تغییر در خواص بین‌سطحی سیال/سیال/سنگ تحت تأثیر فعالیت دو باکتری Bacillus licheniformis و Pseudomonas putida حین رشد در منابع کربن مختلف

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی نفت، گاز و پتروشیمی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران

2 گروه مهندسی نفت، دانشکده مهندسی نفت، گاز و پتروشیمی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران

چکیده

مهم‌ترین مکانیسم فرآیندهای ازدیاد برداشت میکروبی نفت، تغییر خواص بین سطحی سیال/ سیال/ سنگ است که تحت تأثیر سلول‌های باکتریایی و متابولیت‌های تولیدی آنها است. برای این منظور در این تحقیق از دو باکتری B.licheniformis و P.putida و سه منبع کربن مختلف استفاده شد. نتایج نشان داد با توجه به تأثیر نوع منبع کربن روی رشد باکتری و همچنین نوع و میزان متابولیت‌های تولیدی، تغییر در خواص بین سطحی سیال/ سیال/ سنگ تحت تأثیر نوع منبع کربن استفاده شده است. به دنبال بررسی تأثیر ساختار سلولی و اثر محیط کشت بر سازوکارهای کاهش کشش بین‌سطحی، پایداری امولسیون‌ها و تغییر ترشوندگی از روش‌های تنسیومتری قطره آویزان، سنجش تحرک‌پذیری الکتروفروتیک، سنجش رئولوژی انبساط-تراکمی و آزمون تعیین زاویه تماس استفاده شد. نتایج، پتانسیل بیشتر باکتری P.putida را در تولید ماده فعال سطحی نشان داد. همچنین نتایج به‌دست آمده نشان داد برای باکتری B.licheniformis، محیط کشت گلوکزی محیطی بهتر است. مواد فعال سطحی تولیدی و محیط کشت باکتری B.licheniformis در محیط با منبع کربن گلوکز به ترتیب کشش سطحی و کشش بین‌سطحی را 07/29% و 87/43% کاهش داد. قرار دادن ورقه نازک در محلول محیط کشت گلوکزی باکتری B.licheniformis، زاویه تماس قطره آب را از °081/109 به °898/44 کاهش داد. برای باکتری P.putida محیط روغنی و گلوکزی به ترتیب به عنوان محیطی مؤثر برای تأثیر بر سطح تماس سیال-سیال و سیال-سنگ است. مواد فعال سطحی تولیدی و محیط کشت باکتری P.putida در محیط با منبع کربن روغن زیتون به ترتیب کشش سطحی و کشش بین سطحی را 4/36% و 1/27% کاهش داد. زاویه تماس قطره آب از °081/109 به °050/54 در محیط کشت گلوکزی باکتری P.putida کاهش یافت
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Changes in Interfacial Properties of the Fluid/Fluid/Rock Affected by Activity of Bacillus licheniformis and Pseudomonas putida Bacteria during Growth in Different Carbon

نویسندگان [English]

  • Mansoureh Farid 1
  • Shahriar Osfouri 1
  • Reza Azin 2
  • Seyed Ali Jafari 1
1 Department of Chemical Engineering, Faculty of Petroleum, Gas and Petrochemical Engineering, Persian Gulf University, Bushehr, Iran
2 Department of Petroleum Engineering, Faculty of Petroleum, Gas and Petrochemical Engineering, Persian Gulf University, Bushehr, Iran
چکیده [English]

The most important mechanism of microbially enhanced oil recovery processes is changes in interfacial properties of fluid/fluid/rock affected by bacterial cells and their metabolites. In this study, two bacteria B.licheniformis and P.putida and three different sources of carbon were used. Results showed that due to the effect of carbon source on bacterial growth and also type and value of produced metabolites, changes in interfacial properties of fluid/fluid/rock is affected by used carbon source. The better growth of both bacteria occurred in a culture medium containing glucose. Pendant drop tensiometry, electrophoretic mobility measurement, interfacial dilational rheology and contact angle test were used to investigate the effect of cell structure and culture medium composition on interfacial tension reduction, emulsion stability, and wettability alteration mechanisms. The results of this section showed more potential of P.putida bacteria in surfactant production. Also, results showed that glucose is a better culture medium for B.licheniformis bacteria. Produced biosurfactants and bacterial culture of B.licheniformis bacteria in medium with glucose carbon source reduced surface tension and interfacial tension by 29.07% and 43.87%, respectively. Submerging thin section in glucose culture medium of B.licheniformis bacteria reduced the contact angle of water drop from 109.081 to 44.898°. In the case of P.putida bacteria, the oily and glucose culture media are respectively the effective media for influencing the fluid-fluid and fluid-rock interface. The produced biosurfactants and bacterial culture of P.putida bacteria in medium with olive oil carbon source reduced surface tension and interfacial tension by 36.4% and 27.1%, respectively. The contact angle of drop water was reduced from 109.081 to 54.050° in glucose culture medium of P.putida bacteria
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • B.licheniformis
  • P.putida
  • Interfacial Tension Reduction
  • Wettability Alteration
  • Interfacial Rheology
  • Hydrophobicity

