BR112019017788A2

BR112019017788A2 - Composições e métodos para a digestão microbiana melhorada de polímeros em poços de fraturamento

Info

Publication number: BR112019017788A2
Application number: BR112019017788-4A
Authority: BR
Inventors: Farmer Sean; Alibek Ken; Adams Kent; N. Karathur Karthik; MAZUMDER Sharmistha
Original assignee: Locus Oil Ip Company, Llc
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2020-03-31
Also published as: SA519402572B1; WO2018160995A1; US20200071603A1; EP3589719A4; US11473007B2; AU2018227567A1; CN110382662A; EP3589719A1; US20210095185A1; CO2019009028A2; CN110382662B; US10844276B2; AU2018227567B2; CA3054686A1; MX2019010453A; CL2019002504A1; WO2018160995A8

Abstract

a presente invenção refere-se a composições e métodos respeitadores do meio-ambiente para degradar polímeros usados em operações de fraturamento para melhorar a recuperação de petróleo e gás. especificamente, as composições e métodos utilizaram microrganismos e/ou seus subprodutos de crescimento para degradar polímeros, tais como pga, pla e pam, utilizados em poços de fraturamento.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPOSIÇÕES E MÉTODOS PARA A DIGESTÃO MICROBIANA MELHORADA DE POLÍMEROS EM POÇOS DE FRATURAMENTO. REFERÊNCIA CRUZADA A UM PEDIDO RELACIONADO [001] Este pedido reivindica o benefício dos seguintes pedidos provisórios de Patente norte-americana: n^Q 62/466410, depositado em 3 de março de 2017 e n^Q 62/528718, depositado em 5 de julho de 2017; cada um dos quais é incorporado aqui por referência em sua totalidade.

BASE DA INVENÇÃO [002] Fraturamento hidráulico, ou fracking de formações do solo em torno de um poço é um processo usado para aumentar a produtividade do poço. Poços verticais padrão passam por fraturamento durante a produção original ou para estimular produção. Outras aplicações envolvem o uso de poços horizontais, em que um poço vertical é perfurado até uma profundidade desejada, em tal ponto em que a broca é virada para começar a perfurar horizontalmente. A porção horizontal destes poços pode estender vários milhares de pés de comprimento.

[003] Uma vez que a perfuração ocorreu, milhares de galões de fluido pad, um fluido à base de petróleo ou água, são injetados em uma formação, a pressões extremas. Isto faz com que rachaduras ou fraturas se desenvolvam na face da rocha no poço. A injeção de fluido continuada no poço então faz com que a fraturas aumentem em comprimento e largura. Depois que uma largura suficiente é atingida, partículas chamadas como propante são adicionadas ao fluido; estas frequentemente revestidas com os materiais poliméricos, para ajudar no funcionamento apropriado em formações subterrâneas apertadas. Areia de silica é comumente usada como um propante em aplicações de fraturamento.

[004] Após cessar a injeção de fluido, o líquido de fraturamento

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2/45 flui fora das fraturas, permitindo que as paredes das fraturas fechem sobre o propante. As partículas de propante então apoiam as paredes das fraturas separadamente. Uma vez que as partículas de propante são normalmente muito maiores do que as partículas da formação, a permeabilidade do fluido de uma fratura apoiada é muito maior do que aquela da formação natural; portanto, a capacidade de fluxo do poço é aumentada. No fim de um tratamento de fraturamento, o líquido carregado de propante é injetado do poço para a formação por um fluido de deslocamento livre de propante.

[005] Apesar dos aumentos na produtividade de petróleo e gás associados ao uso de fraturamento, certas desvantagens e complicações podem surgir, particularmente no que diz respeito ao uso de propantes. Por exemplo, dependendo do propante usado, o propante pode afetar a taxa de fluxo do líquido de fraturamento, e/ou o propante pode ser depositado nas fraturas impropriamente, ou não ser depositado de todo. Como um resultado, uma variedade de soluções para superar essas complicações foi desenvolvida, tais como revestimentos de propantes e aditivos fluidos de fraturamento químico.

