herein, the term precipitation refers to accumulations formed, for example, by deposits of precipitated mineral salts, which may result from, for example, changes in the pressure, composition and/or temperature of crude oil. Precipitation may result from precipitation, for example, barium sulfate, calcium carbonate, strontium sulfate, calcium sulfate, sodium chloride, silica, iron sulfide, iron oxides, iron carbonate, silicates, phosphates and oxides, or any of a number of compounds that are insoluble or slightly soluble in water.

Используемый в данном документе термин улучшение добычи нефти включает повышение добычи нефти и углеводородов, а также означает увеличение количества добытых углеводородов и/или увеличение скорости, с которой их добывают, например, путем стимулирования потока нефти из скважины.As used herein, the term improving oil production includes increasing the production of oil and hydrocarbons, and also means increasing the amount of hydrocarbons produced and/or increasing the rate at which they are produced, for example, by stimulating the flow of oil from the well.

Переходный термин содержащий, который является синонимом слова включающий или вмещающий, является включающим или открытым, и не исключает дополнительных неучтенных элементов или стадий способа. Напротив, переходная фраза состоящий из исключает любой элемент, стадию или ингредиент, не указанные в формуле изобретения. Переходная фраза состоящий по существу из ограничивает объем формулы изобретения указанными материалами или стадиями и теми, которые не оказывают существенного влияния на основную и новую характеристику(и) заявленного изобретения.The transitional term containing, which is synonymous with comprising or containing, is inclusive or open, and does not exclude additional omitted elements or method steps. In contrast, the transition phrase consisting of excludes any element, step, or ingredient not listed in the claims. The transitive phrase consisting essentially of limits the scope of the claims to the materials or steps indicated and those that do not materially affect the essential and novel feature(s) of the claimed invention.

Если специально не указано или не очевидно из контекста, используемый в данном документе термин или понимается как включающий. Если специально не указано или не очевидно из контекста, используемые в данном документе термины в единственном числе также подразумевают и множественное число.Unless specifically stated or obvious from the context, the term or used in this document is understood to be inclusive. Unless specifically stated or obvious from the context, the terms used in this document in the singular also include the plural.

Если специально не указано или не очевидно из контекста, используемый в данном документе термин примерно понимают, как находящийся в диапазоне нормальных допусков в данной области техники, например, в пределах 2 стандартных отклонений от среднего значения. Термин примерно можно понимать, как находящийся в пределах 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% или 0,01% от указанного значения.Unless specifically indicated or obvious from the context, the term used herein is roughly understood to be within the range of normal tolerances in the art, for example, within 2 standard deviations of the mean. The term can roughly be understood as being within 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5%, 0.1%, 0 .05% or 0.01% of the specified value.

Изложение перечня химических групп в любом определении переменной в данном документе включает определения этой переменной как любой отдельной группы или комбинации указанных в перечне групп. Изложение варианта осуществления для переменной или аспекта в данном документе включает этот вариант осуществления в качестве любого отдельного варианта осуществления или в сочетании с любыми другими вариантами осуществления или их частями.The statement of a list of chemical groups in any definition of a variable herein includes definitions of that variable as any single group or combination of the groups specified in the list. The statement of an embodiment for a variable or aspect herein includes that embodiment as any single embodiment or in combination with any other embodiments or parts thereof.

Любые композиции или способы, представленные в настоящем документе, можно комбинировать с одной или несколькими любыми другими композициями и способами, представленными в настоящем документе.Any compositions or methods provided herein may be combined with one or more of any other compositions and methods provided herein.

Другие признаки и преимущества данного изобретения будут очевидны из последующего описания его предпочтительных вариантов осуществления и из формулы изобретения. Все ссылки, цитируемые в данном документе, включены в него посредством ссылки.Other features and advantages of the present invention will be apparent from the following description of its preferred embodiments and from the claims. All references cited in this document are incorporated herein by reference.

Побочные продукты жизнедеятельности микроорганизмов в соответствии с заявленным изобретением.By-products of vital activity of microorganisms in accordance with the claimed invention.

В предпочтительных вариантах осуществления композиция предназначена для улучшения и/или повышения добычи нефти из участка добычи нефти, причем композиция содержит один или более микроорганизмов и/или побочные продукты их жизнедеятельности. В конкретных вариантах осуществления микроорганизмы способны продуцировать один или несколько био-ПАВ и используются для этого.In preferred embodiments, the composition is intended to improve and/or increase oil production from an oil production site, wherein the composition contains one or more microorganisms and/or their by-products. In specific embodiments, the implementation of microorganisms are capable of producing one or more bio-surfactants and are used for this.

- 6 041808- 6 041808

Био-ПАВ представляют собой структурно разнообразную группу поверхностно-активных веществ, продуцируемых микроорганизмами. Био-ПАВ являются биоразлагаемыми и могут легко и дешево производиться с использованием выбранных организмов на возобновляемых субстратах. Большинство организмов, продуцирующих био-ПАВ, продуцируют био-ПАВ в ответ на присутствие источника углеводородов (например, масел, сахара, глицерина и т.д.) в ростовой среде. Другие компоненты среды, такие как концентрация железа, также могут значительно влиять на продукцию био-ПАВ.Bio-surfactants are a structurally diverse group of surfactants produced by microorganisms. Bio-surfactants are biodegradable and can be easily and cheaply produced using selected organisms on renewable substrates. Most bio-surfactant-producing organisms produce bio-surfactants in response to the presence of a hydrocarbon source (eg, oils, sugar, glycerol, etc.) in the growth medium. Other environmental components, such as iron concentration, can also significantly affect bio-surfactant production.

Все био-ПАВ являются амфифильными. Они состоят из двух частей: полярного (гидрофильного) фрагмента и неполярной (гидрофобной) группы. Благодаря своей амфифильной структуре био-ПАВ увеличивают площадь поверхности гидрофобных нерастворимых в воде веществ, увеличивают биодоступность таких веществ в воде и изменяют свойства поверхности бактериальных клеток.All bio-surfactants are amphiphilic. They consist of two parts: a polar (hydrophilic) fragment and a non-polar (hydrophobic) group. Due to their amphiphilic structure, bio-surfactants increase the surface area of hydrophobic water-insoluble substances, increase the bioavailability of such substances in water, and change the surface properties of bacterial cells.

Био-ПАВ накапливаются на границах раздела, тем самым уменьшая межфазное натяжение и приводя к образованию агрегированных мицеллярных структур в растворе. Способность био-ПАВ образовывать поры и дестабилизировать биологические мембраны позволяет использовать их в качестве антибактериальных, противогрибковых и гемолитических агентов. В сочетании с такими характеристиками как низкая токсичность и способность к биологическому разложению, био-ПАВ выгодны для использования в нефтегазовой промышленности для разных применений. Указанные применения включают повышение добычи сырой нефти, снижение вязкости нефти, удаление парафина из стержней, трубопроводов, хвостовиков и насосов, предотвращение коррозии нефтяного оборудования, жидкости для гидроразрыва, снижение концентрации H2S в добытой сырой нефти, а также очистка резервуаров, отводной линии и трубопроводов, но не ограничиваются ими.Bio-surfactants accumulate at interfaces, thereby reducing interfacial tension and leading to the formation of aggregated micellar structures in solution. The ability of bio-surfactants to form pores and destabilize biological membranes allows them to be used as antibacterial, antifungal and hemolytic agents. Combined with characteristics such as low toxicity and biodegradability, bio-surfactants are advantageous for use in the oil and gas industry for a variety of applications. These applications include improving crude oil production, reducing oil viscosity, removing wax from rods, pipelines, liners and pumps, preventing corrosion of petroleum equipment, fracturing fluids, reducing the concentration of H2S in produced crude oil, and cleaning tanks, flow lines and pipelines, but not limited to them.

Безопасные, эффективные био-ПАВ микроорганизмов снижают поверхностное и межфазное натяжение между молекулами жидкостей, твердых веществ и газов. Как обсуждалось в настоящем документе, указанная активность может быть очень выгодной в контексте добычи нефти.Safe, effective bio-surfactants of microorganisms reduce surface and interfacial tension between the molecules of liquids, solids and gases. As discussed herein, this activity can be very beneficial in the context of oil production.

Био-ПАВ, полученные в соответствии с заявленным изобретением, могут быть использованы для других целей, не связанных с добычей нефти, включая, например, очистку трубопроводов, реакторов и других механизмов или поверхностей.Bio-surfactants obtained in accordance with the claimed invention can be used for other purposes not related to oil production, including, for example, the cleaning of pipelines, reactors and other mechanisms or surfaces.

Био-ПАВ включают гликолипиды (GL) с низкой молекулярной массой, липопептиды (LP), флаволипиды (FL), фосфолипиды и полимеры с высокой молекулярной массой, такие как липопротеины, липополисахарид-белковые комплексы и комплексы полисахарид-белок-жирная кислота. Углеводородная цепь жирной кислоты действует как обычный липофильный фрагмент молекулы био-ПАВ, тогда как гидрофильная часть образована сложноэфирными или спиртовыми группами нейтральных липидов, карбоксилатной группой жирных кислот или аминокислот (или пептидов), органической кислотой в случае флаволипидов или углеводом в случае гликолипидов.Bio-surfactants include low molecular weight glycolipids (GL), lipopeptides (LP), flavolipids (FL), phospholipids, and high molecular weight polymers such as lipoproteins, lipopolysaccharide-protein complexes, and polysaccharide-protein-fatty acid complexes. The fatty acid hydrocarbon chain acts as a normal lipophilic fragment of the bio-surfactant molecule, while the hydrophilic portion is formed by the ester or alcohol groups of neutral lipids, the carboxylate group of fatty acids or amino acids (or peptides), an organic acid in the case of flavolipids, or a carbohydrate in the case of glycolipids.

В одном варианте осуществления микробные био-ПАВ согласно настоящему изобретению включают гликолипиды, такие как рамнолипиды (RLP), софоролипиды (SLP), трегалозные липиды или липиды маннозилеритрита (MEL).In one embodiment, the microbial bio-surfactants of the present invention include glycolipids such as rhamnolipids (RLP), sophorolipids (SLP), trehalose lipids, or mannosylerythritol (MEL) lipids.

В одном варианте осуществления микробный био-ПАВ является липопептидом, таким как, например, сурфактин или итурин А.In one embodiment, the microbial bio-surfactant is a lipopeptide such as, for example, surfactin or iturin A.

Био-ПАВ микроорганизмов вырабатываются различными микроорганизмами, такими как бактерии, грибы и дрожжи. Илюстративные микроорганизмы, продуцирующие био-ПАВ, включают виды Pseudomonas (P. aeruginosa, P. putida, P. florescens, P. fragi, P. syringae); Pseudozyma (P. aphidis); Flavobacterium spp.; Pichia spp. (P. anomala, P. lynferdii, P. guilliermondii, P. sydowiorum), Bacillus spp. (B. subtilis, B. amyloliquefaciens, B. pumillus, B. cereus, B. licheniformis); Wickerhamomyces spp. (W. anomalus), Starmerella spp. (S. bombicold), Candida spp. (C. albicans, C. rugosa, C. tropicalis, C. lipolytica, C. torulopsis); Rhodococcus spp.; Arthrobacter spp.; Campylobacter spp.; Cornybacterium spp. и так далее. Био-ПАВ могут быть получены известными в данной области техники способами ферментации.Bio-surfactant microorganisms are produced by various microorganisms such as bacteria, fungi and yeasts. Exemplary bio-surfactant producing microorganisms include Pseudomonas species (P. aeruginosa, P. putida, P. florescens, P. fragi, P. syringae); Pseudozyma (P. aphidis); Flavobacterium spp.; Pichia spp. (P. anomala, P. lynferdii, P. guilliermondii, P. sydowiorum), Bacillus spp. (B. subtilis, B. amyloliquefaciens, B. pumillus, B. cereus, B. licheniformis); Wickerhamomyces spp. (W. anomalus), Starmerella spp. (S. bombicold), Candida spp. (C. albicans, C. rugosa, C. tropicalis, C. lipolytica, C. torulopsis); Rhodococcus spp.; Arthrobacter spp.; Campylobacter spp.; Cornybacterium spp. and so on. Bio-surfactants can be produced by fermentation methods known in the art.

Культивирование микроорганизмов в соответствии с заявленным изобретением.Cultivation of microorganisms in accordance with the claimed invention.

В заявленном изобретении используют способы культивирования микроорганизмов и продуцирования микробных метаболитов и/или других побочных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Настоящее изобретение дополнительно использует процессы культивирования, которые подходят для культивирования микроорганизмов и получения метаболитов микроорганизмов в желаемом масштабе. Системы культивирования микроорганизмов обычно используют глубинное культивирование культур; тем не менее, поверхностные культуры и гибридные системы также могут быть использованы. Используемый в данном документе термин культивирование относится к выращиванию клеток в контролируемых условиях. Культивирование может быть аэробным или анаэробным.The claimed invention uses methods for cultivating microorganisms and producing microbial metabolites and/or other by-products of vital activity of microorganisms. The present invention further utilizes culture processes that are suitable for culturing microorganisms and obtaining microbial metabolites at the desired scale. Microorganism culture systems typically use submerged cultures; however, surface cultures and hybrid systems can also be used. As used herein, the term culture refers to growing cells under controlled conditions. Cultivation may be aerobic or anaerobic.

В одном варианте осуществления в настоящем изобретении предложены материалы и методы для производства биомассы (например, жизнеспособного клеточного материала), внеклеточных метаболитов (например, небольших молекул и выделенных белков), остаточных питательных веществ и/или внутриклеточных компонентов (например, ферментов и других белков).In one embodiment, the present invention provides materials and methods for producing biomass (e.g., viable cellular material), extracellular metabolites (e.g., small molecules and isolated proteins), residual nutrients, and/or intracellular components (e.g., enzymes and other proteins) .

Емкость для выращивания микроорганизмов, используемая в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой любой ферментер или реактор для культивирования для промышленного использования. В одном варианте осуществления емкость может иметь функциональные элементыThe microorganism growth vessel used in accordance with the present invention may be any fermenter or culture reactor for industrial use. In one embodiment, the container may have functional elements

- 7 041808 управления/датчики или может быть связана с функциональными элементами управления/датчиками для измерения важных факторов в процессе культивирования, таких как рН, кислород, давление, температура, мощность на валу мешалки, влажность, вязкость и/или плотность микроорганизмов и/или концентрация метаболитов.- 7 041808 controls/sensors or can be linked to functional controls/sensors to measure important factors in the cultivation process such as pH, oxygen, pressure, temperature, agitator power, humidity, viscosity and/or density of microorganisms and/or concentration of metabolites.

