Контрольный метод для микробиологического исследования глубинных пород
З.С. Смирнова
В настоящее время накопилось много данных, свидетельствующих о присутствии жизнеспособных бактерий в осадочных породах на больших глубинах [2,3, 5, 6, 8, 9, 10]. Однако некоторые исследователи [1, 4] сомневаются в возможности существования живых бактерий на больших глубинах в коренных отложениях. Наличие бактерий в этих отложениях они объясняют как результат проникновения микроорганизмов из глинистого раствора в керн в процессе бурения скважины.
Действительно, в случае нарушения правил асептического отбора образцов при микробиологическом исследовании осадочных пород не может быть достаточной уверенности в том, что обнаруженные бактерии являются обитателями данных пород.
В 1955 г. для усовершенствования методики бактериологического исследования кернов (биокаротажа) был предложен способ, позволяющий контролировать заражение образца керна бактериями из глинистого раствора [7]. В глинистый раствор бурящейся скважины за 20-30 мин. до подъема керна вводилась очень густая суспензия (1,5 млн. клеток в 1 мл) контрольного микроорганизма В. prodigiosum и затем путем послойного анализа извлеченного на поверхность образца керна определялась толщина слоя, зараженного этой бактерией.
Результаты исследований показали, что глубина проникновения контрольного микроорганизма из глинистого раствора в керн зависит от литологического состава и нарушенности пород. На основании полученных данных для разных пород была установлена толщина слоя, который необходимо удалять при обработке образца керна, чтобы избежать загрязнения его глинистым раствором.
В 1956-1957 гг. с целью проверки предложенного метода и рекомендации его для практического использования нами проводились дополнительные микробиологические исследования пород на колонковых скважинах в Тавдинском районе Свердловской области, на Миясской площади в Тюменской области и на Бижбуляк-Абдулинской площади в Башкирии, пробуренных до глубин соответственно 30, 300 и 700 м. Всего на семи скважинах был отобран и проанализирован 71 образец пород разного литологического состава. В качестве контрольных микроорганизмов в глинистых раствор бурящихся скважин вводились два вида бактерий: В. prodigiosum - бесспоровый микроорганизм, образующих на мясопептонном агаре колонии специфичной красной окраски, и Вас. mycoides - споровый микроорганизм, образующий при росте на мясопептонном агаре колонии характерной формы, отличающей его от других бактерий.
Выбор двух микроорганизмов обусловлен тем, что В. prodigiosum размером 0,6 - 1х0,5 мк позволяет контролировать проникновение мелких микроорганизмов, а Вас. mycoides размером 5-7х0,8 - 1,2 мк - проникновение более крупных микроорганизмов.
Наши исследования показали, что Вас. mycoides сохраняется в образце в жизнеспособном состоянии более 10 месяцев. В. prodigiosum в хранящихся образцах кернов отмирает через 1-1,5 месяца. Оба микроорганизма обычно не встречаются в глубинных породах и через 48 часов выявляются при посеве образца на МПА.
В табл. 1 приведены результаты анализа образцов пород из колонковых скважин на наличие в них контрольных микроорганизмов, проникших из глинистого раствора.
Из табл. 1 видно, что в плотные, ненарушенные породы (мергель, глина, песчаник, аргиллит и алевролит, гипс, ангидрит, доломит и известняк) бактерии из глинистого раствора практически не проникают (контрольные микроорганизмы обнаружены лишь в самом наружном слое толщиной от 1 до 2 мм). Образцы песка, а также рыхлых и сильно песчанистых пород пропитываются глинистым раствором полностью (контрольные бактерии обнаружены в слое толщиной более 14 мм, при диаметре керна 50-70 мм). По своей «проницаемости» для бактерий, внесенных в глинистый раствор, образцы рыхлых и сильно песчанистых пород могут быть приравнены к породам с прослойками и включениями песка (по-видимому, бактерии проникают в образцы по песчаным прослойкам).
Для выяснения влияния глубины отбора керна, вернее гидростатического давления столба промывочной жидкости, на проникновение в керн бактерий из глинистого раствора был подсчитан процент зараженных контрольными микроорганизмами образцов пород одинакового литологического состава, отобранных с различной глубины (табл. 2).
Из табл. 2 видно, что гидростатическое давление столба буровой жидкости, по-видимому, существенно не влияет на проникновение бактерий из глинистого раствора в керн. Во все образцы рыхлых пород независимо от глубины отбора проникли контрольные микроорганизмы.
Процент обнаружения контрольных бактерий в породах с прослойками песка оказался высоким, причем значительно больший процент зараженных образцов (100%) отмечается на глубинах до 100 м.
На глубине свыше 100 м (до 300 м) наблюдается меньшее загрязнение образцов бактериями из глинистого раствора (30%). Последнее обстоятельство объясняется, вероятно, тем, что скважины, из которых отобраны образцы с прослойками песка, до глубины 30 м бурились с водой, а не с глинистым раствором, последний при бурении глинизирует поверхность керна и тем самым задерживает проникновение бактерий из буровой жидкости в породу. Очень плотные, крепкие и сплошные породы, независимо от глубины отбора, не были загрязнены бактериями из бурового раствора.
Испытание описанного выше способа бактериологического исследования образцов кернов на большом фактическом материале подтвердило результаты ранее проведенных исследований.
Установлено, что при помощи микроорганизмов, искусственно вводимых в глинистый раствор, можно определить заражение посторонней микрофлорой образца керна.