[006] Os modelos teóricos geralmente indicam que a largura de uma fratura no poço aumenta com a viscosidade efetiva do fluido injetado na fratura, taxa de injeção de fluido e volume de fluido injetado. O fluido de fraturamento deve ser capaz de suportar as altas pressões necessárias para criar fraturas com uma largura que pode aceitar propante. Idealmente, isso é feito sem o uso de grandes quantidades de fluido, no entanto a viscosidade de um fluido de fraturamento é normalmente limitada pela perda de pressão quando o fluido é bombeado para baixo de um poço. Os fluidos de fraturamento que são usados atualmente, minimizam esta perda de pressão utilizando soluções de polímero altamente não newtonianas (cisalhamento - desbaste). Caso contrário, a perda de pressão devido ao atrito na tubulação só permiti

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3/45 ria a injeção em taxas muito pequenas. Polímeros solúveis em água podem ser reticulados para aumentar a viscosidade, sendo esta reticulação às vezes retardada para diminuir a perda de pressão nos tubulares.

[007] Redutores de atrito também podem ser adicionados aos fluidos de fraturamento para reduzir a pressão de atrito durante o bombeamento. Os redutores de atrito são tipicamente polímeros solúveis em água, de cadeia longa e alto peso molecular. Eles operam aumentando o fluxo laminar e diminuindo o fluxo turbulento em água quando é bombeado para baixo no poço, diminuindo assim a energia exigida para mover a água e as partículas propantes para o poço abaixo.

[008] Além disso, quebradores podem ser usados para abaixar a viscosidade do líquido de fraturamento, antes que o líquido flua de volta para cima no poço. Depois que o propante é misturado ou revestido com o fluido de fraturamento viscoso e bombeado para baixo para formar uma fratura, o fluido de fraturamento deve ser removido do bloco propante. O fluido de fraturamento não quebrado, deixado na fratura pode reduzir a permeabilidade do bloco propante, resultando em menos refluxo de fluído e menos produção de petróleo e gás. Idealmente, o fluido de fraturamento é removido sem mover o propante da fratura e sem danificar a condutibilidade do leito propante. Para fazer isso, o fluido viscoso que carregou o propante pode ser diluído para um estado próximo de água usando quebradores, tais como enzimas ou oxidantes.

[009] O refluxo do propante das fraturas e para dentro do poço pode também impedir a eficiência da produção de petróleo e gás. Se o propante flui fora de uma fratura para dentro do poço, a largura da fratura diminui e a produtividade do hidrocarboneto declina. Fibras poliméricas feitas de, por exemplo, polilactida ou ácido polilático (PLA),

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4/45 têm sido usadas para prevenir o refluxo de propante. As fibras de PLA ajudam a suspender o propante no líquido fraturamento e o carregam para o poço abaixo furo e para dentro da formação. As fibras atuam para formar uma rede que estabiliza o bloco de propante, que é então depositado nas fraturas, enquanto previne depósito de propante na parte inferior da fratura. As fibras de polilactida então dissolvem, deixando canais através dos quais o gás e o petróleo podem fluir para dentro do poço. PLA pode também ser usado em forma de esferas e/ou flocos dissolúveis como um redutor de atrito.

[0010] Outro polímero biodegradável comumente usado em operações de fraturamento é o poliglicólico ou ácido poliglicólico (PGA), na forma de esferas ou fibras. As esferas de fraturamento de tamanho variável são usadas frequentemente para o fraturamento de zonas fraturadas múltiplas. O uso das esferas permite que as zonas não tratadas sejam isoladas das zonas já tratadas, de modo que a pressão hidráulica frature as novas zonas, ao invés de meramente romper as zonas já fraturadas. O processo envolve a inserção de uma pluralidade de mangas de fratura, que incluem uma manga deslizante mecanicamente acionada por um assento de esfera, dentro de uma zona não tratada. As mangas de fratura podem ter assentos de esferas menores progressivamente.

[0011] As esferas de fratura menores são inseridas primeiramente nas mangas, passando por todas até a última luva de fratura, onde se sentam. A pressão aplicada da superfície faz com que a esfera de fratura pressione contra o assento da esfera, que engata mecanicamente uma luva deslizante. A pressão faz com que a luva mude mecanicamente, abrindo uma pluralidade de portos de fratura e expondo a formação. Fluido de fraturamento de alta pressão é injetado da superfície, forçando o fluido de fratura para dentro da formação e a zona é fraturada. Após a zona ser fraturada, a segunda menor esfera de fratu

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5/45 ra é bombeada para dentro do poço perfurado, e senta na manga mais distante disponível. Essa zona está fratura e o processo é continuado com esferas de fratura cada vez maiores, sendo a maior bola inserida por último.

