La Biotecnología y la Ingeniería de Yacimientos: Recuperación Asistida por Bacterias.

Concepto:
La biotecnología es la tecnología basada en la biología cuya aplicación desarrolla un enfoque multidisciplinario que comprende diversas ciencias y disciplinas como biología, química, bioquímica, genética, agronomía, medicina, ingeniería, entre otras. La recuperación asistida por bacterias o microbial enhanced oil recovery (MEOR) es un método de mejoramiento de producción de petróleo mediante el uso de aplicaciones biotecnológicas. Esta técnica consiste en la inyección de ciertos microorganismos en el yacimiento y la posterior estimulación y transporte de sus productos metabólicos generados in situ a fin de obtener una reducción del petróleo residual dejado en el yacimiento. Dichos microorganismos pueden actuar como agentes capaces de movilizar el petróleo residual para aislar selectivamente zonas no deseadas del reservorio. Con el uso del cultivo de bacterias enriquecidas se puede separar el petróleo de la roca yacimiento más fácilmente.

MEOR resulta una tecnología de bajo costo lo cual la hace favorable con los precios del petróleo. Hoy en día, se han obtenido resultados positivos de MEOR en pozos de diferentes yacimientos en Argentina, disminuyendo la viscosidad de los crudos y aumentando la producción del mismo.

Método:
Este método se demostró mediante la inyección de bacterias sulfo-reductoras de tipo anaeróbicas en una solución nutriente de lactato de sodio con la que se saturó muestras de areniscas petrolíferas de Athabasca, Canadá, cuyas viscosidades del crudo se encuentran en el orden de un millón de centipoise y crudos muy pesados. Las bacterias se multiplicaron en la muestra a la vez que ocurría una separación gradual de petróleo de la arenisca. En el proceso de "fermentación bacterial in situ" una combinación de mecanismos es la responsable de la estimulación de la producción o el mejoramiento en la recuperación de petróleo. Esta combinación de mecanismos depende básicamente de la aplicación, los cultivos y nutrientes seleccionados y las condiciones operacionales. Algunos de los mecanismos son:

• Degradación y alteración del petróleo.

• Desulfurización del petróleo.

• Mejoramiento de la movilidad relativa del petróleo con respecto al agua mediante biosurfactantes y biopolímeros.

• Re-presurización parcial del reservorio por la liberación de gases como el metano y el CO2.

• Reducción de la viscosidad del petróleo a través de la disolución de solventes orgánicos en la fase petróleo.

• Incremento de la permeabilidad de la rocas carbonáticas en yacimientos calcáreos debido a ácidos orgánicos producidos por bacterias anaeróbicas.
  
  Con el MEOR se logra principalmente:


• La disolución de la matriz de la roca yacimiento carbonática porque las bacterias sulfo reductoras transforman el sulfato en H2S que disminuyen el pH del medio, representado por la siguiente ecuación:
  
  CaCO3 + H2O CO2 + Ca (OH)2
  El petróleo absorbido a los carbonatos inorgánicos es liberado debido a la disolución de los mismos.

• Generación de gas libre que ayuda a la expulsión de petróleo del espacio poroso.

• Las bacterias se depositan sustancias sobre la superficie y se pegan a la misma para generar membranas biológicas que encapsulan el petróleo para así ser transportado de manera más sencilla.

• Las bacterias producen sustancias activas para las superficies que contribuyen a la expulsión de petróleo del espacio poroso.
  

Aspectos a considerar:
Pero como todo, ésta técnica tiene sus ventajas y desventajas. Antes de utilizar cualquier método de recuperación en un yacimiento se deben realizar estudios e investigaciones previas, para ser cual o cuales son las más rentables y favorables para la formación. Es necesario saber si las bacterias son compatibles con la formación y así evitar daños a la formación, además estos microorganismos causan alta corrosión a las estructuras de hierros.
En la aplicación del MEOR se debe tomar en cuenta varios factores, entre los que se encuentran las propiedades petrofísicas del yacimiento, la química y la microbiología:

Propiedades Petrofísicas del Yacimiento:

• Factores de Forma: como la morfología y orientación de las partículas dentro del material. Mientras mayor es la anisotropía, mayor es la acción del factor de orientación en la modificación de la porosidad, permeabilidad y resistencia de la roca yacimiento; lo que se debe tomar en cuenta al momento de inyectar fluidos y más aún si son bacterias.

• Estructura del espacio poroso: la inyección de microorganismos en depósitos cuyos poros son grandes tiene poco efecto sobre la porosidad total; en cambio, en poros pequeños, éstos pueden llegar a reducir la permeabilidad del sistema considerablemente.

• Permeabilidad: en yacimientos de alta permeabilidad es ventajoso porque las bacterias penetran rápidamente la formación. En caso de una disminución de la permeabilidad, la roca yacimiento estaría actuando como filtro de bacterias y sólidos en suspensión. Esta reducción depende volumen total inyectado, por lo que es necesario saber y controlar la cantidad de bacterias que se pueden inyectar en el yacimiento, ocasionando el menor daño posible.

Química, entre las más importantes están:

• Lavado por Agua: el lavado por agua cambia la composición del petróleo, transforma los crudos en más pesados. Esto es causado por la remoción de hidrocarburos con mayor solubilidad en agua.


• Biodegradación de Petróleo: o degradación por bacterias implica completa mineralización de químicos hasta formar compuestos simples a través del metabolismo de microorganismos.

Microbiología: es el estudio de la distribución de bacterias indígenas, la fisiología de las bacterias bajo condiciones de reservorio, la interacción entre las bacterias inyectadas y las indígenas y el control de la actividad microfloral en el reservorio de manera tal que la inyección potencial de un cultivo de bacterias y/o la estimulación de la actividad de las bacterias indígenas pueda traer resultados positivos en la recuperación de petróleo.

Criterio de Selección:

El MEOR se puede aplicar en yacimiento donde la permeabilidad es mayor a 175mD, la temperatura es menor que 75°C, la presión es menor que 900 atm, la porosidad es 50% > 5*viscosidad, la saturación de petróleo es mayor al 50% (se usa viscosificador) o mayor al 25% ( se usan surfactantes), la viscosidad de petróleo si es menor a 20 cp (se usa surfactante) y si está entre 20 y 200 cp (se usa viscosificador), no hay empuje por agua, electrolitos mayor a 1000 ppm y metales pesados mayor a 50ppm.

Ventajas:

• Es económicamente atractivo en campos productores marginales.


• El costo del fluido inyectado es independiente del costo del petróleo.


• Los microorganismos y nutrientes inyectados son baratos, fáciles de obtener y manejar el campo.


• Es práctico al momento de aplicar con un equipo de producción convencional.


• El MEOR es de menor costo de implementación y más sencillo de monitorear que cualquier otra técnica de recuperación asistida.


• El efecto al ambiente es prácticamente nulo.

El MEOR es una técnica muy ventajosa, ya que es económica y fácil de aplicar, ofrece gran cantidad de aplicaciones útiles para la industria petrolera. Se pronostica un futuro confortador con la aplicación de nuevas tecnologías en la ingeniería de yacimientos. Por ello es preciso dar a conocer todos esos métodos que se van desarrollando por diversas disciplinas alternas a la ingeniería porque la mayoría de esos trabajos son publicados sólo en congresos o foros respectivos a la disciplina en cuestión.