УДК 621.6.028+579.66
А.Д. Мельник, Л.А. Абукова, Е.А. Сафарова
ВЫЯВЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА РАЗМЕЩЕНИЯ ВОДОРОДА В МЕТАНОНАСЫЩЕННЫХ ВЫСОКОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТАХ: МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ
Аннотация
Введение. Актуальность работы обусловлена необходимостью минимизации потерь водорода при его внутрипластовой генерации (на истощенных месторождениях углеводородов) и подземном хранении (в геологических формациях). Основную роль в снижении объемов водорода на подобных геолого-промысловых объектах авторы отводят процессам жизнедеятельности аборигенных микробных сообществ пластовых вод, которые могут быть ответственны за потребление водорода, изменение компонентного состава газа и развитие коррозионных процессов. Цель работы. Экспериментальная оценка влияния температуры на активность микроорганизмов при размещении водорода в водоносных горизонтах подземных хранилищ газа, а также при индуцированной микробной генерации водорода в истощенных коллекторах старых нефтегазовых месторождений. Материалы и методы. Основной материал – пластовые воды щигровского горизонта Щелковского подземного хранилища газа, их химический состав и микробные сообщества. Представительность микробиоты оценивалась с использованием секвенирования 16S рРНК. Компонентный состав газа определялся методом газовой хроматографии, кинетика развития бактерий сульфатредукторов оценивалась спектрометром Photocor Compact. Результаты. Проведенные эксперименты позволили уточнить особенности накопления водорода (10–100 %) в высокоминерализованных водах в диапазоне температур 20–65 °C. В моделируемой обстановке показаны взаимозависимые изменения количественного состава между сероокисляющими бактериями и сульфатредукторами, в том числе снижение количества последних. Заключение. Экспериментально показано, что при температурах выше 50 °C развитие микробных сообществ существенно ингибировалось независимо от концентрации водорода. Полученные данные позволяют установить температурный диапазон – 50–65 °C, оптимальный для хранения водорода в высокоминерализованных пластовых водах за счет подавления активности водородотрофных микроорганизмов.
Ключевые слова: водород; метан; подземное хранение; сульфатредукция; внутрипластовая генерация; температура; микробные сообщества
Arseniy D. Melnik, Leyla A. Abukova , Elisaveta A. Safarova
IDENTIFICATION OF THE OPTIMAL TEMPERATURE REGIME
FOR THE PLACEMENT OF HYDROGEN IN METHANE-SATURATED HIGHLY MINERALIZED AQUIFERS: MICROBIOLOGICAL ASPECT
Abstract
Introduction. The relevance of the work is due to the need to minimize hydrogen losses during its in situ generation (in depleted hydrocarbon deposits) and underground storage (in geological formations). The authors attribute the main role in reducing hydrogen volumes at such geological and field-based facilities to the processes of vital activity of indigenous microbial communities in formation waters, which may be responsible for hydrogen consumption, changes in the component composition of the gas, and the development of corrosion processes. Objective. To experimentally assess the effect of temperature on microbial activity under conditions relevant to hydrogen storage in aquifers of underground gas storage facilities, as well as during microbially induced hydrogen generation in depleted reservoirs of mature oil and gas fields. Materials and methods. Formation waters from the Shchigrov horizon of the Shchelkovo underground gas storage facility were used as the primary study material, including their chemical composition and associated microbial communities. Microbial diversity and representativeness were evaluated using 16S rRNA gene sequencing. Gas composition was determined by gas chromatography, while the growth kinetics of sulfate-reducing bacteria were monitored using a Photocor Compact spectrometer. Results. The experiments enabled refinement of the conditions governing hydrogen accumulation (10–100%) in highly mineralized waters over a temperature range of 20–65 °C. Under the modeled conditions, shifts in the relative abundance of sulfur-oxidizing bacteria and sulfate-reducing bacteria were observed, including a decrease in the latter. It was further demonstrated that microbial activity was substantially inhibited at temperatures above ~50 °C, irrespective of hydrogen concentration. Conclusion. The experimental data indicate that microbial community development is substantially inhibited at temperatures above 50 °C, irrespective of hydrogen concentration. These results support defining a temperature range of 50–65 °C as optimal for hydrogen storage in highly mineralized formation waters, owing to the suppression of hydrogenotrophic microorganism activity.
Keywords: hydrogen; methane; underground storage; sulfate reduction; in situ generation; temperature; microbial communities
EDN: FJCLFX
Полный текст статьи в формате PDF