[0012] Adicionalmente, muitos operadores de poço usam gel do poliacrilamida (PAM) como um redutor de atrito em quantidades em torno de 1 a 2 partes por 1.000 galões da água; entretanto, uma vez que o gel vai poço abaixo, não serve para nenhum outro propósito, não degrada prontamente e não é facilmente recuperado de volta à superfície. Tentativas ineficazes de clivar o gel usando cromita de sódio ou brometo de sódio foram feitas, mas muitas vezes deixam quantidades significativas de gel remanescente.

[0013] A utilidade de substâncias de fraturamento poliméricas é limitada pela sua capacidade de degradar-se sob condições de temperatura e umidade que existem em um poço, bem como a sua capacidade de serem recuperadas de volta do poço. Aumentar a viscosidade dos fluidos de fraturamento cria ainda mais limitações, pois os polímeros solúveis em água mais comumente usados para aumentar a viscosidade, não degradam completamente. Em vez disso, deixam um resíduo que dificulta a capacidade de fluxo do propante deixado na fratura. Adicionalmente, os polímeros usados como redutores de atrito, quebradores, reticulantes ou outros aditivos, podem levar a dificuldades similares devido a sua taxa de degradação lenta.

[0014] A taxa na qual PLA ou PGA degrada, por exemplo, é importante para a aplicação bem-sucedida em modalidades subterrâneas, tais como aquelas descritas acima. A degradação de PLA e PGA deve proceder principalmente através de hidrólise e a taxa de degradação é altamente dependente de condições locais, por exemplo, temperatura. Estes polímeros reticulados são submetidos a temperaturas muito elevadas nas formações, as quais diminuem rapidamente à medida que o

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6/45 fluido é bombeado através da tubagem de poço.

[0015] Assim, há a necessidade de composições e métodos para degradar e recuperar rapidamente PLA, PGA e outras substâncias poliméricas utilizadas como redutores de atrito, quebradores e/ou outros aditivos de fluidos de fraturamento e revestimentos.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0016] A presente invenção provê microrganismos, bem como subprodutos de seu crescimento, tais como, biotensoativos, solventes e/ou enzimas. A presente invenção provê métodos para usar estes microrganismos e seus subprodutos em operações de fraturamento hidráulico, para melhorar a dissolução de aditivos de fluido de fraturamento poliméricos e/ou revestimentos de propante. Vantajosamente, estes métodos da presente invenção são respeitadores do meioambiente, respeitadores operacionais e efetivos no custo.

[0017] Em modalidades preferidas, a presente invenção provê materiais e métodos para melhorar a produção de petróleo e gás, por tratamento de uma formação contendo petróleo e gás, submetida ao tratamento de fraturamento hidráulico, com uma composição baseada em microrganismos, capaz de dissolver polímeros que foram utilizados como, por exemplo, aditivos de fluídos de fraturamento e ou revestimentos de propante.

[0018] Em uma modalidade, a presente invenção provê uma composição baseada em microrganismos para melhorar a recuperação de petróleo e gás a partir de uma formação de suporte de hidrocarbonetos, a dita composição compreendendo um microrganismo e/ou seus subprodutos de crescimento. Os subprodutos de crescimento podem ser, por exemplo biotensoativos, solventes, enzimas e/ou outros metabolites.

[0019] Em uma modalidade, o microrganismo é uma ou mais bactéria ou levedura produtora de enzima, biotensoativo, solvente e ou

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HAS uma combinação dos mesmos. Em uma modalidade, a composição baseada em microrganismos compreende urn matador de levedura, tal como por exemplo Wickerhamomyces anomalus e/ou produtos do crescimento desta espécie. Em uma modalidade, o microrganismo é uma levedura do dado Starmerella. Em uma modalidade o microrganismo é uma bactéria do clado Bacillus.