[1]. Xiao M., Zhang Z. Z., Wang J. X., Zhang G. Q., Luo Y. J., Song Z. Z. and Zhang J. Y., “Bacterial community diversity in a low-permeability oil reservoir and its potential for enhancing oil recovery,” Bioresource Technology, Vol. 147, pp. 110-116, 2013.##

[2]. Sarafzadeh P., Hezave A. Z., Mohammadi S., Niazi A. and Ayatollahi S., “Modification of rock/fluid and fluid/ fluid interfaces during MEOR processes, using two biosurfactant producing strains of Bacillus stearothermophilus SUCPM# 14 and Enterobacter cloacae: A mechanistic study,” Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Vol. 117, pp. 457-465, 2014.##

[3]. Darvishi P., Ayatollahi S., Mowla D. and Niazi A., “Biosurfactant production under extreme environmental conditions by an efficient microbial consortium, ERCPPI-2,” Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Vol. 84, pp. 292-300, 2011.##

[4]. Karimi M., Mahmoodi M., Niazi A., Al-Wahaibi Y. and Ayatollahi S., “Investigating wettability alteration during MEOR process, a micro/macro scale analysis,” Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Vol. 95, pp. 129-136, 2012.##

[5]. Kowalewski E., Rueslåtten I., Steen K., Bødtker G., and Torsæter O., “Microbial improved oil recovery—bacterial induced wettability and interfacial tension effects on oil production,” Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 52, pp. 275-286, 2006.##

[6]. Wang X., Li D., Hendry P., Volk H., Rashid A., Liu K., Ahmed M., Gong S., Ata B Wan Daud W. and Utherland T. D. S, “Effect of nutrient addition on an oil reservoir microbial population: implications for enhanced oil recovery,” Journal of Petroleum & Environmental Biotechnology, DOI: 10.4172/2157-7463.1000118, 2013.##

[7]. de Wouters T., Jans C., Niederberger T., Fischer P. and Rühs P. A., “Adhesion potential of intestinal microbes predicted by physico-chemical characterization methods,” PloS one, Vol. 10, Doi.org/10.1371/journal.pone.0136437, 2015.##

[8]. Rühs P., Böcker L., Inglis R. and Fischer P., “Studying bacterial hydrophobicity and biofilm formation at liquid–liquid interfaces through interfacial rheology and pendant drop tensiometry,” Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Vol. 117, pp. 174-184, 2014.##

[9]. Salehi M., Johnson S. J. and Liang J. T., “Mechanistic study of wettability alteration using surfactants with applications in naturally fractured reservoirs,” Langmuir, Vol. 24, pp. 14099-14107, 2008.##

[10]. Austad T., Matre B., Milter J., Saevareid A, and Øyno L., “Chemical flooding of oil reservoirs 8. Spontaneous oil expulsion from oil-and water-wet low permeable chalk material by imbibition of aqueous surfactant solutions,” Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Vol. 137, pp. 117-129, 1998.##

[11]. Standnes D. C. and Austad T., “Wettability alteration in chalk: 2. Mechanism for wettability alteration from oil-wet to water-wet using surfactants," Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 28, pp. 123-143, 2000.##

[12]. Wu C., Lim J. Y., Fuller G. G. and Cegelski L., “Disruption of Escherichia coli amyloid-integrated biofilm formation at the air–liquid interface by a polysorbate surfactant,” Langmuir, Vol. 29, pp. 920-926, 2013.##

[13]. Zhang Z. and Christopher G., “Effect of Particulate Contaminants on the Development of Biofilms at Air/Water Interfaces,” Langmuir, Vol. 32, pp. 2724-2730, 2016.##

[14]. Joshi S., Yadav S. and DesaiA . J., “Application of response-surface methodology to evaluate the optimum medium components for the enhanced production of lichenysin by Bacillus licheniformis R2," Biochemical Engineering Journal, Vol. 41, pp. 122-127, 2008.##

[15]. Rosenberg M. and Rosenberg E., “Bacterial adherence at the hydrocarbon-water interface,” Oil and Petrochemical Pollution, Vol. 2, pp. 155-162, 1985.##