Mikroby pomogą nam poszukiwać złóż ropy i gazu
Nawet pomimo zastosowania najlepszych dostępnych technologii, spółki wydobywające gaz ziemny i ropę naftową muszą często wykonywać wiele odwiertów, zanim dostaną się do cennych zasobów. Takie rozwiązanie jest niezwykle kosztowne ze względu na wymogi logistyczne, a zarazem wiąże się z olbrzymimi stratami środowiskowymi. Każdy niewykonany odwiert łupkowy to oszczędność rzędu 6 milionów dolarów, a także 10 milionów litrów wody, 100 tysięcy litrów środków chemicznych i 4 000 przejazdów samochodów ciężarowych. Poszukiwania zasobów na morzu są znacznie bardziej kosztowne, wymagają bowiem budowy drogich platform wiertniczych i statków dostawczych. Co więcej, każdy odwiert wiąże się ze szkodami dla ekosystemów. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu Biodentify opracował przełomową technologię pozwalającą na uniknięcie wykonywania niepotrzebnych odwiertów dzięki prognozom wskazującym ilość zasobów możliwych do uzyskania z danego złoża ropy naftowej lub gazu ziemnego. „Rozwiązanie Biodentify wykorzystuje DNA z próbek gleby pobranych z głębokości 30 centymetrów, by na ich podstawie określać wielkość złóż ropy lub gazu z dokładnością rzędu 70 % i wyższą jeszcze przed wykonaniem odwiertów”, twierdzi koordynator projektu Jonathan Zwaan.
Zasada działania
Każde nagromadzenie ropy lub gazu powoduje powstawanie mikropęcherzyków, które przemieszczają się w kierunku powierzchni przez mikropęknięcia w skale. Pomimo tego, że ich wydostawanie się na zewnątrz jest zbyt powolne, by można było je zmierzyć bezpośrednio, sam fakt ich występowania wpływa na populacje mikroorganizmów żyjących w ziemi. Wydobywając DNA z próbek gleby w pobliżu powierzchni, badacze skupieni wokół projektu Biodentify byli w stanie uzyskać genetyczny „odcisk palca” złożony z biomarkerów wytwarzanych przez różne gatunki bakterii. „W pierwszej kolejności dokonujemy ekstrakcji DNA, wytwarzając znakowane fragmenty 16S rRNA, które wykorzystujemy następnie do identyfikacji wszystkich gatunków bakterii występujących w danej próbce gleby”, wyjaśnia Zwaan. Dane o setkach tysięcy gatunków zgromadzone na podstawie tysięcy próbek gleby składają się na olbrzymie zasoby danych skorelowanych z występowaniem węglowodorów lub ich brakiem. „Postępy w zakresie mocy obliczeniowej współczesnych komputerów umożliwiają obecnie konstruowanie wiarygodnych i przewidywalnych modeli komputerowych dzięki zastosowaniu uczenia maszynowego”, zauważa Zwaan.
Niezwykle dokładna technika
Naukowcy przetestowali zestaw algorytmów sztucznej inteligencji na aktualnych danych z bazy Biodentify w celu osiągnięcia możliwie największej dokładności w zakresie korelowania występowania mikroorganizmów i obecności złóż ropy naftowej oraz gazu ziemnego. Przeprowadzili także cztery pilotażowe testy koncepcji, by zaprezentować działanie technologii przedstawicielom firm z sektora wydobycia ropy i gazu. Pierwszy pilotażowy projekt zrealizowany w Argentynie pozwolił na przewidzenie występowania węglowodorów w konwencjonalnych warunkach z dokładnością wynoszącą 97 %, a dodatkowo pozwolił na rozróżnienie płytkich złóż ropy i głębokich złóż gazu. W ramach pilotażowego wdrożenia na Morzu Północnym badacze wykorzystali zwierciny w celu przewidzenia występowania gazu lub ropy naftowej z dokładnością sięgającą 82 %. W Stanach Zjednoczonych zespół zrealizował dwa projekty pilotażowe – jeden z nich dotyczył złóż gazu łupkowego w Teksasie, drugi z kolei obejmował złoża ropy łupkowej w Północnej Dakocie. W obu przypadkach udało się uzyskać dokładność rzędu 85 %. Rozwiązanie Biodentify przyczyni się do obniżenia kosztów wydobycia gazu i ropy łupkowej, a także poszukiwania nowych złóż na morzu i na lądzie, jednocześnie zmniejszając ich negatywny wpływ na środowisko. Dodatkowo pozwoli na uzupełnienie konwencjonalnych badań sejsmicznych w celu ilościowego określenia węglowodorów dostępnych w złożach. „Opracowana przez nasz zespół technologia przyczyni się do obniżenia ryzyka związanego z wykonywaniem odwiertów związanych z wydobyciem ropy i gazu, zarówno z łupków, jak i konwencjonalnych złóż lądowych i morskich – wszystko dzięki naszym szybkim i dokładnym prognozom”, podsumowuje Zwaan.
Słowa kluczowe
Biodentify, ropa naftowa, gaz ziemny, odwierty, łupki, DNA, ropa i gaz, morskie, bakterie, uczenie maszynowe, SI