[0020] Em uma modalidade, a composição baseada em microrganismos pode ademais compreender enzimas que melhoram a degradação de polímeros, tal como, por exemplo proteases, lipases e/ou esterases.

[0021] Em uma modalidade, a composição baseada em microrganismos pode ademais compreender materiais para melhorar o crescimento do microrganismo durante a aplicação. Estes materiais podem ser, por exemplo, nutrientes e/ou melhoradores de germinação. As fontes de nutrientes podem incluir, por exemplo, nitrogênio, nitratos, nitritos, fósforo, magnésio e/ou carbono. Os melhoradores de germinação podem incluir, por exemplo, L-alanina, L-valina, L-asparagina e/ou manganês em quantidades micro molares.

[0022] Em certas modalidades, as composições da presente invenção têm vantagens sobre, por exemplo, biotensoativos, solventes, e/ou enzimas isoladamente, incluindo um ou mais do seguinte: altas concentrações de mano proteína como uma parte da superfície externa da parede da célula de uma levedura; a presença de beta-glucano nas paredes de célula de levedura; e a presença de biotensoativos e outros metabolites (por exemplo, ácido lático, etanol, acetato de etila, etc.) na cultura. Estes metabolites podem, por exemplo, atuar como solventes.

[0023] Em uma modalidade, a presente invenção provê produtos de fermentação de levedura que podem ser usados para digestão, ou melhoria da degradação, de polímeros em poços de fraturamento. O

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8/45 produto de fermentação de levedura pode ser obtido via o cultivo de levedura produtora de biotensoativo, solvente e/ou enzima, tal como por exemplo Wickerhamomyces anomalus (Pichia anômala). O caldo de fermentação, depois de 7 dias de cultivo a 25-30°C podem conter a suspensão de células de levedura e, por exemplo, 4 g/l ou mais de biotensoativo.

[0024] O produto de fermentação de levedura pode também ser obtido via cultivo de uma levedura produtora de biotensoativo, solvente/ou enzima, tal como, por exemplo, Starmerella bombicola. O caldo de fermentação, após 5 dias de cultivo a 25° C, pod e conter a suspensão de células de levedura e, por exemplo, 100 g /L ou mais, de biotensoativo.

[0025] Em uma modalidade, a composição de acordo com a presente invenção é obtida através de processos de cultivo, que vão de escala pequena a grande escala. O processo de cultivo pode ser, por exemplo, cultivo submerso, fermentação de estado sólido (SSF) e/ou uma combinação dos mesmos.

[0026] Como apresentado nas Figuras 1 e 2, os produtos de fermentação de levedura podem ser incubados com fluído de fraturamento contendo, por exemplo, esferas de PLA, por 24 horas. Uma esfera de PLA após incubação com produto de fermentação de levedura, estava completamente dissolvida, enquanto quando incubada pelo mesmo período de tempo somente com água somente, 1% da dissolução total ocorreu (requerendo aproximadamente 1 mês para a dissolução completa).

[0027] Vantajosamente, as presentes composições baseadas em microrganismos podem ser usadas para digestão, ou melhoria da degradação, de polímeros em, por exemplo, poços de fraturamento. A presente composição pode também ser útil como uma solução de refluxo em que os biotensoativos ou outros subprodutos do crescimento

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9/45 microbiano, podem eficientemente diminuir a tensão superficial da água para uma faixa desejável de, por exemplo, 28-30 dinas/cm. As composições também podem ajudar a reduzir a carga de energia requerida para expelir os materiais de fraturamento após o uso.

[0028] Em uma modalidade, a presente invenção provê um método para melhorar a eficiência da produção de petróleo e gás, aplicando uma composição que compreende um microrganismo produzindo biotensoativo, solvente e/ou enzima, e/ou um subproduto de crescimento do mesmo, a um poço de petróleo. O subproduto de crescimento pode ser qualquer metabólito microbiano, como, por exemplo, um biotensoativo, um solvente e/ou uma enzima.

[0029] Em uma modalidade o método pode ser usado para melhorar a recuperação de petróleo aplicando a composição baseada em microrganismo a um poço de petróleo que se submete ao tratamento de fraturamento hidráulico.

