recuperación microbiana de hidrocarburos

RESERVORIO III PET 205

Recuperación microbiana

De hidrocarburos

Introducción.-

En los procesos de recuperación tradicional, alrededor del 30% al 40% del hidrocarburo es recuperado y la mayoría de éste se queda entrampado en los yacimientos

Dentro de los procesos de recuperación de Hidrocarburos, la recuperación mejorada debida a la actividad microbiana es una alternativa potencial para ser Utilizada en los yacimientos. Por lo que es necesario realizar primero una prospección microbiológica para seleccionar microorganismos útiles que puedan ser utilizados en procesos de recuperación en medios porosos y posteriormente escalarlo a la tecnología de Recuperación Mejorada de Hidrocarburos vía microbiana (MEOR), que pueda ser aplicada en campo.

Para ello se propone conocer y utilizar selectivamente a diversos microorganismos autóctonos con metabolismos de interés que favorezcan las condiciones del crudo o bien de la roca permitiendo llevar a cabo una extracción económica y eficiente. para desarrollar e implementar una tecnología de recuperación mejorada de hidrocarburos por vía microbiana (MEOR por sus siglas en inglés) consiste de las siguientes etapas:

a) caracterización y cultivo de microorganismos extremos aerobios y anaerobios provenientes del yacimiento de interés.

b) cuantificar bioproductos para mejorar la producción de hidrocarburos (dirigir las rutas metabólicas de interés).

c) pruebas en núcleo o medio poroso.

d) simulación numérica de núcleo, pozo y yacimiento.

Los procesos biológicos representan una buena alternativa de recuperación terciaria in situ, el fundamento del proceso consiste en favorecer de forma selectiva la actividad microbiana de organismos extremófilos presentes en los yacimientos, los cuales a través de su metabolismo producen metabolitos (surfactantes, polimeros o solventes) que sirven para mejorar el flujo de aceite. También es posible probar con la inyección de nutrientes: fuentes de carbono, N y P, para favorecer la actividad microbiana del pozo o yacimiento, o bien la adición de microorganismos exógenos con actividades metabólicas de interés, adaptados a las condiciones específicas y extremas de los yacimientos y finalmente la aplicación de productos microbianos: enzimas, biosurfactantes y biopolímeros.

SAAVEDRA LUIS CARLOS AGOSTO 2014 UAGRM


ANTECEDENTES SOBRE LA PRESENCIA DE MICROORGANISMOS EXTREMOFILOS EN YACIMIENTOS.

Microorganismos (dominios bacteria y arquea) en yacimientos con profundidades desde 500 hasta 2800 m y temperatura de al menos 75°C. Para ello se colectaron núcleos en contenedores estériles con atmósfera libre de oxígeno provenientes de una formación geológica en Carolina del Sur EUA (Monasiersky, 1997). McInerny y Sublette (1997) mencionan que el oxígeno molecular, la temperatura y salinidad son los principales factores que pueden afectar el desarrollo microbiano en yacimientos.

El tipo de formación geológica y el tamaño de poro de la roca son importantes porque representan una superficie de contacto para la proliferación de biomasa (Krumholz, 1998). La emanación de gases (CH4, H2S) característicos de metabolismo microbiano, del interior hacia el exterior de la tierra es otro factor que permite presumir la existencia de microorganismos en microambientes del subsuelo.

FUNDAMENTO DE LA IDEA MEOR Ecosistemas con características extremas (yacimientos) pueden ser colonizados por microorganismos (autóctonos) con estrategias adaptativas particulares y capacidad de producir metabolitos (surfactantes, solventes y gases), los cuales favorecen el desplazamiento in situ de hidrocarburos mejorando con ello su recuperación. Entonces el fundamento del proceso consiste en potenciar de forma selectiva la actividad microbiana de interés.

PLAN GENERAL DE TRABAJO

Obtención de la muestra, las características a considerar incluyen: formación geológica y tipo de roca del yacimiento, así como: salinidad, temperatura y presión del mismo. Cultivo de microorganismos, el crecimiento de microorganismos en laboratorio se realiza utilizando medios de enriquecimiento específicos y mixtos y condiciones de cultivo similares al medio ambiente del yacimiento del cual proviene la muestra. Bioproductos potencialmente útiles para mejorar la recuperación de aceite, una vez que se determinen los mejores cultivos de la etapa anterior se probará su capacidad para producir surfactantes, ácidos, solventes, polímeros y/o gas. Pruebas en núcleo en condiciones de laboratorio. Los experimentos se llevan a cabo considerando la bioestimulación y bioaumentación. Los parámetros de respuesta son: crecimiento microbiano, producción de agentes tensoactivos y gases (e.g, N2, CO2), recuperación del aceite, entre otras. Modelación y simulación del comportamiento en yacimientos, Ejecución de la tecnología a nivel pozo o yacimiento, Monitoreo y evaluación de resultados. En la figura 1 se muestra un esquema de las etapas que considera un proyecto de recuperación mejorada de hidrocarburos.