В дополнительном варианте осуществления емкость также может быть способна контролировать рост микроорганизмов внутри емкости (например, измерение количества клеток и фаз роста). Альтернативно, суточный образец может быть взят из емкости и подвергнут подсчету методами, известными в данной области техники, такими как посев методом разведения. Посев методом разведения - это простой метод, используемый для подсчета количества бактерий в образце. Указанным методом также можно рассчитать индекс, по которому можно сравнивать различные среды или методы обработки.In a further embodiment, the container may also be capable of monitoring the growth of microorganisms within the container (eg, measuring the number of cells and growth phases). Alternatively, a daily sample may be taken from the vessel and counted by methods known in the art, such as dilution inoculation. Dilution inoculation is a simple method used to count the number of bacteria in a sample. With this method, it is also possible to calculate an index by which different media or processing methods can be compared.

В одном варианте осуществления способ включает дополнение культивирования источником азота. Источником азота может быть, например, нитрат калия, нитрат аммония, сульфат аммония, фосфат аммония, аммиак, мочевина и/или хлорид аммония. Указанные источники азота могут использоваться независимо или в комбинации двух или более.In one embodiment, the method includes supplementing the culture with a source of nitrogen. The nitrogen source can be, for example, potassium nitrate, ammonium nitrate, ammonium sulfate, ammonium phosphate, ammonia, urea and/or ammonium chloride. These nitrogen sources may be used independently or in combination of two or more.

Способ культивирования может обеспечить оксигенацию растущей культуры. В одном варианте осуществления используется медленное движение воздуха для удаления воздуха с низким содержанием кислорода и введения насыщенного кислородом воздуха. Насыщенный кислородом воздух может быть окружающим воздухом, ежедневно пополняемым через механизмы, включающие в себя турбинные мешалки для механического перемешивания жидкости и распределители воздуха для подачи пузырьков газа в жидкость для растворения кислорода в жидкости.The culture method can provide oxygenation to the growing culture. In one embodiment, slow air movement is used to remove low oxygen air and introduce oxygenated air. The oxygenated air may be ambient air replenished daily through mechanisms including turbine agitators to mechanically agitate the liquid and air distributors to introduce gas bubbles into the liquid to dissolve oxygen into the liquid.

Способ может дополнительно включать дополнение культивирования источником углерода. Источником углерода обычно является углевод, такой как глюкоза, сахароза, лактоза, фруктоза, трегалоза, манноза, маннит и/или мальтоза; органические кислоты, такие как уксусная кислота, фумаровая кислота, лимонная кислота, пропионовая кислота, яблочная кислота, малоновая кислота и/или пировиноградная кислота; спирты, такие как этанол, пропанол, бутанол, пентанол, гексанол, изобутанол и/или глицерин; жиры и масла, такие как соевое масло, масло рисовых отрубей, оливковое масло, масло канолы, кокосовое масло, кукурузное масло, кунжутное масло и/или льняное масло. Указанные источники углерода могут использоваться независимо или в комбинации двух или более.The method may further include supplementing the culture with a carbon source. The carbon source is typically a carbohydrate such as glucose, sucrose, lactose, fructose, trehalose, mannose, mannitol and/or maltose; organic acids such as acetic acid, fumaric acid, citric acid, propionic acid, malic acid, malonic acid and/or pyruvic acid; alcohols such as ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, isobutanol and/or glycerin; fats and oils such as soybean oil, rice bran oil, olive oil, canola oil, coconut oil, corn oil, sesame oil and/or linseed oil. These carbon sources may be used independently or in combination of two or more.

В одном варианте осуществления факторы роста и микроэлементы для микроорганизмов включены в питательную среду. Это особенно предпочтительно при культивировании микроорганизмов, которые не способны вырабатывать все необходимые им витамины. Неорганические питательные вещества, включая микроэлементы, такие как железо, цинк, медь, марганец, молибден и/или кобальт, также могут быть включены в питательную среду. Кроме того, источники витаминов, незаменимых аминокислот и микроэлементов могут быть включены, например, в форме муки или муки крупного помола, таких как кукурузная мука, или в форме экстрактов, таких как дрожжевой экстракт, экстракт картофеля, экстракт говядины, экстракт соевых бобов, экстракт банановой кожуры и тому подобное или в очищенных формах. Аминокислоты, такие как, например, те, которые полезны для биосинтеза белков, также могут быть включены, например, L-аланин.In one embodiment, growth factors and micronutrients for microorganisms are included in the growth medium. This is particularly advantageous when cultivating microorganisms that are not capable of producing all the vitamins they need. Inorganic nutrients, including trace elements such as iron, zinc, copper, manganese, molybdenum and/or cobalt, may also be included in the nutrient medium. In addition, sources of vitamins, essential amino acids and trace elements may be included, for example, in the form of flour or meal, such as cornmeal, or in the form of extracts, such as yeast extract, potato extract, beef extract, soybean extract, banana peel and the like or in purified forms. Amino acids, such as, for example, those useful for protein biosynthesis, may also be included, such as L-alanine.

В одном варианте осуществления также могут быть включены неорганические соли. Пригодными неорганическими солями могут быть дигидрофосфат калия, гидрофосфат дикалия, гидрофосфат динатрия, сульфат магния, хлорид магния, сульфат железа, хлорид железа, сульфат марганца, хлорид марганца, сульфат цинка, хлорид свинца, сульфат меди, хлорид кальция, карбонат кальция и/или карбонат натрия. Указанные неорганические соли могут использоваться независимо или в комбинации двух или более.In one embodiment, inorganic salts may also be included. Suitable inorganic salts may be potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, magnesium sulfate, magnesium chloride, iron sulfate, iron chloride, manganese sulfate, manganese chloride, zinc sulfate, lead chloride, copper sulfate, calcium chloride, calcium carbonate and/or carbonate sodium. These inorganic salts may be used independently or in combination of two or more.

В некоторых вариантах осуществления способ культивирования может дополнительно включать добавление дополнительных кислот и/или противомикробных препаратов в жидкую питательную среду перед и/или во время процесса культивирования. Антимикробные агенты или антибиотики могут использоваться для защиты культуры от загрязнения. Кроме того, могут быть добавлены пеногасители для предотвращения образования и/или накопления пены, когда газ образуется во время культивирования.In some embodiments, the culture method may further include adding additional acids and/or antimicrobials to the liquid nutrient medium before and/or during the culture process. Antimicrobial agents or antibiotics may be used to protect the culture from contamination. In addition, defoamers can be added to prevent the formation and/or accumulation of foam when gas is generated during cultivation.

Значение рН смеси должно соответствовать интересующему микроорганизму. Буферы и регуляторы рН, такие как карбонаты и фосфаты, могут быть использованы для стабилизации рН примерно предпочтительного значения. Когда ионы металлов присутствуют в высоких концентрациях, может потребоваться использование хелатирующего агента в жидкой питательной среде.The pH value of the mixture should be appropriate for the microorganism of interest. Buffers and pH adjusters such as carbonates and phosphates can be used to stabilize the pH at about the preferred value. When metal ions are present in high concentrations, it may be necessary to use a chelating agent in the liquid nutrient medium.

Способ и оборудование для культивирования микроорганизмов и получения микробных побочных продуктов жизнедеятельности могут быть выполнены в периодическом, полунепрерывном или непрерывном процессах культивирования.The method and equipment for cultivating microorganisms and producing microbial by-products can be performed in batch, semi-continuous or continuous culture processes.

Микроорганизмы могут быть выращены в планктонной форме или в виде биопленки. В случае биопленки в емкости может быть субстрат, на котором можно выращивать микроорганизмы в состоянии биопленки. Система также может иметь, например, возможность применять стимулы (такие как механическое раздражение), которые стимулируют и/или улучшают характеристики роста биопленки.Microorganisms can be grown in planktonic form or as a biofilm. In the case of a biofilm, the vessel may contain a substrate on which the microorganisms can be grown in the biofilm state. The system may also have, for example, the ability to apply stimuli (such as mechanical stimulation) that stimulate and/or improve biofilm growth characteristics.

В одном варианте осуществления способ культивирования микроорганизмов осуществляют при температуре от примерно 5 до примерно 100°С, предпочтительно от 15 до 60°С, более предпочтительноIn one embodiment, the method for cultivating microorganisms is carried out at a temperature of from about 5 to about 100°C, preferably from 15 to 60°C, more preferably

- 8 041808 от 25 до 50°С. В дополнительном варианте осуществления культивирование может проводиться непрерывно при постоянной температуре. В другом варианте культивирование может подвергаться изменению температуры.- 8 041808 from 25 to 50°C. In an additional embodiment, the cultivation can be carried out continuously at a constant temperature. In another embodiment, the cultivation may be subjected to temperature changes.

В одном варианте осуществления оборудование, используемое в способе и процессе культивирования, является стерильным. Оборудование для культивирования, такое как реактор/екмкость, может быть отделено от стерилизационного устройства, например от автоклава, но подключено к нему. Оборудование для культивирования также может иметь стерилизационный блок, который стерилизует in situ перед началом инокуляции. Воздух можно стерилизовать способами, известными в данной области техники. Например, окружающий воздух может проходить по меньшей мере через один фильтр, прежде чем попадет в емкость. В других вариантах осуществления питательная среда может быть пастеризована или, необязательно, вообще не нагреваться, причем могут быть использованы низкая активность воды и низкий рН для борьбы с ростом бактерий.In one embodiment, the equipment used in the culture method and process is sterile. Culture equipment such as a reactor/vessel may be separate from, but connected to, a sterilization device such as an autoclave. The culture equipment may also have a sterilization unit that sterilizes in situ prior to inoculation. Air can be sterilized by methods known in the art. For example, ambient air may pass through at least one filter before entering the container. In other embodiments, the culture medium may be pasteurized or optionally not heated at all, and low water activity and low pH may be used to control bacterial growth.

Содержание биомассы в ферментационном бульоне может составлять, например, от 5 до 180 г/л или более. В одном варианте осуществления содержание твердых веществ в бульоне составляет от 10 до 150 г/л.The content of biomass in the fermentation broth may be, for example, from 5 to 180 g/l or more. In one embodiment, the solids content of the broth is between 10 and 150 g/l.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение дополнительно относится к способу получения метаболитов микроорганизмов, таких как этанол, молочная кислота, β-глюкан, белки, пептиды, промежуточные метаболиты, полиненасыщенные жирные кислоты и липиды. Содержание метаболита, полученного этим способом, может составлять, например, по меньшей мере 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% или 90%.In one embodiment, the present invention further relates to a method for producing microbial metabolites such as ethanol, lactic acid, β-glucan, proteins, peptides, intermediate metabolites, polyunsaturated fatty acids, and lipids. The content of the metabolite obtained by this method may be, for example, at least 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or 90%.

Побочный продукт жизнедеятельности микроорганизмов, продуцируемый микроорганизмами, представляемыми интерес, может удерживаться в микроорганизмах или секретироваться в жидкую питательную среду. В другом варианте осуществления способ получения побочного продукта жизнедеятельности микроорганизмов может дополнительно включать стадии концентрирования и очистки побочного продукта жизнедеятельности микроорганизмов, представляющего интерес.A microbial by-product produced by the microorganism of interest may be retained in the microorganism or secreted into the liquid nutrient medium. In another embodiment, the method for producing the microbial by-product may further comprise the steps of concentrating and purifying the microbial by-product of interest.

В дополнительном варианте осуществления жидкая питательная среда может содержать соединения, которые стабилизируют активность побочного продукта жизнедеятельности микроорганизмов.In a further embodiment, the liquid growth medium may contain compounds that stabilize the activity of the microbial by-product.

В одном варианте осуществления всю композицию для культивирования микроорганизмов удаляют по завершении культивирования (например, после достижения желаемой плотности клеток или плотности указанного метаболита в бульоне). В указанном периодическом режиме культивирования совершенно новая партия начинается после получения первой партии.In one embodiment, the entire microorganism culture composition is removed at the completion of the culture (eg, after reaching the desired cell density or broth density of the indicated metabolite). In said batch culture mode, a completely new batch is started after receiving the first batch.

В другом варианте осуществления только часть продукта ферментации удаляется единовременно. В этом варианте осуществления биомасса с жизнеспособными клетками остается в сосуде в качестве инокулянта для новой партии культивирования. Композиция, которая удаляется, может представлять собой бульон, не содержащий клеток, или содержать клетки. Таким образом, создают полунепрерывную систему.In another embodiment, only a portion of the fermentation product is removed at a time. In this embodiment, the viable cell biomass remains in the vessel as an inoculant for a new culture batch. The composition that is removed may be a cell-free broth or contain cells. Thus, a semi-continuous system is created.

Преимущественно способ не требует сложного оборудования или большого потребления энергии. Представляющие интерес микроорганизмы можно культивировать в малом или крупном масштабе на месте и использовать, даже все еще смешанными с питательной средой. Аналогичным образом, микробные метаболиты могут также продуцироваться в больших количествах в нужном месте.Advantageously, the method does not require complex equipment or high energy consumption. The microorganisms of interest can be cultured on a small or large scale in situ and used even while still mixed with the growth medium. Likewise, microbial metabolites can also be produced in large quantities in the right place.

Преимущественно продукты на основе микроорганизмов можно производить в удаленных местах. Средства для выращивания микроорганизмов могут работать вне сети с использованием, например, солнечной, ветровой и/или гидроэнергетики.Advantageously, microorganism-based products can be produced in remote locations. The means for growing microorganisms can be operated off-grid using, for example, solar, wind and/or hydropower.

Микроорганизмами, используемые в соответствии с системами и способами по настоящему изобретению, могут быть, например, бактерии, дрожжи и/или грибы. Эти микроорганизмы могут быть природными или генетически модифицированными микроорганизмами. Например, микроорганизмы могут быть трансформированы специфическими генами для проявления специфических характеристик. Микроорганизмы также могут быть мутантами желаемого штамма. Используемый в данном документе термин мутант означает штамм, генетический вариант или подтип эталонного микроорганизма, причем мутант имеет одну или несколько генетических вариаций (например, точечную мутацию, миссенс-мутацию, нонсенс-мутацию, делецию, дупликацию, мутацию со сдвигом рамки или экспансию повторов) по сравнению с эталонным микроорганизмом. Процедуры получения мутантов хорошо известны в области микробиологии. Например, УФ-мутагенез и нитрозогуанидин широко используются для этой цели.Microorganisms used in accordance with the systems and methods of the present invention may be, for example, bacteria, yeast and/or fungi. These microorganisms may be natural or genetically modified microorganisms. For example, microorganisms can be transformed with specific genes to display specific characteristics. The microorganisms can also be mutants of the desired strain. As used herein, the term mutant means a strain, genetic variant, or subtype of a reference microorganism, wherein the mutant has one or more genetic variations (e.g., point mutation, missense mutation, nonsense mutation, deletion, duplication, frameshift mutation, or repeat expansion) compared to a reference microorganism. Procedures for obtaining mutants are well known in the field of microbiology. For example, UV mutagenesis and nitrosoguanidine are widely used for this purpose.