[0030] O método pode ainda compreender a adição de materiais para aumentar o crescimento e/ou germinação de microrganismo durante a aplicação (por exemplo, adição de nutrientes para promover o crescimento de microrganismos e/ou melhoradores de germinação). Em uma modalidade, as fontes de nutrientes podem incluir, por exemplo, nitrogênio, nitrato, fósforo, magnésio e/ou carbono. Em uma modalidade, os melhoradores de germinação podem incluir, por exemplo, l-alanina, l-valina, l-asparagina e/ou manganês em quantidades micro molares.

[0031] Em uma modalidade, o método pode incluir ademais a adição de enzimas degradantes de polímero ao local, a fim de aumentar a degradação do polímero.

[0032] Preferivelmente, os microrganismos da composição baseada em microrganismos e/ou seus subprodutos de crescimento, podem rapidamente digerir polímeros, tal como o ácido polilático (PLA) e/ou

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10/45 ácido poliglicólico (PGA). Os microrganismos podem ser inativos, vivos (ou viáveis), ou em forma de esporos, no momento da aplicação.

[0033] Em uma modalidade, o microrganismo é uma levedura, por exemplo, Wickerhamomyces anomalus e/ou starmerella bombicola. Em uma modalidade, o microrganismo é uma bactéria, tal como, por exemplo, uma espécie de bactéria do ciado Bacillus. Em uma modalidade, uma combinação de microrganismos é utilizada na composição baseada em microrganismos.

[0034] Microrganismos podem crescer in situ e produzir compostos ativos no local. Consequentemente, uma alta concentração de, por exemplo, biotensoativo, solvente e/ou enzima, microrganismos produtores de biotensoativo, pode ser alcançada de forma fácil e contínua em um local de tratamento (por exemplo, um poço de petróleo).

[0035] Em uma modalidade, a presente invenção provê métodos de recuperação de substâncias poliméricos que permanecem em poços de fraturamento. Por exemplo, biotensoativos produzidos por métodos e microrganismos da presente invenção, podem reduzir a tensão interfacial de fluidos utilizados para elevar substâncias de fraturamento poliméricas, tais como redutores de atrito em gel de poliacrilamida (PAM). Em uma outra modalidade, os biotensoativos podem ser usados para clivar o gel de PAM antes da elevação.

[0036] A presente invenção pode ser útil para a completação de poço, particularmente em operações de fraturamento, bem como para restaurar a saúde de formações de petróleo e contendo gás. Por exemplo, as composições e os métodos do escopo podem ajudar no reparo em danos de formação nas áreas que cercam um poço e podem remediar os polímeros (por exemplo, PLA e PGA) e biopolímeros (por exemplo, goma de guar e goma xantana) que são restos de operações de fraturamento prévias. Assim, os canais obstruídos podem ser reabertos dentro das formações para permitir novas oportunidades

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11/45 de fraturamento.

[0037] Em uma modalidade, a presente invenção provê métodos de produção de um biotensoativo, solvente, metabolite e/ou uma enzima, cultivando uma estirpe de microrganismo da presente invenção, sob condições apropriadas para crescimento e produção de tensoativo, solvente, metabolite e/ou enzima; e purificando o tensoativo, solvente, metabolite e/ou enzima para o uso subsequente de acordo com a o escopo da invenção.

[0038] Vantajosamente, a presente invenção pode ser usada sem liberar grandes quantidades de compostos inorgânicos no ambiente. Adicionalmente, as composições e os métodos utilizam componentes que são biodegradáveis e toxicologicamente seguros. Assim, a presente invenção pode ser utilizada em todas as operações possíveis de produção de petróleo e gás como um tratamento verde.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0039] A Figura 1 mostra uma esfera de PLA (esquerda) e uma esfera de PLA dissolvida após a aplicação de tratamento de levedura (direita).

[0040] A Figura 2 mostra a digestão do PLA durante um período de 24 horas, usando o tratamento da digestão de levedura (meio) contra a água somente (direita). A digestão de levedura resultou em dissolução completa, enquanto a água somente resultou em cerca de dissolução de 1%.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0041] A presente invenção provê microrganismos, bem como subprodutos de seu crescimento, tais como, biotensoativos, solventes e/ou enzimas. A presente invenção provê métodos para usar estes microrganismos e seus subprodutos em operações de fraturamento hidráulico, para melhorar a dissolução de aditivos de fluido de fraturamento poliméricos e/ou revestimentos de propante. Vantajosamente,

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12/45 estes métodos da presente invenção são respeitadores do meioambiente, respeitadores operacionais e efetivos no custo.

