Microbiología de Yacimientos Petrolíferos

Microbiología de Yacimientos Petrolíferos

Microbiología de Yacimientos Petrolíferos - Agenda Bacterias encontradas en el yacimiento petrolífero Tipos de bacterias Biopelícula Problemas causados por las bacterias en el yacimiento petrolífero Avinagramiento Interrupción del flujo Corrosión inducida por microbios Degradación funcional de fluidos Métodos para medir los niveles de bacterias PERSONAL AND CONFIDENTIAL

Bacterias Organismos unicelulares sin núcleo Variedad de metabolismos Se encuentran virtualmente en todos los lugares de la tierra agua METABOLISMOS Aeróbico Anaeróbico Fermentativo

Bacterias Aeróbicas Bacterias que utilizan oxígeno como parte de su metabolismo Comúnmente encontradas en aguas de superficie E. Coli PERSONAL AND CONFIDENTIAL

Bacterias productoras de ácido Generan ácidos orgánicos como parte de su metabolismo Contribuyen a la corrosión

Bacterias reductoras de sulfato Organismos anaeróbicos Las SRBs reducen los iones de sulfato a sulfuro como parte del metabolismo Fuente de H2S y FeS biogénicos Contribuye a la corrosión Fuente de la imagen: Cells & Environmental Systems Inc. Fotomicrografía de contraste de Bacterias Reductoras de Sulfato y Sulfuro: a) Desulfovibriodesulfuricans b) Desulfonemalimicola c) Desulfobulbuspropionicus d) Desulfobacterpostgatei e) Desulfosarcinavariabilis f) Desulfomonasacetoxidans Brock, Madigan, Martinko& Parker in Biology of MicoorganismsPrentice-Hall Inc 1994

Bacterias oxidantes de metales Bacterias que oxidan el hierro o manganeso a fin de obtener energía para su metabolismo Pueden formar sales de cloruro Contribuyen a la corrosión Bacterias de hierro en charco

Organismos Extremófilos Los extremófilos se reproducen en condiciones demasiado extremas para la mayor parte de la vida Incluye termófilos y halófilos Problemáticos porque los ambientes con alta temperatura y alta salinidad son comunes en la producción de energía Vista área de Grand Prismatic Spring; Hot Springs, Midway & Lower Geyser Basin; Jim Peaco; Julio de 2001 Yellowstone National Park Imagen de NPS Photo Grand Prismatic Spring deyellowstone National Park

Halófilos Organismos que les agrada la sal Se reproducen en soluciones salinas de 0,2 M a + 2 M No se reproducirán cuando la concentración de sal no esté en el rango ideal Grupo de células de Halobacterium sp.

Termófilos Organismos que se reproducen a temperaturas de hasta 70ºC Los hipertermófilos requieren temperaturas de hasta 105ºC para reproducirse Son comunes en ambientes subterráneos Fotomicrografías de un termófilo submarino aislado de los fluidos de venteo hidrotermales en lo profundo del mar. Fuente de la Imagen: David Darling

Microbiología Subterránea Organismos encontrados a grandes profundidades (2 millas) y en condiciones de temperaturas y salinidad extremas DOE tiene un programa de microbiología subterránea que estudia organismos Los microbios están presentes en la geología de pozos incluso antes de la perforación

Biopelículas Los organismos planctónicos (de libre flotación) se convierten en sésiles cuando se adhieren a la superficie Los organismos sésiles adaptan el metabolismo y excretan un film protector de sustancias poliméricas extracelulares (EPS) Biopelícula Staphylococcus aureus

Ciclo de vida de las biopelículas PERSONAL AND CONFIDENTIAL

Simbiosis de las biopelículas La mayoría de las biopelículas no son organismos únicos Los organismos, a menudo, se comportan de manera simbiótica el producto de desecho de un organismo es el nutriente de otro Comunidades fuertes difíciles de tratar Fuente de la imagen: Departamento de EE.UU. de Programas de Genomas Energéticos

Por qué las Biopelículas son más difíciles de eliminar? Barrera de difusión / reactividad los biocidas no penetran a través de la biopelícula los biocidas reaccionan con los componentes de la biopelícula Menor actividad metabólica = crecimiento más lento Las células de las biopelículas producen diferentes productos Protección a la comunidad las células se agrupan / amontonan (menos expuestas) los productos de desechos desactivan los biocidas (por ej., sulfuro) PERSONAL AND CONFIDENTIAL

Biopelícula con sulfato reductor de bacterias Fosa de 10 mm, formada después de 9 meses en un tanque de petróleo Fosa formada después de 11 meses en un tanque de petróleo crudo A PracticalManual onmicrobiologically InfluencedCorrosion, Gregory Kobrined1993 PERSONAL AND CONFIDENTIAL