В одном варианте осуществления микроорганизмы представляют собой бактерии, включая грамположительные и грамотрицательные бактерии. Бактерии могут быть бактериями, образующими эндоспоры или экзоспоры. Бактерии могут быть, например, Agrobacterium radiobacter, Alcanivora borkumensis, Azobacter (A. vinelandii, A. chroococcum), Azospirillum brasiliensis, Bacillus (например, В. subtilis, В. licheniformis, В. firmus, В. laterosporus, В. megaterium, В. amyloliquifaciens), Clostridium (C. butyricum, C. tyrobutyricum, C. acetobutyricum, Clostridium NIPER 7 и С beijerinckii), Lactobacillus fermentum, Norcardia sp., Pseudomonas (P. chlororaphis subsp. aureofaciens (Kluyver), P. aeruginosa), Rhizobium, Rhodospirillum rubrum. Sphingomonas paucimobilis, Ralstonia eulropha, Serratia marcescens и/или Tsukamurella sp.In one embodiment, the microorganisms are bacteria, including Gram-positive and Gram-negative bacteria. The bacteria may be endospore-forming or exospore-forming bacteria. The bacteria can be, for example, Agrobacterium radiobacter, Alcanivora borkumensis, Azobacter (A. vinelandii, A. chroococcum), Azospirillum brasiliensis, Bacillus (for example, B. subtilis, B. licheniformis, B. firmus, B. laterosporus, B. megaterium, B. amyloliquifaciens), Clostridium (C. butyricum, C. tyrobutyricum, C. acetobutyricum, Clostridium NIPER 7 and C beijerinckii), Lactobacillus fermentum, Norcardia sp., Pseudomonas (P. chlororaphis subsp. aureofaciens (Kluyver), P. aeruginosa) , Rhizobium, Rhodospirillum rubrum. Sphingomonas paucimobilis, Ralstonia eulropha, Serratia marcescens and/or Tsukamurella sp.

- 9 041808- 9 041808

В предпочтительных вариантах осуществления микроорганизм представляет собой штамм Bacillus, выбранный из видов В. subtilis, В. amyloliquefaciens и В. licheniformis. Еще более предпочтительно штамм Bacillus в форме спор.In preferred embodiments, the microorganism is a Bacillus strain selected from B. subtilis, B. amyloliquefaciens, and B. licheniformis. Even more preferably, the Bacillus strain is in the form of spores.

В определенных вариантах осуществления в настоящем изобретении используют штаммы Bacillus subtilis с повышенной продукцией био-ПАВ по сравнению с диким типом Bacillus subtilis, а также по сравнению с другими микроорганизмами, используемыми при добыче нефти. В определенных вариантах осуществления штаммы Bacillus subtilis увеличивают производство биополимерного растворителя и/или фермента. Такие Bacillus subtilis были названы членами серии В, включая B1, B2 и В3, но не ограничиваясь ими.In certain embodiments, the present invention uses strains of Bacillus subtilis with increased production of bio-surfactants compared to wild-type Bacillus subtilis, as well as compared to other microorganisms used in oil production. In certain embodiments, the Bacillus subtilis strains increase the production of the biopolymer solvent and/or enzyme. Such Bacillus subtilis have been referred to as members of the B series, including but not limited to B1, B2 and B3.

В одном варианте осуществления микроорганизм представляет собой В. subtilis var. locuses B1 или В2, которые являются эффективными продуцентами, например, сурфактина и других био-ПАВ, а также биополимеров. В данное описание включена международная публикация WO 2017/044953 А1 в качестве ссылки в той степени, в которой она соответствует раскрытию данной заявки.In one embodiment, the microorganism is B. subtilis var. locuses B1 or B2, which are efficient producers of, for example, surfactin and other bio-surfactants, as well as biopolymers. This description incorporates international publication WO 2017/044953 A1 by reference to the extent that it corresponds to the disclosure of this application.

Культура микроорганизма В. subtilis B1 была депонирована в Американской коллекции типовых культур (АТСС), 10801 Университетский бул., Манассас, Ва. 20110-2209 США. Депозиту присвоен депозитарный номер АТСС РТА-123459 депозитарием, и депозит был депонирован 30 августа 2016 г.A culture of the microorganism B. subtilis B1 has been deposited with the American Type Culture Collection (ATCC), 10801 University Boulevard, Manassas, Va. 20110-2209 USA. The deposit was assigned the depositary number АТСС РТА-123459 by the depository and the deposit was deposited on August 30, 2016.

Вегетативные клетки штамма Bacillus subtilis B1 являются палочками, которые имеют ширину от 0,7 до 0,9 мкм, длину от 1,6 до 3,3 мкм и находятся по отдельности. Он подвижен, грамположительный и продуцирует биополимеры на питательном агаре и картофельном агаре с декстрозой. Он также продуцирует эллипсоидальные споры централизованно или парацентрализованно в ненабухших спорангиях. Размер зрелых спор составляет 0,8 до 1,0 мкм в ширину и 1,6 до 1,9 мкм в длину. После 16 ч при 40°С на чашке с питательным агаром колонии на агаре имеют кремовый/бежевый цвет, рельефные, слизистые, круглые, сплошные, гладкие, блестящие и от 3,0 до 7,0 мм в диаметре. Он является факультативным аэробом с диапазоном температур роста от 25-55°С, с оптимальной температурой роста при 35°С. Он гидролизует крахмал, дает положительный результат в пробе Фогеса-Проскауера, может использовать цитрат и может расти при 15% NaCl.The vegetative cells of the Bacillus subtilis B1 strain are rods that are 0.7 to 0.9 µm wide, 1.6 to 3.3 µm long and are isolated. It is motile, Gram positive, and produces biopolymers on nutrient agar and potato dextrose agar. It also produces ellipsoidal spores centrally or paracentrally in non-swollen sporangia. Mature spores are 0.8 to 1.0 µm wide and 1.6 to 1.9 µm long. After 16 hours at 40° C. on a nutrient agar plate, colonies on agar are cream/beige, embossed, mucoid, round, solid, smooth, shiny, and 3.0 to 7.0 mm in diameter. It is a facultative aerobe with a growth temperature range of 25-55°C, with an optimum growth temperature at 35°C. It hydrolyses starch, is positive in the Voges-Proskauer test, can use citrate, and can grow at 15% NaCl.

В определенных вариантах осуществления штаммы Bacillus subtilis являются солеустойчивыми. Солеустойчивость может быть по отношению к любой одной или нескольким солям. Например, соль может быть одновалентной солью, такой как соль натрия или калия, например NaCl или KCl, или двухвалентной солью, такой как соль магния или кальция, например MgCl2 или CaCl2, или трехвалентной солью. Учитывая географическое положение участков, подлежащих обработке, в композиции или участке присутствуют соли цинка, железа, брома или лития. В предпочтительных вариантах осуществления бактерии, описанные в данном документе, являются толерантными к NaCl, а также другим вышеуказанным солям и, следовательно, широко используемые для добычи нефти.In certain embodiments, the Bacillus subtilis strains are salt tolerant. Salt tolerance can be with respect to any one or more salts. For example, the salt may be a monovalent salt such as a sodium or potassium salt, eg NaCl or KCl, or a divalent salt such as a magnesium or calcium salt, eg MgCl 2 or CaCl 2 , or a trivalent salt. Given the geographic location of the areas to be treated, salts of zinc, iron, bromine or lithium are present in the composition or area. In preferred embodiments, the bacteria described herein are tolerant of NaCl as well as the other salts mentioned above and are therefore widely used in oil recovery.

В некоторых вариантах осуществления штаммы Bacillus subtilis способны активно расти в условиях низкого содержания кислорода. В некоторых вариантах осуществления штамм Bacillus subtilis выращивают в микроаэрофильных и анаэробных условиях. В микроаэрофильных и/или анаэробных условиях в качестве акцептора электронов можно добавлять соли нитратов для поддержки анаэробного дыхания.In some embodiments, strains of Bacillus subtilis are capable of actively growing under low oxygen conditions. In some embodiments, the Bacillus subtilis strain is grown under microaerophilic and anaerobic conditions. Under microaerophilic and/or anaerobic conditions, nitrate salts can be added as an electron acceptor to support anaerobic respiration.

Штамм серии В Bacillus subtilis продуцирует больше био-ПАВ по сравнению с эталонными штаммами Bacillus subtilis. Кроме того, штаммы Bacillus subtilis выживают в условиях высокого содержания соли и анаэробных условиях лучше, чем другие известные штаммы. Штаммы также способны расти в анаэробных условиях. Штаммы Bacillus subtilis серии В также могут быть использованы для продуцирования ферментов, которые разрушают или метаболизируют нефть, или другие нефтепродукты.Bacillus subtilis series B strain produced more bio-surfactants compared to Bacillus subtilis reference strains. In addition, strains of Bacillus subtilis survive under high salt and anaerobic conditions better than other known strains. The strains are also able to grow under anaerobic conditions. Series B strains of Bacillus subtilis can also be used to produce enzymes that break down or metabolize oil or other petroleum products.

В одном варианте осуществления заявленные способы могут использовать продукты ферментации дрожжей или грибов. Виды дрожжей и грибов, пригодные для использования согласно настоящему изобретению, включают, например, Candida,In one embodiment, the claimed methods may use yeast or fungal fermentation products. Suitable yeast and fungal species for use in the present invention include, for example, Candida,

Saccharomyces (S. cerevisiae, S. boulardii sequela, S. torula), Issatchenkia, Kluyveromyces, Pichia, Wickerhamomyces (например, W. anomalus), Starmerella (например, S. bombicola), Rhodotorula (например, R. glutinous и R. graminus), Mycorrhiza, Mortierella, Phycomyces, Blakeslea, Thraustochytrium, Phythium, Entomophthora, Aureobasidium pullulans, Pseudozyma aphidis, Aspergillus и/или Rhizopus spp.Saccharomyces (S. cerevisiae, S. boulardii sequela, S. torula), Issatchenkia, Kluyveromyces, Pichia, Wickerhamomyces (e.g. W. anomalus), Starmerella (e.g. S. bombicola), Rhodotorula (e.g. R. glutinous and R. graminus), Mycorrhiza, Mortierella, Phycomyces, Blakeslea, Thraustochytrium, Phythium, Entomophthora, Aureobasidium pullulans, Pseudozyma aphidis, Aspergillus and/or Rhizopus spp.

В одном варианте осуществления дрожжи являются дрожжами-киллерами. Используемый в данном документе термин дрожжи-киллеры означает штамм дрожжей, характеризующийся секрецией токсических белков или гликопротеинов, против которого сам штамм является невосприимчивым. Экзотоксины, выделяемые дрожжами-киллерами, способны убивать другие штаммы дрожжей, грибов или бактерий. Например, микроорганизмы, с которыми можно бороться дрожжами-киллерами, включают Fusarium и другие нитчатые грибы. Такие дрожжи могут включать, Wickerhamomyces (например, W. anomalus), Pichia (например, P. anomala, P. guielliermondii, P. occidentalis, P. kudriavzevii), Hansenula, Saccharomyces, Hanseniaspora, (например, H. uvarum), Ustilago (например, U. maydis), Debaryomyces hansenii, Candida, Cryptococcus, Kluyveromyces, Torulopsis, Williopsis, Zygosaccharomyces (например, Z. bailii), и другие, но не ограничиваются ими.In one embodiment, the yeast is a killer yeast. As used herein, the term killer yeast refers to a strain of yeast characterized by the secretion of toxic proteins or glycoproteins against which the strain itself is immune. The exotoxins produced by killer yeast are capable of killing other strains of yeast, fungi, or bacteria. For example, microorganisms that can be controlled by killer yeast include Fusarium and other filamentous fungi. Such yeasts may include, Wickerhamomyces (e.g. W. anomalus), Pichia (e.g. P. anomala, P. guielliermondii, P. occidentalis, P. kudriavzevii), Hansenula, Saccharomyces, Hanseniaspora, (e.g. H. uvarum), Ustilago (eg, U. maydis), Debaryomyces hansenii, Candida, Cryptococcus, Kluyveromyces, Torulopsis, Williopsis, Zygosaccharomyces (eg, Z. bailii), and others, but are not limited to.

В одном варианте осуществления продукт ферментации дрожжей может быть получен путем куль- 10 041808 тивирования дрожжей, продуцирующих биохимические вещества, таких как, например, Pichia anomala (Wickerhamomyces anomalus). Wickerhamomyces anomalus часто ассоциируют с производством пищевых и зерновых продуктов, и он является эффективным продуцентом различных растворителей, ферментов, токсинов, а также гликолипидных био-ПАВ, таких как SLP. Ферментационный бульон после 7 дней культивирования при 25-30°С может содержать суспензию дрожжевых клеток и, например, 4 г/л или более гликолипидных био-ПАВ.In one embodiment, a yeast fermentation product can be obtained by culturing a biochemical producing yeast such as, for example, Pichia anomala (Wickerhamomyces anomalus). Wickerhamomyces anomalus is often associated with food and cereal production and is an efficient producer of various solvents, enzymes, toxins as well as glycolipid bio-surfactants such as SLP. The fermentation broth after 7 days of cultivation at 25-30°C may contain a suspension of yeast cells and, for example, 4 g/l or more glycolipid bio-surfactants.

В одном варианте осуществления продукт ферментации дрожжей также может быть получен путем культивирования дрожжей, продуцирующих био-ПАВ, Starmerella bombicola. Этот вид является эффективным продуцентом гликолипидов био-ПАВ, таких как SLP. Ферментационный бульон после 5 дней культивирования при 25°С может содержать суспензию дрожжевых клеток и, например, 150 г/л или более гликолипидных био-ПАВ.In one embodiment, a yeast fermentation product can also be obtained by culturing a bio-surfactant producing yeast, Starmerella bombicola. This species is an efficient producer of bio-surfactant glycolipids such as SLP. The fermentation broth after 5 days of cultivation at 25°C may contain a suspension of yeast cells and, for example, 150 g/l or more glycolipid bio-surfactants.

В одном варианте осуществления продукт дрожжевой ферментации может содержать ферментационный бульон, отделенный от дрожжевых клеток. В одном варианте осуществления био-ПАВ или другие побочные продукты жизнедеятельности в бульоне дополнительно отделяют от бульона и очищают.In one embodiment, the yeast fermentation product may contain a fermentation broth separated from the yeast cells. In one embodiment, the bio-surfactant or other by-products in the broth are further separated from the broth and purified.