En lo que respecta al petróleo, el estudio de los microorganismos y sus productos se Realizan para:

1. Desarrollar productos que pueden mejorar la recuperación secundaria y terciaria.

2. Provocar la movilización de aceites pesados mediante la reducción de la viscosidad y la tensión interfacial.


CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DE YACIMIENTOS

Cultivo y caracterización (bioquímica,micro y fisiologica) de microorganimos

DNA Total

Cuantificación de metabolitos de interés

Muestras preservadas (agua congénita, agua de inyección,aceite) provenientes de los yacimientos de interés

Modelos MatemáticosPruebas en núcleos de velocidad decrecimiento y formación de películas

Cepas extremofilas IMPPruebas bioestimulaciónin situ en núcleo

Características de núcleo

Parámetros de entrada Parámetros de sálida

Fisicoquímicos y biológicos

Modelos teóricos y experimentales

Producción de inóculos

Presión

Temperatura

Salinidad

pH

Gases

Aceite

Crecimiento

Metabolitos

PRUEBAS DE DESPLAZAMIENTO EN NÚCLEOS


3. Hacer posible la inyección de microorganismos en los yacimientos petroleros para evitar su contaminación.

4. Estudio de yacimientos petroleros mediante la ecología microbiana.

La aplicación práctica de cultivos microbianos en los yacimientos petroleros impone varias restricciones sobre los cultivos microbianos; debido a que los microorganismos deben ser capaces de migrar, o ser transportados, al fondo del yacimiento para cualquier aplicación in-situ. Además, deben ser capaces de multiplicarse en el medio ambiente del subsuelo y, por tanto, los nutrientes necesarios para el crecimiento que no están disponibles en un yacimiento petrolero, se deberán incluir en la inyección de agua.

PARÁMETROS PARA EL DESARROLLO DE LA RECUPERACIÓN MEJORADA

MICROBIANA.

Se estableció que para el desarrollo de microorganismos apropiados para la recuperación mejorada del petróleo, varios parámetros se deben conocer o determinar.

Estos son:

Identificacion taxonómica de los microorganismos autóctonos. En un pozo productor. En un pozo de baja producción. En un pozo inactivo. Desarrollo de los medios adecuados de muestreo y análisis. Delimitar las vías metabólicas y los productos de los principales microorganismos

candidatos.

Definir los bioproductos deseados, bioactividades y las características físico estructurales de los microorganismos, es decir, el tamaño y la flexibilidad de la forma. Considerando los siguientes objetivos en términos de producción ex-situ, on-situ e in-situ:

Biopolímeros Los polisacáridos Lipopolisacáridos Otros Biosurfactantes Hidrocarburos incluidos el metano CO2 Ácidos (H2SO4, HCl, orgánicos)

Se ha mencionado el término de microorganismos como la materia prima para que la

recuperación microbiana se lleve acabó; sin embargo hay que aclarar que existen tres



principales grupos de microorganismos:

Los procariotas, como las bacterias. Los eucariotas, como los protozoos, algas y hongos. los virus.

Sin embargo, los únicos microorganismos empleados en la recuperación mejorada microbiana del petróleo son las bacterias, debido principalmente a que estos microorganismos cuentan con los requerimientos necesarios para ser inyectados en los yacimientos.

Conclusión.-

Existen yacimientos agotados, donde la recuperación de crudo residual por métodos convencionales es incosteable. El declive de reservas, condiciones climatológicas adversas y la baja probabilidad de encontrar nuevos campos, son circunstancias oportunas para implementar nuevas tecnologías en la industria del petróleo. Para ello se propone conocer y utilizar selectivamente a diversos microorganismos autóctonos con metabolismos de interés que favorezcan las condiciones del crudo o bien de la roca permitiendo llevar a cabo una extracción económica y eficiente. desarrollar e implementar una tecnología de recuperación de hidrocarburos por vía microbiana (MEOR por sus siglas en ingles) consiste de las siguientes etapas: a) caracterización y cultivo de microorganismos extremos aerobios y anaerobios provenientes del yacimiento de interés; b) cuantificar bioproductos para mejorar la producción de hidrocarburos (dirigir las rutas metabólicas de interés); c) pruebas en núcleo o medio poroso; d) simulación numérica de núcleo, pozo y yacimiento.

BIBLIOGRAFÍA

Tesis “RECUPERACIÓN MEJORADA MICROBIANA DE HIDROCARBUROS” por NATALIA CATALINA HINOJOSA GONZÁLEZ

RECUPERACIÓN MEJORADA DE HIDROCARBUROS VÍA MICROBIANA A. Muñoz-Colunga*, T. Roldán-Carrillo y P. Olguín-Lora


recuperación microbiana de hidrocarburos

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