Problemas causados por microbios Avinagramiento Interrupción del flujo Corrosión Deterioro Catherine Bass&HilaryLappin-Scott1997

Avinagramiento Las bacterias reductoras de sulfato forman H2S como parte de su respiración Riesgo para la salud, reduce el valor de hidrocarburos Pueden formar depósitos de sulfuro de hierro

Interrupción del flujo La biopelícula puede obstruir los caminos del flujo Incluso pequeñas cantidades de biopelícula pueden afectar negativamente el flujo de hidrocarburos Biopelícula en partículas de arena

Interrupción del flujo Biopelícula Agua Granos GAS Cuellos de poros, cuerpos de poros Obstrucción Cambio en la capacidad de humedad P=P in θ 1 θ 2 < θ 1 PERSONAL AND CONFIDENTIAL

Interrupción del flujo Las biopelículas afectan la hidrofobicidad del agente de sostén Los agentes de sostén hidrofóbicos alientan la extracción de agua para un flujo de gas ideal Agentes de sostén hidrofílicos Agentes de sostén hidrofóbicos

Interrupción del flujo Sin biopelícula Con biopelícula PERSONAL AND CONFIDENTIAL

Interrupción del flujo Índice de flujo de gas Gas acumulativo PERSONAL AND CONFIDENTIAL

Corrosión Los productos de la corrosión se forman debajo de la biopelícula A menudo, las comunidades de organismos exacerban la situación Esto resulta en corrosión de picaduras Fuente de la imagen: Scielo (Brasil)

Apparent Viscosity (cps) ph Deterioro Drilling Fluid Viscosity as a Function of Biocide (THPS) Drilling Fluid ph as a Function of Biocide (THPS) 40 9.5 35 9 30 8.5 25 8 20 7.5 15 7 6.5 10 6 5 5.5 0 0 5 10 15 20 25 Days (reinoculation at day 15) 5 0 5 10 15 20 25 Days (reinoculation at day 15) 0 ppm 75 ppm 150 ppm 300 ppm 0 ppm 75 ppm 150 ppm 300 ppm PERSONAL AND CONFIDENTIAL

Enfoques de monitoreo de bacterias Técnicas basadas en cultivos que determinan microorganismos viable (vivos) Tubos de microbios Métodos o dispositivos que miden la actividad microbiana de los microorganismos ATP Técnicas no basadas en cultivos que caracterizan microorganismos Técnicas de biología molecular PERSONAL AND CONFIDENTIAL

Monitoreo de Biopelículas Muestra de colección Enumeración PERSONAL AND CONFIDENTIAL

Microorganismos de actividad microbiana Ensayos ATPbioluminescencia. Ventajas: Rápidos, costos de análisis económicos, no específico de un organismo, portátiles Desventajas: Mide la actividad y no la biomasa Costoso para automatizar Datos estáticos Muchas interferencias especialmente en fluidos producidos Fuente de la Imagen: 3M

Monitoreo de corrosión microbiológicamente influida Técnicas de cultivo, planctónicas y sésiles de las superficies de cupones y muestras de agua. SRBs, Bacterias productoras de ácido (APBs) Análisis químicos Ácidos grasos, Niveles de Fe, ph, H2S Microscopía Conteos directos de epifluorescencia SEM o ESEM Análisis de cupones de corrosión Limpieza de tuberías inteligentes Monitoreo electromecánico ocasional LPR, ECN, EIS

Métodos ecológicos moleculares sin cultivo Microscopía cuantitativa: Conteos directos con DAPI, AO, Bacterias conocidas específicas: FISH qpcr Reacción en cadena de la Polimerasa cuantitativa. Identifica y cuantifica grupos conocidos de microorganismos problemáticos. DGGE electroforesis en gel con gradiente de desnaturalización Identifica grandes poblaciones y diversidad

Métodos ecológicos moleculares sin cultivo Ventajas Identifica la presencia de microorganismos en ambientes extremos donde las técnicas basadas en cultivos no tienen capacidad Identifica la diversidad microbiana verdadera y los microorganismos dominantes en la muestra de la población. Análisis relativamente rápidos, sobre todo, comparado con técnicas basadas en cultivos. Desventajas Requiere equipo especializado y técnicos altamente calificados No es un monitoreo en tiempo real Resulta difícil separar las comunidades vivas de las muertas. PERSONAL AND CONFIDENTIAL

Muchas gracias! Debora Fumie Takahashi, PhD en Microbiología Especialista en Aplicaciones de Clientes LA DFTakahashi@dow.com 32 PERSONAL AND CONFIDENTIAL