Другие штаммы микроорганизмов, включая, например, другие штаммы грибов, способные накапливать значительные количества, например, гликолипидных или липопептидных био-ПАВ или других метаболитов, могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением. Другие метаболиты, применимые в соответствии с настоящим изобретением, включают маннопротеин, β-глюкан и другие вещества, которые обладают биоэмульгирующими свойствами и способствуют снижению поверхностного/межфазного натяжения.Other microorganism strains, including, for example, other fungal strains capable of accumulating significant amounts of, for example, glycolipid or lipopeptide bio-surfactants or other metabolites, can be used in accordance with the present invention. Other metabolites useful in accordance with the present invention include mannoprotein, β-glucan and other substances that have bioemulsifying properties and help reduce surface/interfacial tension.

Приготовление продуктов на основе микроорганизмов.Preparation of products based on microorganisms.

Одним из продуктов на основе микроорганизмов по настоящему изобретению является просто ферментационный бульон, содержащий микроорганизм и/или метаболиты микроорганизмов, продуцируемые микроорганизмом, и/или любые остаточные питательные вещества. Продукт ферментации может быть использован непосредственно без экстракции или очистки. При желании экстракция и очистка могут быть легко достигнуты с использованием стандартных методов или методик экстракции, известных специалистам в данной области.One of the microbial products of the present invention is simply a fermentation broth containing the microorganism and/or metabolites of the microorganism produced by the microorganism and/or any residual nutrients. The fermentation product can be used directly without extraction or purification. If desired, extraction and purification can be easily achieved using standard or extraction techniques known to those skilled in the art.

Микроорганизмы в продукте на основе микроорганизмов могут находиться в активной или неактивной форме. Продукты на основе микроорганизмов могут использоваться без дальнейшей стабилизации, консервации и хранения. Преимущественно прямое использование этих продуктов на основе микроорганизмов сохраняет высокую жизнеспособность микроорганизмов, уменьшает возможность загрязнения посторонними агентами и нежелательными микроорганизмами и поддерживает активность побочных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.The microorganisms in a microorganism-based product may be in active or inactive form. Products based on microorganisms can be used without further stabilization, conservation and storage. Advantageously, the direct use of these microbial-based products maintains high microbial viability, reduces the potential for contamination by foreign agents and unwanted micro-organisms, and maintains the activity of microbial by-products.

Микроорганизмы и/или бульон, полученный в результате роста микроорганизмов, могут быть удалены из емкости для выращивания и перенесены, например, через трубопровод для немедленного использования.The microorganisms and/or the broth resulting from the growth of the microorganisms can be removed from the growth vessel and transferred, for example, through a pipeline for immediate use.

Преимущественно в соответствии с заявленным изобретением продукт на основе микроорганизмов может содержать бульон, в котором были выращены микроорганизмы. Продукт может представлять собой, например, по меньшей мере 1 мас.%, 5 мас.%, 10 мас.%, 25 мас.%, 50 мас.%, 75 мас.% или 100 мас.% бульона. Количество биомассы в продукте может составлять, например, от 0 до 100 мас.%, включая все процентные значения в диапазоне между ними.Advantageously, according to the invention, the microbial product may contain a broth in which the microorganism has been grown. The product may be, for example, at least 1 wt.%, 5 wt.%, 10 wt.%, 25 wt.%, 50 wt.%, 75 wt.% or 100 wt.% broth. The amount of biomass in the product may be, for example, from 0 to 100 wt.%, including all percentages in the range between them.

В других вариантах осуществления композиция (микроорганизмы, бульон или микроорганизмы и бульон) может быть помещена в контейнеры соответствующего размера, принимая во внимание, например, предполагаемое использование, предполагаемый способ применения, размер ферментационной емкости и любой способ транспортировки от установки для выращивания микроорганизма до места использования. Таким образом, контейнеры, в которые помещена композиция на основе микроорганизмов, могут иметь объем, например, от 1 до 1000 галлонов или более. В определенных вариантах осуществления контейнеры имеют объем 2 галлона, 5 галлонов, 25 галлонов или больше.In other embodiments, the composition (microorganisms, broth, or microorganisms and broth) can be placed in containers of appropriate size, taking into account, for example, the intended use, the intended method of use, the size of the fermentation vessel, and any method of transportation from the installation for growing the microorganism to the place of use. . Thus, the containers in which the microbial composition is placed can have a volume of, for example, 1 to 1000 gallons or more. In certain embodiments, the containers have a volume of 2 gallons, 5 gallons, 25 gallons or more.

После получения композиции на основе микроорганизмов из емкости для выращивания можно добавлять дополнительные компоненты, когда полученный продукт помещают в контейнеры и/или доставляют по трубам (или иным образом транспортируют для использования). Добавками могут быть, например, буферы, носители, другие композиции на основе микроорганизмов, производимые в той же или другой установке, модификаторы вязкости, консерванты, питательные вещества для роста микроорганизмов, отслеживающие агенты, пестициды и другие ингредиенты, специфичные для предполагаемого использования.Once the microbial composition has been obtained from the growth vessel, additional components may be added when the resulting product is containerized and/or piped (or otherwise transported for use). Additives may be, for example, buffers, carriers, other microbial compositions produced in the same or different plant, viscosity modifiers, preservatives, microbial growth nutrients, tracers, pesticides, and other ingredients specific to the intended use.

Например, до 50 мас.% или более добавок могут быть добавлены по мере необходимости для конкретных применений, таких как, например, изменение уровней летучих органических соединений, увеличение проникновения смеси, уменьшение вязкости смеси, в качестве соединителей для нерастворимых растворителей в смеси и для обеспечения растворителей. Все добавки должны иметь температуру воспламенения более 100°F, предпочтительно более 150°F и более предпочтительно 195°F термокаталитического сгорания для достижения конечной температуры воспламенения продукта более 200°F.For example, up to 50 wt.% or more additives can be added as needed for specific applications, such as, for example, changing the levels of volatile organic compounds, increasing the penetration of the mixture, reducing the viscosity of the mixture, as connectors for insoluble solvents in the mixture, and to provide solvents. All additives must have a flash point greater than 100°F, preferably greater than 150°F, and more preferably 195°F of thermal catalytic combustion to achieve a final product ignition temperature of greater than 200°F.

- 11 041808- 11 041808

По желанию продукт может храниться до использования. Время хранения предпочтительно короткое. Так, время хранения может составлять менее 60 дней, 45 дней, 30 дней, 20 дней, 15 дней, 10 дней, 7 дней, 5 дней, 3 дней, 2 дней, 1 дня или 12 ч. В предпочтительном варианте осуществления, если в продукте присутствуют живые клетки, продукт хранят при прохладной температуре, такой как, например, менее 20, 15, 10 или 5°С. С другой стороны, композицию био-ПВА обычно можно хранить при температуре окружающей среды.If desired, the product can be stored until use. The storage time is preferably short. Thus, the storage time may be less than 60 days, 45 days, 30 days, 20 days, 15 days, 10 days, 7 days, 5 days, 3 days, 2 days, 1 day, or 12 hours. In a preferred embodiment, if live cells are present in the product, the product is stored at a cool temperature such as, for example, less than 20, 15, 10 or 5°C. On the other hand, the bio-PVA composition can usually be stored at ambient temperature.

Местное производство продуктов на основе микроорганизмов.Local production of products based on microorganisms.

В предпочтительных вариантах осуществления данного изобретения установка для выращивания микроорганизмов продуцирует новые микроорганизмы с высокой плотностью и/или побочные продукты жизнедеятельности микроорганизмов, представляющие интерес, в желаемом масштабе. Установка для выращивания микроорганизмов может быть расположена в месте применения или рядом с ним. Предприятие производит микробные композиции с высокой плотностью при периодическом, полунепрерывном или непрерывном культивировании.In preferred embodiments of the present invention, the microorganism growth facility produces novel, high-density micro-organisms and/or microbial by-products of interest at the desired scale. The microbial growth facility may be located at or near the application site. The facility produces high-density microbial compositions in batch, semi-continuous or continuous cultivation.

В заявленном изобретении используют процессы культивирования, которые варьируют от небольших (например, лабораторная установка) до крупных (например, промышленная установка) масштабов. Указанные процессы культивирования включают глубинное культивирование/ферментацию, твердофазную ферментацию (SSF) и их комбинацию, но не ограничиваются ими.The claimed invention utilizes culture processes that range from small scale (eg laboratory plant) to large scale (eg industrial plant). These culture processes include, but are not limited to, submerged culture/fermentation, solid phase fermentation (SSF), and combinations thereof.

Установки для выращивания микроорганизмов по настоящему изобретению производят новые композиции на основе микроорганизмов, содержащие сами микроорганизмы, метаболиты микроорганизмов и/или другие компоненты бульона, в котором выращиваются микроорганизмы. При желании композиции могут иметь высокую плотность вегетативных клеток или смесь вегетативных клеток, спор, мицелия, конидий или других пропагул микроорганизмов.The microbial growth apparatus of the present invention produces novel microorganism-based compositions containing the microorganism itself, metabolites of the microorganism and/or other components of the broth in which the microorganism is grown. If desired, the compositions may have a high density of vegetative cells or a mixture of vegetative cells, spores, mycelium, conidia, or other microbial propagules.

Преимущественно заявленные продукты на основе микроорганизмов могут быть адаптированы для использования в указанном месте. В одном варианте осуществления установка для выращивания микроорганизмов расположена на участке или вблизи него, где будут использоваться продукты на основе микроорганизмов. Например, средство для выращивания микроорганизмов может находиться менее чем в 300, 250, 200, 150, 100, 75, 50, 25, 15, 10, 5, 3 или 1 миле от места использования.Advantageously, the claimed microorganism-based products can be adapted for use in a given location. In one embodiment, the microbial growth facility is located at or near the site where the microbial products will be used. For example, the microorganism growth facility may be located less than 300, 250, 200, 150, 100, 75, 50, 25, 15, 10, 5, 3, or 1 mile from the point of use.

Поскольку продукт на основе микроорганизмов производится локально, на месте или вблизи места применения, не прибегая к процессам стабилизации микроорганизмов, консервации, хранения и транспортировки обычного получения микроорганизмов, может быть получена гораздо более высокая плотность живых микроорганизмов. Таким образом, для применения на месте требуется меньший объем продукта на основе микроорганизмов. Кроме того, это делает возможным применения микроорганизмов с более высокой плотностью, где это необходимо для достижения желаемой эффективности.Since the microorganism-based product is produced locally, at or near the site of use, without resorting to the processes of microorganism stabilization, preservation, storage and transportation of conventional microbial production, a much higher density of live microbes can be obtained. Thus, a smaller volume of microbial product is required for on-site application. In addition, it allows the use of microorganisms with a higher density, where necessary to achieve the desired efficiency.

Преимущественно, это позволяет использовать уменьшенный биореактор (например, меньший резервуар для ферментации и меньшие запасы исходного материала, питательных веществ, агентов для регулирования рН и пеногасителей, и т.д.), что делает систему эффективной и облегчает портативность продукта. Локальное получение продукта на основе микроорганизмов также способствует включению в продукт ростового бульона, таким образом, устраняя потребность в стабилизации клеток или отделения их от культурального бульона. Бульон может содержать агенты, образующиеся во время ферментации, которые особенно хорошо подходят для местного применения.Advantageously, this allows the use of a smaller bioreactor (eg, a smaller fermentation tank and smaller stocks of feedstock, nutrients, pH adjusters and defoamers, etc.), making the system efficient and facilitating product portability. Local preparation of the microbial product also facilitates incorporation of the growth broth into the product, thus eliminating the need for cell stabilization or separation from the culture broth. The broth may contain agents formed during fermentation which are particularly well suited for topical application.

Произведенные локально высокоплотные и устойчивые культуры микроорганизмов более эффективны в полевых условиях, чем те, которые подверглись стабилизации клеток или некоторое время находились в цепочке поставок. Продукты на основе микроорганизмов по настоящему изобретению особенно выгодны по сравнению с традиционными продуктами, в которых клетки, споры, мицелий, конидии или другие пропагулы микроорганизмов были отделены от метаболитов и питательных веществ, присутствующих в ферментационной питательной среде. Сокращение сроков транспортировки позволяет производить и доставлять новые партии микроорганизмов и/или их метаболитов в определенное время и в объеме, как этого требует местный спрос.Locally produced, high-density and resistant cultures of microorganisms are more effective in the field than those that have undergone cell stabilization or have been in the supply chain for some time. The microorganism-based products of the present invention are particularly advantageous over conventional products in which cells, spores, mycelium, conidia or other microbial propagules have been separated from the metabolites and nutrients present in the fermentation broth. Reduced transport times allow new batches of microorganisms and/or their metabolites to be produced and delivered at the right time and in the amount required by local demand.

Преимущественно указанные установки для выращивания микроорганизмов обеспечивают решение текущей проблемы, заключающейся в том, чтобы полагаться на крупных промышленных производителей, чье качество продукции страдает из-за задержек в процессе переработки, затруднений в цепочке поставок, неправильного хранения и других непредвиденных обстоятельств, которые препятствуют своевременной доставке и применению, например, жизнеспособного продукта с высоким содержанием клеток и связанных с ним бульона и метаболитов, в котором первоначально выращивались клетки.Predominantly, these microbial growth facilities provide a solution to the current problem of relying on large industrial manufacturers whose product quality suffers due to processing delays, supply chain bottlenecks, improper storage, and other contingencies that prevent on-time delivery. and using, for example, a viable cell-rich product and its associated broth and metabolites in which the cells were originally grown.

Установки для выращивания микроорганизмов обеспечивают универсальность производства за счет способности адаптировать продукты на основе микроорганизмов для улучшения синергии с географическими точками назначения. Преимущественно в предпочтительных вариантах осуществления системы по настоящему изобретению используют возможности природных микроорганизмов и их побочных продуктов их метаболизма для улучшения добычи нефти. Местные микроорганизмы могут быть идентифицированы на основании, например, солеустойчивости или способности расти при высоких температурах.Microbial growth facilities provide manufacturing versatility through the ability to tailor microbial products to improve synergy with geographic destinations. Advantageously, in preferred embodiments, the systems of the present invention utilize the capabilities of naturally occurring microorganisms and their by-products of their metabolism to improve oil recovery. Indigenous microorganisms can be identified based on, for example, salt tolerance or ability to grow at high temperatures.

Время культивирования для отдельных емкостей может составлять, например, от 1 до 7 дней или дольше. Продукт культивирования можно получать любым из множества способов.The culture time for individual containers can be, for example, 1 to 7 days or longer. The culture product can be obtained by any of a variety of methods.

