15 December 2023, 12:00

Метагеномные технологии помогут понять, как увеличить эффективность нефтедобычи

Снижение запасов легкой кондиционной нефти в пластах с низкоминерализованной пластовой водой обусловливает необходимость разработки пластов с тяжелой нефтью и высокосоленой пластовой водой. Исследования показали, что повысить нефтеотдачу пластов можно, регулируя активность обитающих в них микроорганизмов, которые производят ряд метаболитов, вытесняющих нефть: биосурфактанты, биополимеры, жирные кислоты, ферменты и газы.

Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН (Москва) с коллегами из Татарского научно-исследовательского и проектного института нефти ПАО «Татнефть» исследовали состав микробных сообществ нефтяных пластов с высокоминерализованной пластовой водой на четырех месторождениях (Архангельском, Ромашкинском, Сабачинском и Ново-Елховском) на территории Татарстана. Исследователи отобрали пробы воды из нефтяных пластов, после чего провели их химический, микробиологический и метагеномный анализ.

Оказалось, что исследованные пластовые воды Архангельского и Ромашкинского месторождений содержали высокие уровни сульфатов и сульфатредуцирующих бактерий, которые образуют сероводород, вызывающий коррозию стального оборудования, порчу нефти и экологические проблемы при добыче и переработке нефти.

Кроме того, исследователи выделили из проб воды микробную ДНК для метагеномного анализа, который позволил охарактеризовать состав микробного сообщества и предсказать метаболический потенциал его компонентов. В пластовых водах преобладающими оказались бактерии, относящиеся к группам Desulfobacterota (10–85% всех представителей сообществ), Halanaerobiaeota (0,3–55%), Bacillota (2–22%), Pseudomonadota (0,01–17%) и Synergistota (0,1–6%). На Сабанчинском месторождении значительную долю (до 27%) составляли галофильные метаногенные археи рода Methanohalophilus. В составе микробных сообществ обнаружены бактерии, восстанавливающие сульфаты, ацетогенные бактерии, производящие ацетат, а также метаногены, образующие метан. Больше всего сульфатредуцирующих микроорганизмов оказалось в водах из пластов богатых сульфатами, поскольку именно эти соединения необходимы им для роста.

Авторы исследования также выделили из пластовой воды ряд чистых культур некоторых микроорганизмов, вырастив их в лабораторных условиях. Выделенные штаммы бактерий принадлежали к родам Desulfoplanes, Halanaerobium, Sphaerochaeta, Geotoga, Bacillus и другим. Используя их, ученые оценили, какие метаболиты эти микробы выделяют в процессе жизнедеятельности. Так, например, удалось определить, что Geotoga сбраживает углеводы и белки с образованием ацетата, водорода и углекислого газа, а также восстанавливает тиосульфат до сульфида.

«Мы охарактеризовали микробный состав нескольких нефтяных месторождений Татарстана и выявили, что в большинстве из них преобладают сульфатредуцирующие бактерии, разлагающие углеводороды и другую органику и при этом восстанавливающие окисленные соединения серы до сероводорода. Присутствие бродильных бактерий, способных перерабатывать внесенные с поверхности сахара или белки в нефтевытесняющие метаболиты, такие как низшие жирные кислоты, спирты и газы, указывает на потенциальную возможность повышения нефтеотдачи пластов на этих месторождениях. Однако при этом нужно учитывать также активность сульфатредукторов, потребляющих продукты метаболизма бродильных бактерий. Еще предстоит исследовать, какие вещества будут оптимальны для микроорганизмов каждого пласта», — рассказывает Тамара Назина, доктор биологических наук, заведующая лабораторией нефтяной микробиологии ФИЦ Биотехнологии РАН.

Результаты исследования опубликованы в журнале Biology.