Степень проникновения бактерий из буровой жидкости в керн не связана с глубиной отбора образцов, а зависит от проницаемости и литологического состава пород. В связи с этим обрабатывать образцы перед микробиологическим анализом (то есть удалять загрязненный глинистым раствором слой) следует с учетом литологической характеристики и нарушенности породы.
Образцы, в которых после тщательной обработки обнаруживаются контрольные бактерии, не пригодны для дальнейших микробиологических исследований (результаты анализа берутся под сомнение). Отсутствие контрольного микроорганизма в образце указывает на то, что другие виды бактерий, обнаруживаемые в образце, не проникли в него из глинистого раствора и не занесены при обработке, а являются аборигенами данной породы.
Полученные результаты позволяют нам рекомендовать описанный выше способ как контрольный метод при микробиологическом исследовании глубинных пород. Этот метод был применен в 1957 г. при изучении характера распределения углеводородной микрофлоры по разрезам скважин Бижбуляк-Абдулинской площади в Западной Башкирии.
Отложения, вскрытые скв. 188, имели прямые признаки нефтеносности. В результате контрольных исследований, проведенных в скв. 188 и 191, установлено, что в образцы кернов не проникали бактерии из глинистого раствора.
Из 42 исследованных образцов только в двух были контрольные микроорганизмы, проникшие из буровой жидкости. Тем не менее в образцах керна из пермских отложений в интервале 25-692 м обнаружены жизнеспособные бактерии, окисляющие жидкие и газообразные углеводороды.
Углеводород-окисляющие бактерии по разрезам скважин распределены неравномерно, они преимущественно приурочены к пористым и трещиноватым породам, насыщенным газообразными углеводородами - к гипс-ангидритам с прослоями песчаника и доломита, а также к известковистым песчаникам с прослоями гипса, ангидрита, доломита. Наибольшее количество углеводородной микрофлоры отмечается в отложениях уфимского яруса.
В пропитанных нефтью породах бактерии, окисляющие газообразные углеводороды, отсутствовали.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев П.Ф. К вопросу о бактериальной гипотезе генезиса типов нефтей. Геология, сб., № 1. Гостоптехиздат, 1955.
2. Гинзбург-Карагичева Т.Л. Микробиологические очерки ГОНТИ, 1932.
3. Гинзбург-Карагичева Т.Л. О происхождении микрофлоры в нефтеносных и газоносных толщах. «Советская геология», № 3, 1947.
4. Жижченко Б.П. Основные результаты комплексного биогеохимического изучения третичных отложений Центрального и Восточного Предкавказья. «Геология нефти и газа», 1960, № 1.
5. Кузнецов С.И. Изучение возможности современного образования метана в газоносных фациях района Саратова и Бугуруслана. Микробиология, XIX, вып. 3, 1950.
6. Могилевский Г.А. Микробиологический метод поисков газовых и нефтяных залежей. БТЭИ Цимтнефти, Гостоптехиздат, 1953.
7. Смирнова З.С. Определение границы проникновения бактерий из глинистого раствора в керны различных пород. Микробиология, XXVI, вып. 6, 1957.
8. Штурм Л.Д. Материалы по микробиологическому исследованию нефтяных месторождений Второго Баку. Тр. Ин-та нефти, вып. 3, 1948.
9. Экзерцев В.А. Микробиологические исследования бактериальной флоры в нефтеносных фациях Второго Баку. Микробиология, XX, вып. 4, 1951.
10. Zo Bell C. Е. Functions of bacteria in the formation and accumulation of petroleum. Oil Weekly, 120, № 12, 1946.
ВНИГНИ
|
Литологическая характеристика образцов и их проницаемость |
Всего отобрано образцов |
Количество образцов с наличием проникновения контрольного микроорганизма в слой толщиной, мм |
|||||||
|
1-2 |
4 |
6 |
10 |
12 |
14 |
свыше 14 |
|||
|
Почти непроницаемые |
Глины плотные, слабо песчанистые |
4 |
1 |
1 |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Мергели |
2 |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
Глины мергелистые с прослоями песчаника |
3 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
Песчаники |
10 |
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
Аргиллиты |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
Гипсы |
5 |
5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
Ангидриты |
13 |
13 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
Доломиты |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
Известняки |
4 |
4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
Проницаемые по прослоям песка |
Глины вязкие с прослоями песка |
10 |
|
|
|
|
3 |
0 |
7 |
|
Глины плотные, крепкие с прослойками песка |
7 |
- |
- |
2 |
1 |
- |
- |
4 |
|
|
Легко проницаемые |
Пески и алевролиты |
4 |
|
_ |
_ |
|
1 |
0 |
3 |
|
Глины рыхлые песчанистые |
4 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
Глины мергелевидные, рыхлые, тонкопесчанистые |
2 |
- |
- |
- |
|
- |
- |
2 |
|
* Все образцы классифицированы по литологическому признаку в зависимости от проницаемости пород и независимо от глубины отбора и района работ.
|
Литологическая характеристика пород |
Количество образцов |
Процент образцов, зараженных контрольными микроорганизмами, поднятых с глубины, м |
|||
|
общее |
отобранных с глубины, м |
||||
|
до 100 |
свыше 100 до 700 |
до 100 |
свыше 100 до 700 |
||
|
Пески, глины рыхлые, песчанистые с прослойками песка |
10 |
7 |
3 |
100 |
100 |
|
Глины вязкие, плотные с прослойками песка |
17 |
10 |
7 |
100 |
30 |
|
Глины плотные, крепкие; мергели, доломиты, ангидриты, гипсы, известняки, песчаники плотные |
44 |
8 |
36 |
0 |
0 |