- 12 041808- 12 041808

Местное производство и доставка в течение, например, 24 ч после ферментации приводит к чистым композициям с высокой плотностью клеток и существенно снижает стоимость доставки. Учитывая перспективы быстрого продвижения в разработке более эффективных и мощных микроорганизмов для инокуляции, потребители получат большую выгоду от этой способности быстро доставлять продукты на основе микроорганизмов.Local production and delivery within, for example, 24 hours after fermentation leads to pure compositions with high cell density and significantly reduces the cost of delivery. With the promise of rapidly advancing the development of more efficient and potent micro-organisms for inoculation, consumers will greatly benefit from this ability to rapidly deliver microbial-based products.

Методы повышения добычи нефти.Methods for increasing oil production.

В некоторых вариантах осуществления в настоящем изобретении предложены материалы и способы для улучшения добычи нефти путем обработки нефтедобывающего участка, например нефтеносного пласта или нефтяной скважины, микроорганизмами и/или побочными продуктами их жизнедеятельности. В одном варианте осуществления настоящее изобретение может быть полезным для повышения добычи нефти из нефтяной скважины с помощью, например, стимуляции потока нефти из скважины во время растворения осаждений внутри пласта.In some embodiments, the present invention provides materials and methods for improving oil recovery by treating an oil producing site, such as an oil reservoir or oil well, with microorganisms and/or their by-products. In one embodiment, the present invention may be useful for increasing oil production from an oil well by, for example, stimulating the flow of oil from the well while sediments are being dissolved within the formation.

Используемый в данном документе термин применение композиции или продукта относится к контакту с мишенью или участком, так что композиция или продукт могут оказывать влияние на эту мишень или участок. Эффект может быть обусловлен, например, ростом микроорганизмов и/или действием био-ПАВ или другого побочного продукта жизнедеятельности. Например, композиции или продукты на основе микроорганизмов могут вводиться в нефтяные скважины и/или трубопроводы, обсадную колонну, в межтрубное пространство между трубопроводом и обсадной колонной, насосы, резервуары и т.д., связанные с нефтедобывающими участками и нефтеносными пластами.As used herein, the term application of a composition or product refers to contact with a target or site such that the composition or product can affect that target or site. The effect may be due, for example, to the growth of microorganisms and/or the action of a bio-surfactant or other by-product of vital activity. For example, microorganism-based compositions or products may be introduced into oil wells and/or pipelines, casing, annulus between pipeline and casing, pumps, reservoirs, etc. associated with oil producing areas and oil reservoirs.

В одном варианте осуществления в настоящем изобретении предложен способ улучшения добычи нефти путем применения одного или нескольких микроорганизмов, способных продуцировать полезные побочные биохимические продукты, к нефтедобывающему участку, например, нефтеносному пласту и/или нефтяной скважине. Способ необязательно включает добавление питательных веществ и/или других агентов к участку. В предпочтительных вариантах осуществления микроорганизм представляет собой виды бактерий, продуцирующих био-ПАВ.In one embodiment, the present invention provides a method for improving oil recovery by applying one or more microorganisms capable of producing beneficial biochemical by-products to an oil producing area, such as an oil reservoir and/or an oil well. The method optionally includes adding nutrients and/or other agents to the site. In preferred embodiments, the microorganism is a bio-surfactant-producing bacterial species.

В некоторых вариантах осуществления микроорганизмы выбраны из штаммов Bacillus, включая штаммы Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis и Bacillus amyloliquefaciens, но не ограничиваясь ими. В предпочтительных вариантах осуществления бактерии представлены в виде спор.In some embodiments, the microorganisms are selected from Bacillus strains, including, but not limited to, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, and Bacillus amyloliquefaciens strains. In preferred embodiments, the bacteria are in the form of spores.

В одном варианте осуществления способ дополнительно включает добавление питательных веществ и/или усилителей роста стимуляции роста и развития микроорганизмов. Например, могут быть добавлены питательные вещества, такие как источники углерода, азота, магния, фосфора и белка. Также могут быть добавлены усилители роста, такие как L-аланин и марганец.In one embodiment, the method further comprises adding nutrients and/or growth enhancers to promote the growth and development of microorganisms. For example, nutrients such as sources of carbon, nitrogen, magnesium, phosphorus and protein can be added. Growth enhancers such as L-alanine and manganese may also be added.

Способ может также включать добавление продукта ферментации дрожжей, такого как ферментационный бульон, полученного в результате культивирования, например, Starmerella bombicola или Wickerhamomyces anomalus. В одном варианте осуществления дрожжи представляют собой дрожжи, продуцирующие био-ПАВ. В одном варианте осуществления ферментационный бульон содержит побочные продукты жизнедеятельности дрожжей, такие как, например, гликолипидные био-ПАВ и другие метаболиты.The method may also include the addition of a yeast fermentation product, such as a fermentation broth obtained from a culture of, for example, Starmerella bombicola or Wickerhamomyces anomalus. In one embodiment, the yeast is a bio-surfactant producing yeast. In one embodiment, the fermentation broth contains yeast by-products such as, for example, glycolipid bio-surfactants and other metabolites.

В одном варианте осуществления дрожжевые клетки могут быть удалены из продукта ферментации дрожжей и применяется только бульон, содержащий био-ПАВ и другие метаболиты. В одном варианте осуществления продукт ферментации дрожжей содержит био-ПАВ, которые были отделены от ферментационного бульона и очищены.In one embodiment, the yeast cells can be removed from the yeast fermentation product and only the broth containing the bio-surfactant and other metabolites is used. In one embodiment, the yeast fermentation product contains bio-surfactants that have been separated from the fermentation broth and purified.

В некоторых вариантах осуществления продукты ферментации дрожжей по настоящему изобретению имеют преимущества перед, например, только био-ПАВ, включая одно или несколько из следующих: высокие концентрации маннопротеина как части внешней поверхности клеточной стенки дрожжей; присутствие β-глюкана в клеточных стенках дрожжей; и наличие био-ПАВ и других метаболитов (например, молочной кислоты, этанола, этилацетата и т.д.) в культуре.In some embodiments, the yeast fermentation products of the present invention have advantages over, for example, only bio-surfactants, including one or more of the following: high concentrations of mannoprotein as part of the outer surface of the yeast cell wall; the presence of β-glucan in yeast cell walls; and the presence of bio-surfactants and other metabolites (eg lactic acid, ethanol, ethyl acetate, etc.) in culture.

Способ также может включать применение микроорганизмов и/или побочных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов с одним или несколькими щелочными соединениями. Щелочное соединение может представлять собой, например, гидроксид аммония.The method may also include the use of microorganisms and/or microbial by-products with one or more alkaline compounds. The alkaline compound may be, for example, ammonium hydroxide.

В некоторых вариантах осуществления способ также может включать применение микроорганизмов и/или побочных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов с одним или несколькими полимерными соединениями. Полимерные соединения могут быть выбраны из биополимеров, таких как, например, гидрогели, полисахариды, ксантановая камедь, гуаровая камедь и полимеры целлюлозы.In some embodiments, the implementation of the method may also include the use of microorganisms and/or by-products of vital activity of microorganisms with one or more polymeric compounds. The polymeric compounds may be selected from biopolymers such as, for example, hydrogels, polysaccharides, xanthan gum, guar gum, and cellulose polymers.

В некоторых вариантах осуществления способ также может включать применение микроорганизмов и/или побочных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов с одним или несколькими небиологическими ПАВ. ПАВ могут быть, например, анионными, катионными, неионогенными или цвиттерионными.In some embodiments, the implementation of the method may also include the use of microorganisms and/or by-products of vital activity of microorganisms with one or more non-biological surfactants. Surfactants can be, for example, anionic, cationic, nonionic or zwitterionic.

В одном варианте осуществления микроорганизмы и/или побочные продукты жизнедеятельности микроорганизмов могут быть применены с одним или более хелатирующими агентами для снижения, например растворения, осаждений, которые накопились внутри нефтеносного пласта. Этими хелатирующими агентами могут быть, например, лимонная кислота, ЭДТА и/или цитрат натрия.In one embodiment, microorganisms and/or microbial by-products may be used with one or more chelating agents to reduce, for example, dissolve, deposits that have accumulated within the reservoir. These chelating agents may be, for example, citric acid, EDTA and/or sodium citrate.

- 13 041808- 13 041808

В некоторых вариантах осуществления продукты на основе микроорганизмов и способы по настоящему изобретению дополнительно могут быть использованы для удаления парафина, разжижения твердых асфальтенов и биоремедиации загрязненных углеводородами вод, почв и других участков.In some embodiments, the microbial products and methods of the present invention can additionally be used to remove wax, liquefy hard asphaltenes, and bioremediate hydrocarbon contaminated waters, soils, and other sites.

В одном варианте осуществления продукты на основе микроорганизмов применяются к рабочей скважине, включая окружающий пласт. В этом варианте осуществления продукт можно наливать или вводить в обсадную колонну (задние линии) скважины и обеспечивать возможность его смешивания с уже присутствующей жидкостью в скважине. Когда присутствует достаточное количество жидкости, композицию можно при желании циркулировать, например, с помощью насоса в течение 24-72 ч, предпочтительно 48-72 ч. Перед циркуляцией композиции можно дать опуститься, например, в течение 8-24 ч. Время опускания, время циркуляции и дозировка зависят от глубины и размера скважины. Базовая начальная доза может составлять 20 галлонов композиции и по меньшей мере приблизительно 5 галлонов композиции на скважину на периодической основе, например раз в две недели, ежемесячно, раз в два месяца, но не ограничиваясь этим.In one embodiment, microbial based products are applied to a production well, including the surrounding formation. In this embodiment, the product may be poured or introduced into the wellbore casing (backlines) and allowed to mix with the fluid already present in the wellbore. When sufficient liquid is present, the composition can optionally be circulated, for example by means of a pump, for 24-72 hours, preferably 48-72 hours. The composition can be allowed to sink before circulation, for example, for 8-24 hours circulation and dosage depend on the depth and size of the well. The base starting dose may be 20 gallons of composition and at least about 5 gallons of composition per well on an intermittent basis, eg, biweekly, monthly, bimonthly, but not limited to.

В одном варианте осуществления микроорганизмы могут расти и развиваться in situ и продуцировать био-ПАВ на нефтедобывающем участке. Следовательно, высокая концентрация био-ПАВ и микроорганизмов, продуцирующих био-ПАВ, на участке обработки (например, в нефтяной скважине) может быть достигнута легко и непрерывно.In one embodiment, the microorganisms can grow and develop in situ and produce bio-surfactants in the oilfield. Therefore, a high concentration of bio-surfactants and bio-surfactant-producing microorganisms at a treatment site (eg, an oil well) can be achieved easily and continuously.

В одном варианте осуществления желательно вводить композицию через отверстия в обсадной колонне в окружающий нефтеносный пласт. Композиция может нагнетаться в окружающий пласт под действием давления или, если композиции позволить опуститься на дно обсадной колонны, композиция может просочиться в пласт без дополнительного давления. Композиция проникает в пласт, растворяя закупорки в пласте, чтобы обеспечить более эффективную добычу нефти и газа.In one embodiment, it is desirable to introduce the composition through openings in the casing into the surrounding reservoir. The composition may be pressurized into the surrounding formation or, if the composition is allowed to sink to the bottom of the casing, the composition may infiltrate into the formation without additional pressure. The composition penetrates the formation, dissolving blockages in the formation to allow for more efficient oil and gas recovery.

В дополнительных вариантах осуществления композиция по настоящему изобретению может применяться непосредственно к оборудованию. Например, перед размещением стержней и обсадных колонн в газовых и/или нефтяных скважинах эти части могут быть опрысканы или пропитаны композицией. Части также могут быть погружены в резервуары, заполненные композицией.In additional embodiments, the implementation of the composition of the present invention can be applied directly to the equipment. For example, prior to placing the rods and casing strings in gas and/or oil wells, these parts may be sprayed or impregnated with the composition. Parts may also be immersed in tanks filled with the composition.

Композицию можно вводить с помощью нагнетательных насосов в газовые или нефтяные скважины на шельфе для повышения добычи нефти. Для обработки трубопровода от 1-500 галлонов до 1000 баррелей, например, 10000 баррелей или более композиции можно применить к композиции со скоростью введения, например, от 1 до 20 галлонов в минуту или от 1 до 20 баррелей в минуту.The composition can be injected using injection pumps into offshore gas or oil wells to increase oil production. For pipeline treatment from 1-500 gallons to 1000 bbl, for example, 10,000 bbl or more of the composition can be applied to the composition at an injection rate of, for example, 1 to 20 gpm or 1 to 20 bpm.

Заявленная обработка может быть эффективной в ряде различных геологических пластов. Например, заявленное изобретение может быть полезно в пластах так глубоко, как примерно 7000 футов или глубже, и таких поверхностных, как примерно 1500 футов или меньше. Кроме того, изобретение может быть полезным в пластах, имеющих диапазон пористости и/или проницаемости, например, от примерно 0,1% до примерно 20% или более. Изобретение также может быть полезным в пластах, имеющих широкий диапазон температур, рН и солености.The claimed treatment may be effective in a number of different geological formations. For example, the claimed invention may be useful in formations as deep as about 7000 feet or deeper and as shallow as about 1500 feet or less. In addition, the invention may be useful in formations having a range of porosity and/or permeability, for example, from about 0.1% to about 20% or more. The invention may also be useful in formations having a wide range of temperatures, pH and salinity.

В одном варианте осуществления повышение добычи нефти достигают за счет селективного закупоривания, в котором поток жидкости через пласт сдвинут из зон высокой проницаемости пласта к зонам умеренной или низкой проницаемости. Эффективность вытеснения может быть увеличена, например, введением с силой воды, чтобы пройти через ранее обойденные нефтяные зоны пласта. Изменения в структуре потока могут быть достигнуты за счет увеличения клеточной массы микроорганизмов внутри пласта, например, путем введения микроорганизмов вместе с питательными веществами. Введенные питательные вещества и микроорганизмы, предпочтительно текут в зоны высокой проницаемости пласта и в результате роста клеток, биомасса селективно закупоривает указанные зоны в большей степени, чем зоны с умеренной или низкой проницаемостью. В одном варианте осуществления, микроорганизмы вводят в споровой форме, и они развиваются, будучи внутри пласта.In one embodiment, enhanced oil recovery is achieved by selective plugging, in which fluid flow through the formation is shifted from zones of high permeability of the formation to zones of moderate or low permeability. Drive efficiency can be increased, for example, by injecting water with force to pass through previously bypassed oil zones of the formation. Changes in the flow pattern can be achieved by increasing the microbial cell mass within the formation, for example by injecting the microorganism along with nutrients. Introduced nutrients and microorganisms preferentially flow into high permeability zones of the formation and as a result of cell growth, the biomass selectively plugs these zones to a greater extent than moderate or low permeability zones. In one embodiment, the microorganisms are introduced in spore form and they develop while inside the formation.