Source:  Пресс-служба ФИЦ Биотехнологии РАН

News article publications

Read also

Вирусы бактерий используют механическую силу, чтобы пробиться через О-антиген
О-антиген – это ключевой компонент, обеспечивающий взаимодействие между бактериями и иммунной системой организма или фагами. Как О-антиген защищает клетки от атаки вирусами бактерий? Каковы принципы работы «щита» бактерий в виде О-антигена? Как бактериофаги могут преодолевать барьер О-антигена? Ответы на эти и другие важные вопросы представлены в обзорной статье, подготовленной Андреем Летаровым, д.б.н., заведующим лабораторией вирусов микроорганизмов ФИЦ Биотехнологии РАН. Эта работа не только дает анализ современного состояния проблемы, но и подводит итог более, чем 15-летней работе лаборатории по данной тематике.
Bacteriology
Microbiology
Virology
19 January 2024
Лучшие субстраты для выращивания бактерий, очищающих сточные воды от фосфатов
Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН выяснили, что бактерии Accumulibacter, используемые для очистки сточных вод от фосфатов, способны расти на многих органических субстратах, включая органические кислоты и аминокислоты. При этом наиболее легким для «усвоения» оказался ацетат — соль летучей органической кислоты. Использование бактериями этих субстратов сопровождалось «жадным поглощением» фосфатов из среды. Полученные данные помогут подобрать оптимальные условия для выращивания бактерий, участвующих в очистке сточных вод от фосфоросодержащих загрязнителей.
Bacteriology
Bioorganic chemistry
Microbiology
16 December 2023
Определено, что сульфиды не блокируют бактерии, очищающие сточные воды
Ученые определили, что сульфиды подавляют, но не блокируют окисление аммония бактериями, используемыми для очистки сточных вод. Эксперимент показал, что сульфиды негативно сказываются на жизнедеятельности нитрифицирующих микроорганизмов, но практически не влияют на анаммокс-бактерий. В результате, поскольку и первые, и вторые вовлечены в общий процесс окисления аммония, его эффективность при высоких концентрациях сульфидов снижается только на 17%. Эти данные говорят о возможности использовать бактериальную очистку и для сточных вод, загрязненных сульфидами.
Bacteriology
Genetics
Microbiology
14 December 2023
Исследованы кишечные бактерии, мешающие иммунной системе бороться с раком кожи
Ученые выяснили, что в зависимости от того, какие бактерии населяют кишечник человека, его иммунная система по-разному реагирует на иммунотерапию при раке кожи. Так, если в микрофлоре большинство бактерий склонны к «альтруизму» — то есть они делятся с хозяином витаминами, аминокислотами и другими полезными веществами, — иммунотерапия поможет больному победить рак. Если же микроорганизмы, наоборот, «эгоистично» поглощают такие соединения, придется искать другие методы лечения. Открытие поможет индивидуально прогнозировать эффективность иммунотерапии для каждого пациента.
Bacteriology
Cancer Research
Immunology
24 March 2024
Найдены антибиотики для безопасного лечения бактериальных инфекций у младенцев
Ученые доказали, что не все антибиотики, используемые для лечения тяжелых бактериальных инфекций у младенцев, вредят работе почек. Оказалось, что есть комбинации препаратов, которые, наоборот, улучшают состояние этих органов при болезни. Полученные данные помогут врачам подбирать безопасное лечение для новорожденных, которое не приведет к серьезным побочным эффектам.
Bacteriology
Medicine
Pediatrics
15 February 2024
Найдена новая форма жизненно важных белков — актинов
Ученые из Московского физико-технического института совместно с коллегами из Института цитологии РАН, Объединенного института ядерных исследований и Университета Южной Флориды (США) изучили инактивированную форму белка актина. Это исследование поможет в понимании механизмов функционирования ядра живой клетки — органеллы, в которой сосредоточен наследственный аппарат, и в разработке новых методов терапии возрастных заболеваний.
Cell Biology
Microbiology
Molecular Biology
11 February 2024