Способ повышения добычи нефти с помощью способа заводнения с применением щелочей, ПАВ и полимеров (АСП).A method for increasing oil production using a flooding method using alkalis, surfactants and polymers (ASP).

В одном варианте осуществления предложены способы для повышения добычи нефти, в которых продукт на основе микроорганизма согласно заявленному изобретению, применяют к участку добычи нефти в комбинации с одним или более щелочными соединениями, полимерами, ПАВ или их комбинациями.In one embodiment, methods are provided for enhancing oil recovery, wherein the microorganism product of the claimed invention is applied to an oil production site in combination with one or more alkaline compounds, polymers, surfactants, or combinations thereof.

При заводнении с применением ПАВ за счет снижения межфазного натяжения на границе раздела между нефтью и вытесняющей водой, а также межфазного натяжения между нефтью и породой на границе раздела остаточная нефть может быть вытеснена и извлечена.In surfactant flooding, by reducing the interfacial tension at the interface between oil and displacing water, as well as the interfacial tension between oil and rock at the interface, residual oil can be displaced and recovered.

В заводнении с применением щелочей реакция щелочных соединений с органическими кислотами в нефти формирует на месте природные ПАВ, которые понижают водно-нефтяное межфазное натяжение.In alkaline flooding, the reaction of alkaline compounds with organic acids in oil forms in situ natural surfactants that lower the water-oil interfacial tension.

В дополнении к заводнению с применением ПАВ и щелочей используют полимеры для увеличения вязкости вытесняющей воды, чтобы улучшить эффективность вытеснения нефти.In addition to surfactant and caustic flooding, polymers are used to increase the viscosity of the drive water to improve the efficiency of the oil drive.

Заводнение АСП представляет собой процесс, в котором вводят комбинацию щелочи, ПАВ и полимера. АСП включает введение раствора, содержащего полимер, щелочь и ПАВ в обедненное или созревшее нефтяное месторождение с целью достижения оптимального химического состава при большихASP flooding is a process in which a combination of alkali, surfactant and polymer is introduced. ASP involves the introduction of a solution containing polymer, alkali and surfactant into a depleted or mature oil field in order to achieve an optimal chemical composition at high

- 14 041808 объемах введения для минимальной стоимости. Смесь щелочь-ПАВ образует эмульсию с нефтью, которая затем вытесняется из пласта с использованием стимула полимером. Заводнение АСП улучшает эффективность микроскопического вытеснения за счет снижения межфазного натяжения (IFT) между водой и нефтью путем добавления к воде ПАВ, во время подбора подвижности нефти и воды путем добавления полимера. Щелочь также добавляют в воду для снижения адсорбции ПАВ в порах стен и для контроля местной солености, чтобы обеспечить минимальное IFT и изменить смачиваемость породы.- 14 041808 volumes of introduction for the minimum cost. The alkali-surfactant mixture forms an emulsion with the oil, which is then driven out of the formation using a polymer stimulus. ASP flooding improves microscopic displacement efficiency by reducing the interfacial tension (IFT) between water and oil by adding a surfactant to the water while adjusting the mobility of the oil and water by adding a polymer. Alkali is also added to the water to reduce surfactant adsorption in wall pores and to control local salinity to ensure minimum IFT and change rock wettability.

Применение микроорганизмов с ПАВ в добыче нефти.The use of microorganisms with surfactants in oil production.

В некоторых вариантах осуществления способы добычи нефти, описанные в данном документе, используют один или несколько микроорганизмов и/или побочных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (например, био-ПАВ), в сочетании с другими композициями. В одном варианте осуществления другие композиции являются небиологическими ПАВ.In some embodiments, the oil recovery methods described herein use one or more micro-organisms and/or microbial by-products (eg, bio-surfactants) in combination with other compositions. In one embodiment, the other compositions are non-biological surfactants.

Молекула ПАВ (поверхностно-активный агент) имеет две функциональные группы, а именно гидрофильную (водорастворимую) или полярную группу и гидрофобную (маслорастворимую) или неполярную группу. Гидрофобная группа, как правило, представляет собой длинную углеводородную цепь (С8С18), которая может быть разветвленной или нет, в то время как гидрофильная группа образована остатками, такими как карбоксилаты, сульфаты, сульфонаты (анионные), спирты, полиоксиэтилированные цепи (неионные) и четвертичные аммониевые соли (катионные).A surfactant (surfactant) molecule has two functional groups, namely a hydrophilic (water-soluble) or polar group and a hydrophobic (oil-soluble) or non-polar group. The hydrophobic group is typically a long hydrocarbon chain (C8C18) which may or may not be branched, while the hydrophilic group is formed by residues such as carboxylates, sulfates, sulfonates (anionic), alcohols, polyoxyethylated chains (nonionic) and Quaternary ammonium salts (cationic).

ПАВ работают при заводнении АСП для снижения межфазного натяжения (IFT) между захваченной нефтью и насыщенным соляным раствором, чтобы помочь в мобилизации и обеспечить формирование нефтяных валов. Снижение IFT снижает капиллярные силы и позволяет нефтяному валу течь более свободно, без возобновления захвата. Выбор соответствующего ПАВ для целей повышения добычи нефти основан на способности снижать IFT между сырой нефтью и солевым раствором, термической стабильности, устойчивости к солености и жесткости солевого раствора, растворимости в солевом растворе, параметров фазового поведения, испытания адсорбции при статических и динамических условиях и исследованиях вытеснения в условиях пласта.Surfactants work in ASP flooding to reduce interfacial tension (IFT) between entrained oil and brine to aid in mobilization and ensure the formation of oil rolls. Reducing the IFT reduces capillary forces and allows the oil roll to flow more freely without re-entrainment. The selection of an appropriate surfactant for oil recovery purposes is based on the ability to reduce IFT between crude oil and brine, thermal stability, resistance to salinity and brine hardness, solubility in brine, phase behavior parameters, adsorption testing under static and dynamic conditions, and displacement studies. in reservoir conditions.

ПАВ в соответствии с заявленными способами включают анионные ПАВ, лаурил сульфат аммония, лаурилсульфат натрия (также называемый SDS, додецилсульфат натрия), алкилэфирсульфаты лаурет сульфата натрия (также известные как эфир лауретсульфат натрия (SLES)), мирет сульфат натрия; докузаты, диоктилсульфосукцинат натрия, перфтороктансульфонат (PFOS), перфторбутансульфонат, линейные алкилбензолсульфонаты (LAB), алкиларилэфир фосфаты, алкилэфир фосфат; карбоксилаты, алкилкарбоксилаты (мыла), стеарат натрия, лаурилсаркозинат натрия, фторсодержащие ПАВ на основе карбоксилата, перфторнонаноат, перфтороктаноат; катионные ПАВ, рН-зависимые первичные, вторичные или третичные амины, октенидин дигидрохлорид, четвертичные аммониевые катионы с постоянным зарядом, алкилтриметиламмониевые соли, цетилтриметиламмония бромид (СТАВ) (также известен как гексадецилтриметиламмония бромид), цетилтриметиламмония хлорид (СТАС), цетилпиридиний хлорид (СРС), бензалкония хлорид (ВАС), бензетония хлорид (BZT), 5-бромо-5-нитро-1,3-диоксан, диметилдиоктадециламмония хлорид, цетримония бромид, диоктадецилдиметиламмония бромид (DODAB); цвиттерионные (амфотерные) ПАВ, султаины CHAPS (3-[(3-холамидопропил)диметиламмонио]-1пропансульфонат), кокамидопропил гидроксисултаин, бетаины, кокамидопропил бетаин, фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин, сфингомиелины, этоксилат, длинноцепочечные спирты, жирные спирты, цетиловый спирт, стеариловый спирт, цетостеариловый спирт, олеиловый спирт, эфиры полиоксиэтиленгликольалкила (Brij) СН3-(СН2)10-16-(О-С2Н4)1-25-ОН (октаэтиленгликоль монододециловый эфир, пентаэтиленгликоль монододециловый эфир), эфиры полиоксипропиленгликольалкила: СН3-(СН2)10-16-(О-С3Н6)1-25-ОН, эфиры глюкозидалкила: СН3-(СН2)10-16-(О-глюкозид)1-3-ОН (децил глюкозид, лаурил глюкозид, октил глюкозид), эфиры полиоксиэтиленгликольоктилфенола: С8Н17(С6Н4)-(О-С2Н4)1-25-ОН (тритон Х-100), эфиры полиоксиэтиленгликольалкилфенола: С9Н19-(С6Н4)(О-С2Н4)1-25-ОН (ноноксинол-9), эфиры глицериналкила (глицериллаурат), эфиры полиоксиэтиленгликольсорбитаналкила (полисорбат), эфиры сорбитаналкила (спаны), кокамидмоноэтаноламид, кокамиддиэтаноламид, додецилдиметиламиноксид, сополимеры полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля (полоксамеры) и полиэтоксилированный талловый амин (РОЕА), но не ограничиваются ими.Surfactants according to the claimed methods include anionic surfactants, ammonium lauryl sulfate, sodium lauryl sulfate (also referred to as SDS, sodium dodecyl sulfate), sodium laureth sulfate alkyl ether sulfates (also known as sodium laureth sulfate ether (SLES)), sodium myreth sulfate; docusates, sodium dioctylsulfosuccinate, perfluorooctanesulfonate (PFOS), perfluorobutanesulfonate, linear alkylbenzenesulfonates (LAB), alkylaryl ether phosphates, alkylether phosphate; carboxylates, alkyl carboxylates (soaps), sodium stearate, sodium lauryl sarcosinate, carboxylate-based fluorine-containing surfactants, perfluoronanoate, perfluorooctanoate; cationic surfactants, pH dependent primary, secondary or tertiary amines, octenidine dihydrochloride, permanently charged quaternary ammonium cations, alkyltrimethylammonium salts, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) (also known as hexadecyltrimethylammonium bromide), cetyltrimethylammonium chloride (CTAC), cetylpyridinium chloride (CPC) , benzalkonium chloride (BAC), benzethonium chloride (BZT), 5-bromo-5-nitro-1,3-dioxane, dimethyldioctadecylammonium chloride, cetrimonium bromide, dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB); zwitterionic (amphoteric) surfactants, sultaines CHAPS (3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1propanesulfonate), cocamidopropyl hydroxysultaine, betaines, cocamidopropyl betaine, phosphatidylserine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylcholine, sphingomyelins, ethoxylate, long chain alcohols, fatty alcohols, cetyl alcohol, stearyl alcohol, cetostearyl alcohol, oleyl alcohol, polyoxyethylene glycol alkyl ethers (Brij) CH3-(CH2)10-16-(O-C2H4)1-25-OH (octaethylene glycol monododecyl ether, pentaethylene glycol monododecyl ether), polyoxypropylene glycol alkyl ethers: CH3-(CH2 )10-16-(O-C3H6)1-25-OH, glucoside alkyl esters: CH3-(CH2)10-16-(O-glucoside)1-3-OH (decyl glucoside, lauryl glucoside, octyl glucoside), esters polyoxyethylene glycol octylphenol: C8H17 (C6H4) - (O-C2H4) 1-25-OH (triton X-100), polyoxyethylene glycol alkylphenol esters: C9H19- (C6H4) (O-C2H4) 1-25-OH (nonoxynol-9), glycerol alkyl esters (glyceryl laurate), polyoxyethylene glycol sorbitan alkyl ethers (polysorbate), sorbitan alkyl esters (spans), cocamidmon but not limited to oethanolamide, cocamide diethanolamide, dodecyldimethylamine oxide, polyethylene glycol-polypropylene glycol copolymers (poloxamers), and polyethoxylated tallow amine (POEA).

Анионные ПАВ содержат анионные функциональные группы в головной части их молекул, такие как сульфат, сульфонат, фосфат и карбоксилаты. Известные алкилсульфаты включают аммоний лаурилсульфат, лаурилсульфат натрия (также называемый SDS, додецилсульфат натрия) и связанные с алкилэфирсульфатами лаурет сульфата натрия, также известные как эфир лауретсульфат натрия (SLES) и мирет сульфат натрия. Карбоксилаты являются наиболее распространенными ПАВ и включают алкильные карбоксилаты (мыла), такие как стеарат натрия.Anionic surfactants contain anionic functional groups at the head of their molecules, such as sulfate, sulfonate, phosphate, and carboxylates. Known alkyl sulfates include ammonium lauryl sulfate, sodium lauryl sulfate (also called SDS, sodium dodecyl sulfate) and related alkyl ether sulfates of sodium laureth sulfate, also known as sodium laureth sulfate ether (SLES) and sodium myreth sulfate. Carboxylates are the most common surfactants and include alkyl carboxylates (soaps) such as sodium stearate.

ПАВ с катионными группами в головной части молекулы включают рН-зависимие первичные, вторичные, или третичные амины; октенидин дигидрохлорид, четвертичные аммониевые катионы с постоянным зарядом, такие как алкилтриметиламмониевые соли цетилтриметиламмония бромид (СТАВ) также известен как гексадецилтриметиламмония бромид, цетилтриметиламмония хлорид (СТАС), цетилпиридиний хлорид (СРС), бензалкония хлорид (ВАС), бензетония хлорид (BZT), 5-бромо-5-нитро-1,3диоксан, диметилдиоктадециламмония хлорид, цетримония бромид и диоктадецилдиметиламмония броSurfactants with cationic groups at the head of the molecule include pH-dependent primary, secondary, or tertiary amines; octenidine dihydrochloride, permanently charged quaternary ammonium cations such as alkyltrimethylammonium salts of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) also known as hexadecyltrimethylammonium bromide, cetyltrimethylammonium chloride (STAC), cetylpyridinium chloride (CPC), benzalkonium chloride (BAC), benzethonium chloride (BZT), 5 -bromo-5-nitro-1,3dioxane, dimethyldioctadecylammonium chloride, cetrimonium bromide and dioctadecyldimethylammonium bro

- 15 041808 мид (DODAB).- 15 041808 mid (DODAB).

Цвиттер-ионные (амфотерные) ПАВ имеют как катионные и анионные центры, прикрепленные к одной и той же молекуле. В основе катионной части находятся первичные, вторичные или третичные амины или четвертичные аммониевые катионы. Анионная часть может быть более разнообразной и включать сульфонаты. Наиболее распространенные биологические цвиттерионные ПАВ содержат фосфат-анион с амином или аммонием, такой как фосфатидилсерин фосфолипиды, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин и сфингомиелины.Zwitterionic (amphoteric) surfactants have both cationic and anionic centers attached to the same molecule. The cationic portion is based on primary, secondary or tertiary amines or quaternary ammonium cations. The anionic part may be more varied and include sulfonates. The most common biological zwitterionic surfactants contain an amine or ammonium phosphate anion such as phosphatidylserine phospholipids, phosphatidylethanolamine, phosphatidylcholine, and sphingomyelins.

ПАВ с незаряженной гидрофильной частью, например этоксилатом, не является ионным. Многие длинноцепочечные спирты обладают некоторыми свойствами ПАВ.A surfactant with an uncharged hydrophilic moiety, such as ethoxylate, is not ionic. Many long chain alcohols have some surfactant properties.

Применение микроорганизмов с полимерами в добыче нефти.The use of microorganisms with polymers in oil production.

В настоящем изобретении предложены способы повышения добычи нефти с использованием одного или нескольких микроорганизмов и/или побочных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов в сочетании с одним или более полимерными соединениями. Полимерные соединения, используемые для добычи нефти в комбинации с микроорганизмами по настоящему изобретению, включают гидрогели, акриловую кислоту, акриламид, полиакриламид (РАМ), гидролизованный полиакриламид (HPAM), полисахарид, ксантановую камедь, гуаровую камедь и полимер целлюлозы, но не ограничиваются ими. В предпочтительных вариантах осуществления полимер представляет собой биополимер, выбранный, например, из гидрогелей, ксантановой камеди, гуаровой камеди, полимеров целлюлозы, полисахаридов и др.The present invention provides methods for enhancing oil recovery using one or more micro-organisms and/or microbial by-products in combination with one or more polymeric compounds. The polymeric compounds used for oil recovery in combination with the microorganisms of the present invention include, but are not limited to, hydrogels, acrylic acid, acrylamide, polyacrylamide (PAM), hydrolyzed polyacrylamide (HPAM), polysaccharide, xanthan gum, guar gum, and cellulose polymer. In preferred embodiments, the polymer is a biopolymer selected from, for example, hydrogels, xanthan gum, guar gum, cellulose polymers, polysaccharides, and others.

Ассоциативный водорастворимый полимер представляет собой относительно новый класс полимеров, который недавно был предложен для применения к месторождениям нефти. Эти полимеры состоят из гидрофильной длинноцепочечной основной цепи, с небольшим количеством гидрофобных групп, локализованых либо случайным образом вдоль цепи, либо на концах цепи. Когда эти полимеры растворяются в воде, гидрофобные группы агрегируют для минимизации воздействия воды на них. Введенные группы ассоциируют из-за внутримолекулярных гидрофобных взаимодействий и межмолекулярных гидрофобных взаимодействий. Функциональные группы этого полимера менее чувствительны к солености соляного раствора по сравнению с полиакриламидом, вязкость которого резко падает с увеличением солености.An associative water soluble polymer is a relatively new class of polymers that has recently been proposed for oilfield applications. These polymers are composed of a hydrophilic long chain backbone, with few hydrophobic groups located either randomly along the chain or at the ends of the chain. When these polymers are dissolved in water, the hydrophobic groups aggregate to minimize their exposure to water. The introduced groups associate due to intramolecular hydrophobic interactions and intermolecular hydrophobic interactions. The functional groups of this polymer are less sensitive to the salinity of the brine compared to polyacrylamide, the viscosity of which drops sharply with increasing salinity.

Заводнение с применением полимера может включать добавление полимера к воде заводнения, чтобы уменьшить ее подвижность. Полимеры повышают вязкость водной фазы, а также уменьшают проницаемость воды из-за механического задерживания, вследствие этого приводя к более благоприятному соотношению подвижности. При более вязкой фазе собранный нефтяной вал может быть более легко перемещен через пласт в конечном счете в действующую скважину.Polymer flooding may involve adding a polymer to the flood water to reduce its mobility. The polymers increase the viscosity of the aqueous phase and also reduce the permeability of the water due to mechanical retention, thereby leading to a more favorable mobility ratio. With a more viscous phase, the collected oil roll can be moved more easily through the formation and eventually into the production well.

Полимеры в соответствии с этими вариантами осуществления также могут быть удалены и/или разрушены с использованием композиции на основе микроорганизмов по настоящему изобретению, как только в их функции в скважине больше нет нужды.The polymers according to these embodiments can also be removed and/or destroyed using the microbial composition of the present invention once their function in the well is no longer needed.

В одном варианте осуществления в настоящем изобретении предложен способ улучшения добычи углеводородов из скважины с гидроразрывом пласта путем применения к буровому участку композиции на основе микроорганизма, содержащей один или несколько штаммов микроорганизмов. В некоторых вариантах осуществления полимеры накапливались внутри скважины после того, как они выполнили свою необходимую функцию внутри скважины.In one embodiment, the present invention provides a method of improving hydrocarbon production from a hydraulically fractured well by applying a microorganism-based composition containing one or more microorganism strains to a drilling site. In some embodiments, polymers accumulate downhole after they have performed their required function downhole.

Микроорганизмы из композиции на основе микроорганизмов и/или побочные продукты их жизнедеятельности могут быстро расщеплять полимеры, такие как полимолочная кислота (PLA); таким образом, способ улучшает способность к добыче углеводородных ресурсов за счет уменьшения накопления PLA и других смол внутри трещин и стволах скважин с гидроразрывом пласта, как только их полезность исчерпана. Способ необязательно включает добавление питательных веществ и/или других агентов на участок для того, чтобы стимулировать рост микроорганизмов. Способ дополнительно может включать добавление ферментов, разрушающих полимер, на участок для того, чтобы повысить разрушение полимера.Microorganisms in the microbial composition and/or their by-products can rapidly degrade polymers such as polylactic acid (PLA); thus, the method improves the ability to recover hydrocarbon resources by reducing the accumulation of PLA and other resins within fractures and fracturing wellbores once their usefulness has been exhausted. The method optionally includes adding nutrients and/or other agents to the site in order to stimulate the growth of microorganisms. The method may further include adding polymer degrading enzymes to the site in order to enhance polymer degradation.

В одном варианте осуществления в заявленном изобретении предложены способы извлечения полимерных веществ, которые остаются в скважинах, включая скважины с гидроразрывом пласта после того, как их полезность была исчерпана. Например, био-ПАВ, полученные способами и микроорганизмами по настоящему изобретению, могут снижать межфазное натяжение жидкостей, используемых для поднятия полимерных веществ, таких как РАМ-гелевые средства уменьшения трения. В другом варианте осуществления био-ПАВ могут быть использованы для расщепления РАМ геля до поднятия.In one embodiment, the claimed invention provides methods for recovering polymeric substances that remain in wells, including hydraulically fractured wells after their usefulness has been exhausted. For example, bio-surfactants produced by the methods and microorganisms of the present invention can reduce the interfacial tension of fluids used to lift polymeric materials such as PAM gel friction reducers. In another embodiment, bio-surfactants can be used to cleave the PAM gel prior to lifting.

Применение микроорганизмов с щелочными соединениями в добыче нефти.The use of microorganisms with alkaline compounds in oil production.

В настоящем изобретении предложены способы повышения добычи нефти с использованием одного или нескольких микроорганизмов и/или побочных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов в сочетании с одним или более щелочными соединениями. Щелочные соединения, используемые для добычи нефти в комбинации с микроорганизмами по настоящему изобретению, включают гидроксид аммония, но не ограничиваются им.The present invention provides methods for enhancing oil recovery using one or more micro-organisms and/or microbial by-products in combination with one or more alkaline compounds. Alkaline compounds used in oil recovery in combination with the microorganisms of the present invention include, but are not limited to, ammonium hydroxide.

Щелочь является основной ионной солью щелочного элемента-металла или щелочно-земельногоAlkali is the main ionic salt of an alkali metal or alkaline earth element.

- 16 041808 элемента-металла. Применение щелочи в заводнении с применением химического вещества предлагает несколько преимуществ, включая стимулирование эмульгирования сырой нефти, увеличение ионной силы водной фазы, ведущей к регуляции фазового поведения, введенного ПАВ, и понижение IFT до сверхнизких значений в присутствии ПАВ.- 16 041808 metal element. The use of caustic in chemical flooding offers several advantages including promoting crude oil emulsification, increasing the ionic strength of the aqueous phase leading to control of the phase behavior of the injected surfactant, and lowering the IFT to ultra-low values in the presence of surfactant.

Щелочь может также снизить расходы за счет ограничения количества ПАВ, необходимого в двух способах. В первом, щелочь снижает адсорбцию ПАВ за счет увеличения плотности отрицательного заряда поверхности породы, что делает его преимущественно смоченным водой. Во втором, щелочь вступает в реакцию с кислотами в сырой нефти с получением мыла на месте, которое, в свою очередь, расширяет оптимальный диапазон солености. Образованное мыло создает фазу микроэмульсии, которая может сосуществовать с нефтью и водой, таким образом, расширяя трехфазную область (или область сверхнизкого IFT).Alkali can also reduce costs by limiting the amount of surfactant needed in the two ways. In the first, alkali reduces surfactant adsorption by increasing the negative charge density of the rock surface, making it predominantly wetted by water. In the second, the alkali reacts with the acids in the crude oil to produce soap in situ, which in turn expands the optimum salinity range. The soap formed creates a microemulsion phase that can coexist with oil and water, thus expanding the three-phase region (or ultra-low IFT region).

Выбор щелочи зависит от типа пласта, типа глины и двухвалентных катионов. Обычные щелочные агенты включают гидроксид натрия (NaOH или каустическую соду), карбонат натрия (Na2CO3 или кальцинированная сода), бикарбонат натрия (NaHCO3) и метаборат натрия (NaBO2). Растворы гидроксида натрия, как сообщалось, сильно взаимодействуют с песчаником при повышенной температуре (185°F), что приводит к потере веса песчаника и увеличению пористости. Расход щелочи в результате растворения NaOH из силикатных минералов может быть значительным и приносящим убыток фактором во время применения в промысловых условиях. Анионные ПАВ показали значительно меньшую адсорбцию в присутствии Na2CO3 по сравнению с NaOH. Гидроксид не является ионом, определяющим потенциал для карбонатных поверхностей. Кальций и другие двухвалентные катионы могут вызывать осаждение щелочей, таких как Na2CO3, если не используется слабый соляной раствор. Это является ограничением для Na2CO3. Сообщалось об использовании NaBO2 в качестве замены Na2CO3. Указанная щелочь дает значения рН примерно 11 при концентрации щелочи 1 мас.% и образует мыло с сырой нефтью с высоким содержанием сероводорода. Еще одним важным преимуществом видов NaBO2 (метабората натрия) является их устойчивость к двухвалентным катионам. В карбонатных пластах метаборат натрия используется вместо других щелочей. Если пласт содержит глины, NaHCO3 является предпочтительным. Na2CO3 является наиболее часто используемой щелочью, поскольку он является недорогим и лучше транспортирует в пористой среде.The choice of alkali depends on the type of formation, type of clay and divalent cations. Common alkaline agents include sodium hydroxide (NaOH or caustic soda), sodium carbonate (Na2CO 3 or soda ash), sodium bicarbonate (NaHCO 3 ), and sodium metaborate (NaBO2). Sodium hydroxide solutions have been reported to react strongly with sandstone at elevated temperatures (185°F), resulting in sandstone weight loss and increased porosity. Alkali consumption resulting from the dissolution of NaOH from silicate minerals can be a significant and costly factor during field application. Anionic surfactants showed significantly lower adsorption in the presence of Na2CO 3 compared to NaOH. Hydroxide is not an ion that determines the potential for carbonate surfaces. Calcium and other divalent cations can cause precipitation of alkalis such as Na2CO 3 unless a weak brine is used. This is a limitation for Na2CO 3 . NaBO2 has been reported as a replacement for Na2CO 3 . This alkali gives pH values of about 11 at an alkali concentration of 1 wt.% and forms a soap with crude oil with a high content of hydrogen sulfide. Another important advantage of NaBO2 (sodium metaborate) species is their resistance to divalent cations. In carbonate formations, sodium metaborate is used instead of other alkalis. If the formation contains clays, NaHCO3 is preferred. Na2CO3 is the most commonly used alkali because it is inexpensive and transports better in porous media.

Предпочтительными нефтяными пластами для заводнения с применением щелочей являются песчаные пласты, а не карбонатные пласты, которые содержат ангидрит (сульфат кальция) (CaSO4) или гипс (дигидрат сульфата кальция) (CaSO4-2H2O), которые могут расходовать большое количество щелочных химических веществ. Кроме того, в карбонатных пластах осаждение карбоната кальция (СаСО3) или гидроксида кальция (Са(ОН)2) происходит при добавлении Na2CO3 или NaOH. Карбонатные пласты также содержат соляной раствор с более высокой концентрацией двухвалентных соединений и могут вызвать осаждение. Чтобы преодолеть эту проблему, используют предложенные NaHCO3 и сульфат натрия (Na2SO4). NaHCO3 имеет значительно более низкую концентрацию ионов карбоната, и дополнительные сульфат-ионы могут уменьшить концентрацию ионов кальция в растворе. Эти химические вещества также расходуются на глины, минералы или диоксид кремния, и чем выше температура пласта, тем выше расход щелочи. Другая распространенная проблема во время заводнения с применением щелочей - это образование осаждений в действующих скважинах. Во время заводнения с применением щелочей последовательность введения, как правило, включает: (1) промывание для улучшения состояния пласта перед введением начальной водяной пробки, (2) начальная водяная пробка (щелочные химические вещества), (3) полимер в качестве буферного водополимерного раствора для вытеснения начальной водяной пробки. Заводнение с применением щелочей может быть модифицировано как способы АР (с применением щелочей и полимеров), AS (с применением щелочей и ПАВ), и с применением щелочей, ПАВ и полимеров (АСП). Мыло, полученное реакцией между кислотными компонентами сырой нефти и закачанной щелочью, является основным механизмом добычи нефти при заводнении с применением щелочей.The preferred oil reservoirs for alkali flooding are sand reservoirs rather than carbonate reservoirs that contain anhydrite (calcium sulfate) (CaSO 4 ) or gypsum (calcium sulfate dihydrate) (CaSO 4 -2H2O), which can consume large amounts of alkaline chemicals . In addition, in carbonate formations, precipitation of calcium carbonate (CaCO 3 ) or calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) occurs when Na 2 CO 3 or NaOH is added. Carbonate formations also contain brine with a higher concentration of divalent compounds and can cause sedimentation. To overcome this problem, the proposed NaHCO 3 and sodium sulfate (Na2SO4) are used. NaHCO3 has a significantly lower concentration of carbonate ions, and additional sulfate ions can reduce the concentration of calcium ions in solution. These chemicals are also consumed by clays, minerals or silica, and the higher the formation temperature, the higher the alkali consumption. Another common problem during alkali flooding is the formation of scale in live wells. During alkaline flooding, the injection sequence typically includes: (1) flushing to improve reservoir conditions prior to initial water plug injection, (2) initial water plug (alkaline chemicals), (3) polymer as buffer water polymer solution for displacement of the initial water plug. Alkali flooding can be modified as AP (alkali and polymer), AS (alkali and surfactant), and alkali, surfactant and polymer (ASP) methods. Soap, produced by the reaction between the acidic components of crude oil and injected alkali, is the main mechanism for oil recovery in alkali flooding.

Применение микроорганизмов с хелатирующими агентами.Application of microorganisms with chelating agents.

В некоторых вариантах осуществления микроорганизмы и/или побочные продукты их жизнедеятельности можно применять с хелатором или хелатирующим агентом. Предпочтительно использование хелатирующих агентов помогает в повышении добычи нефти путем растворения осаждений в пласте. Осаждения могут блокировать поры и другие пути потока нефтеносного пласта, таким образом, замедляя и/или блокируя поток нефти из пласта.In some embodiments, the implementation of microorganisms and/or by-products of their vital activity can be used with a chelator or chelating agent. Preferably, the use of chelating agents aids in increasing oil recovery by dissolving deposits in the formation. Sediments can block pores and other flow paths of the reservoir, thereby slowing and/or blocking the flow of oil from the reservoir.

Используемый в данном документе термин хелатор или хелатирующий агент означает активный агент, способный удалять ион металла из системы путем образования комплекса, так что ион металла, например, не может легко участвовать или катализировать образование радикала кислорода.As used herein, the term chelator or chelating agent means an active agent capable of removing a metal ion from a system by complex formation such that the metal ion, for example, cannot readily participate in or catalyze the formation of an oxygen radical.

Примеры хелатирующих агентов, подходящих для настоящего изобретения, включают димеркаптосукциновую кислоту (DMSA), 2,3-димеркаптопропансульфоновую кислоту (DMPS), α-липоевую кислоту (ALA), тиаминтетрагидрофурфурилдисульфид (TTFD), пеницилламин, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), ацетат натрия, цитрат натрия и лимонная кислота, но не ограничиваются ими.Examples of chelating agents suitable for the present invention include dimercaptosuccinic acid (DMSA), 2,3-dimercaptopropanesulfonic acid (DMPS), α-lipoic acid (ALA), thiaminetetrahydrofurfuryl disulfide (TTFD), penicillamine, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), sodium acetate, sodium citrate and citric acid, but are not limited to.

В предпочтительных вариантах осуществления хелатирующий агент представляет собой цитрат на-In preferred embodiments, the chelating agent is citrate per-

Claims (15)

трия, лимонную кислоту, ЭДТА или их комбинацию.sodium, citric acid, EDTA, or a combination thereof. ПримерыExamples Более глубокое понимание настоящего изобретения и его многочисленных преимуществ можно получить из следующих примеров, приведенных в качестве иллюстрации. Следующие примеры иллюстрируют некоторые способы, применения, варианты осуществления и варианты настоящего изобретения. Они не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение. Многочисленные изменения и модификации могут быть сделаны в отношении изобретения.A deeper understanding of the present invention and its many advantages can be obtained from the following examples given by way of illustration. The following examples illustrate some of the methods, uses, embodiments, and variations of the present invention. They are not to be construed as limiting the invention. Numerous changes and modifications can be made to the invention. Пример 1. Получение Bacillus subtilis.Example 1 Preparation of Bacillus subtilis. Ферментацию Bacillus subtilis var. locuses можно проводить в реакторе объемом 500 л с 350 л питательной среды, содержащей (г/л):Fermentation of Bacillus subtilis var. locuses can be carried out in a 500 L reactor with 350 L of culture medium containing (g/L): Глюкоза 18Glucose 18 Порошковая меласса 2Powdered molasses 2 Сахароза 1sucrose 1 КН2РО4 0,5KN 2 RO 4 0.5 Na2HPO4-7H2O 2,1Na 2 HPO 4 -7H 2 O 2.1 КС1 0,1KS1 0.1 MgSO4 0,5 MgSO4 0.5 СаС12 0,05CaCl 2 0.05 Мочевина 2,5Urea 2.5 NH4C1 1,24 NH4C1 1.24 Дрожжевой экстракт 2Yeast extract 2 Кукурузный пептон 0,5Corn peptone 0.5 Микроэлементы TekNova (мл) 1Micronutrients TekNova (ml) 1 Температура культивирования составляет 40°С, стабилизация рН составляет 6,8-7,0, стабилизация DO составляет 20-30% (концентрация кислорода в воздухе принимается за 100%). Продолжительность культивирования составляет 24-36 ч или пока по крайней мере 95% бактерий достигают стадии спорообразования. Конечная концентрация бактериальной культуры не менее 1х109 КОЕ/мл. Количество культуры, произведенной за один цикл ферментации, позволяет получить более 2000 баррелей конечного состава для обработки, содержащего 106 КОЕ указанного штамма Bacillus.The cultivation temperature is 40°C, the pH stabilization is 6.8-7.0, the DO stabilization is 20-30% (oxygen concentration in the air is taken as 100%). The duration of cultivation is 24-36 hours or until at least 95% of the bacteria reach the stage of sporulation. The final concentration of the bacterial culture is not less than 1x10 9 CFU/ml. The amount of culture produced in one round of fermentation allows to obtain more than 2000 barrels of the final treatment composition containing 10 6 CFU of the indicated strain of Bacillus. Пример 2. Ферментация Starmerella bombicola для производства био-ПАВ.Example 2 Fermentation of Starmerella bombicola to produce a bio-surfactant. Ферментер является автоклавируемой емкостью из нержавеющей стали, сконструированный специально для культивирования дрожжей и производства био-ПАВ. Ферментер оснащен микрораспылителем и турбинной мешалкой, а также датчиками растворенного кислорода, рН, температуры и пены. Он имеет встроенную контрольную станцию с цветным сенсорным интерфейсом, встроенные насосы для повышенного перемешивания бульона, регуляторы расхода газа и регуляторы рН, растворенного кислорода и уровня пены. Рабочий объем 550-галлонного реактора составляет 500 галлонов.The fermenter is an autoclavable stainless steel vessel designed specifically for yeast cultivation and bio-surfactant production. The fermenter is equipped with a micro atomizer and a turbine agitator, as well as sensors for dissolved oxygen, pH, temperature and foam. It has an integrated control station with a color touch interface, built-in pumps for increased broth agitation, gas flow controllers, and pH, dissolved oxygen, and foam level controllers. The working volume of the 550 gallon reactor is 500 gallons. Питательная среда содержит источники углерода, белка, азота и ненасыщенных масляных или жирных кислот. Однодневная культура Starmerella bombicola (60-70 л) используется для инокуляции реактора. Начальное значение рН культуры составляет 5,0-6,0 до роста микроорганизмов, и рН начинает снижаться. Продолжительность культивирования и отбор готового продукта продолжается в течение 5 дней при 25°С, и рН стабилизируют на уровне 3,5. Конечное содержание софоролипидов может достигать по меньшей мере 40% от рабочего объема за цикл или 150 г/л или выше.The nutrient medium contains sources of carbon, protein, nitrogen and unsaturated butyric or fatty acids. A one-day culture of Starmerella bombicola (60-70 L) is used to inoculate the reactor. The initial pH value of the culture is 5.0-6.0 before the growth of microorganisms, and the pH begins to decrease. The duration of cultivation and selection of the finished product continues for 5 days at 25°C, and the pH is stabilized at 3.5. The final content of sophorolipids can reach at least 40% of the working volume per cycle or 150 g/l or higher. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ увеличения количества нефти, извлекаемого из нефтеносного пласта путём растворения отложений осаждений, присутствующих в пласте, отличающийся тем, что способ включает применение к пласту продукта ферментации дрожжей, который содержит бульон, полученный в результате ферментации дрожжей, выбранных из Wickerhamomyces anomalus и Starmerella bombicola; гидроксида аммония; растворителя, выбранного из изопропилового спирта и этанола; хелатирующего агента, содержащего лимонную кислоту, цитрат натрия, этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА) или комбинацию одного или более из них; и воды; при этом продукт ферментации дрожжей не содержит активные клетки дрожжей.1. A method of increasing the amount of oil recovered from an oil reservoir by dissolving sediment deposits present in the reservoir, characterized in that the method includes applying to the reservoir a yeast fermentation product that contains a broth obtained from the fermentation of yeasts selected from Wickerhamomyces anomalus and Starmerella bombicola ; ammonium hydroxide; a solvent selected from isopropyl alcohol and ethanol; a chelating agent containing citric acid, sodium citrate, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), or a combination of one or more of them; and water; while the yeast fermentation product does not contain active yeast cells. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий введение одного или более полимерных соединений в пласт.2. The method of claim 1, further comprising introducing one or more polymeric compounds into the formation. 3. Способ по п.2, в котором одно или более полимерных соединений выбраны из ксантановой камеди, гуаровой камеди, гидрогелей, полисахарида и полимеров целлюлозы.3. The method of claim 2, wherein the one or more polymeric compounds are selected from xanthan gum, guar gum, hydrogels, polysaccharide, and cellulose polymers. - 18 041808- 18 041808 4. Способ по п.1, дополнительно включающий введение одного или более дополнительных небиологических поверхностно-активных веществ (ПАВ) в пласт.4. The method of claim 1, further comprising introducing one or more additional non-biological surfactants (surfactants) into the formation. 5. Способ по п.1, в котором продукт ферментации дрожжей содержит гликолипидное биологическое поверхностно-активное вещество (био-ПАВ).5. The method of claim 1, wherein the yeast fermentation product contains a glycolipid biological surfactant (bio-surfactant). 6. Способ по п.5, в котором био-ПАВ является софоролипидом.6. The method of claim 5 wherein the bio-surfactant is sophorolipid. 7. Способ по п.1, в котором продукт ферментации дрожжей содержит фосфолипидное био-ПАВ.7. The method of claim 1 wherein the yeast fermentation product contains a phospholipid bio-surfactant. 8. Способ по п.1, в котором продукт ферментации дрожжей производят на расстоянии 482,8 км (300 миль) или менее от пласта.8. The method of claim 1, wherein the yeast fermentation product is produced 482.8 km (300 miles) or less from the formation. 9. Способ по п.1, дополнительно включающий применение одного или более очищенных био-ПАВ к пласту.9. The method of claim 1, further comprising applying one or more purified bio-surfactants to the formation. 10. Способ по п.9, в котором одно или более очищенных био-ПАВ являются гликолипидами.10. The method of claim 9 wherein the one or more purified bio-surfactants are glycolipids. 11. Композиция для увеличения количества нефти, извлекаемого из нефтеносного пласта путём растворения отложений осаждений, содержащая продукт ферментации дрожжей, содержащий бульон, полученный в результате ферментации дрожжей Wickerhamomyces anomalus и Starmerella bombicola, гидроксид аммония и один или более хелатирующих агентов, выбранных из лимонной кислоты, цитрата натрия и ЭДТА.11. A composition for increasing the amount of oil recovered from an oil-bearing formation by dissolving sediment deposits, containing a yeast fermentation product containing a broth obtained as a result of the fermentation of the yeast Wickerhamomyces anomalus and Starmerella bombicola, ammonium hydroxide and one or more chelating agents selected from citric acid, sodium citrate and EDTA. 12. Композиция по п.11, причем продукт ферментации дрожжей не содержит активные клетки дрожжей.12. Composition according to claim 11, wherein the yeast fermentation product does not contain active yeast cells. 13. Композиция по п.11, дополнительно содержащая био-ПАВ, выбранное из гликолипидов, липопептидов и фосфолипидов.13. The composition according to claim 11, additionally containing a bio-surfactant selected from glycolipids, lipopeptides and phospholipids. 14. Композиция по п.11, дополнительно содержащая растворитель.14. The composition according to claim 11, additionally containing a solvent. 15. Композиция по п.14, в которой растворитель представляет собой изопропиловый спирт или этанол.15. The composition of claim 14 wherein the solvent is isopropyl alcohol or ethanol. Евразийская патентная организация, ЕАПВEurasian Patent Organization, EAPO Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2Russia, 109012, Moscow, Maly Cherkassky per., 2
EA201992274 2017-04-09 2018-04-09 MICROORGANISM PRODUCTS AND THEIR APPLICATIONS TO IMPROVE OIL PRODUCTION EA041808B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/483,425 2017-04-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA041808B1 true EA041808B1 (en) 2022-12-06

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3609975B1 (en) Microbial products and uses thereof to improve oil recovery
Geetha et al. Biosurfactants: Production and potential applications in microbial enhanced oil recovery (MEOR)
US11555142B2 (en) Two-step process for microbial enhanced oil recovery
US20240068019A1 (en) Microbial Products and Their Use in Bioremediation and to Remove Paraffin and Other Contaminating Substances from Oil and Gas Production and Processing Equipment
CN110325623B (en) Materials and methods for reducing the viscosity of petroleum
US11473007B2 (en) Compositions and methods for microbial enhanced digestion of polymers in fracking wells
US11279965B2 (en) Symbiotic fermentation of Acinetobacter and Bacillus and applications thereof
Ghojavand et al. Enhanced oil recovery from low permeability dolomite cores using biosurfactant produced by a Bacillus mojavensis (PTCC 1696) isolated from Masjed-I Soleyman field
CN106011035A (en) Bacillus amyloliquefaciens for producing surfactin, and application thereof
CA2974914C (en) Enhanced oil recovery and environmental remediation
EA041808B1 (en) MICROORGANISM PRODUCTS AND THEIR APPLICATIONS TO IMPROVE OIL PRODUCTION
BR112019020271B1 (en) METHOD FOR IMPROVING THE AMOUNT OF OIL RECOVERABLE FROM AN OIL-CONTAINING FORMATION AND DISSOLVING SCALE DEPOSITS PRESENT IN THE FORMATION AND COMPOSITION
KR20220151099A (en) Composition for replacing chemical surfactants
EA042203B1 (en) COMPOSITIONS AND METHODS FOR MICROBIOLOGICALLY INCREASED POLYMER DEGRADATION IN WELLS WITH HYDRAULIC FRACTURING
EA041311B1 (en) PRODUCTS BASED ON MICROORGANISMS AND THEIR USE IN BIOREMEDIATION AND FOR THE REMOVAL OF PARAFFIN AND OTHER POLLUTANTS IN OIL AND GAS PRODUCTION AND FROM PROCESSING EQUIPMENT
Mehta¹ et al. Microbial enhanced oil recovery
Li et al. Use of Biosurfactants in Oil Recovery 37