[0042] Em modalidades preferidas, a presente invenção provê materiais e métodos para melhorar a produção de petróleo e gás, por tratamento de uma formação contendo petróleo e gás, submetida ao tratamento de fraturamento hidráulico, com uma composição baseada em microrganismos, capaz de dissolver polímeros que foram utilizados como, por exemplo, aditivos de fluídos de fraturamento e ou revestimentos de propante.

[0043] Em uma modalidade, a presente invenção provê uma composição baseada em microrganismos para melhorar a recuperação de petróleo e gás a partir de uma formação contendo hidrocarbonetos, a dita composição compreendendo um microrganismo e/ou seus subprodutos de crescimento. Os subprodutos de crescimento podem ser, por exemplo biotensoativos, solventes, enzimas e/ou outros metabolites .

[0044] Em uma modalidade, o microrganismo é uma ou mais bactéria ou levedura produtora de enzima, biotensoativo, solvente e ou uma combinação dos mesmos. Em uma modalidade, a composição baseada em microrganismos compreende um assassino de levedura, tal como por exemplo Wickerhamomyces anomalus e/ou produtos do crescimento desta espécie. Em uma modalidade, o microrganismo é uma levedura do ciado Starmerella. Em uma modalidade o microrganismo é uma bactéria do ciado Bacillus.

Definições selecionadas [0045] Conforme aqui utilizado, a referência a uma composição baseada em microrganismos significa uma composição que compreende componentes que foram produzidos como resultado do crescimento de microrganismos ou outras culturas de células. Assim, a composição baseada em microrganismos pode incluir os próprios mi

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13/45 crorganismos e/ou subprodutos do crescimento microbiano. Os microrganismos podem estar em estado vegetative, em forma de esporos, em forma micelial, em qualquer outra forma de propágulo, ou uma mistura destes. Os microrganismos podem ser planctônicos ou numa forma de biofilme, ou uma mistura de ambos. Os subprodutos do crescimento podem ser, por exemplo, metabolites, componentes da membrana celular, proteínas expressas e/ou outros componentes celulares. Os microrganismos podem estar intactos ou lisados. Em modalidades preferidas, os microrganismos estão presentes com o caldo em que foram cultivados, na composição baseada em microrganismos. As células podem estar presentes em, por exemplo, uma concentração de 1 x 10⁴, 1 x 10⁵, 1 x 10⁶, 1 x 10⁷, 1 x 10⁸, 1 x 10⁹, 1 x 10¹⁰, ou 1 x 10¹¹ ou mais propágulos por mililitro da composição. Conforme aqui usado, um propágulo é qualquer parcela de um microrganismo da qual um organismo novo e/ou maduro pode se desenvolver, incluindo, mas não limitado a, células, esporos, conídios, micelas, botões e sementes. [0046] A presente invenção provê ademais produtos baseados em microrganismos, que são produtos que devem ser aplicados na prática para conseguir um resultado desejado. O produto baseado em microrganismo pode ser simplesmente a composição baseada em microrganismo colhida do processo do cultivo do microrganismo. Alternativamente, o produto baseado em microrganismo pode incluir outros ingredientes que foram adicionados. Estes ingredientes adicionais podem incluir, por exemplo, estabilizadores, tampões, veículos apropriados, tais como água, soluções de sal, ou qualquer outro veículo adequado, nutrientes adicionados para apoiar o crescimento microbiano, melhoradores de crescimento não nutrientes, tais como hormônios vegetais, e/ou agentes que facilitam o rastreamento dos microrganismos e/ou da composição no ambiente ao qual ele é aplicado. O produto baseado em microrganismo também pode incluir misturas de composi

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14/45 ções baseadas em microrganismo. O produto à base de microrganismo também pode incluir um ou mais componentes de uma composição baseada em microrganismo que foram processados de alguma forma, tal como, mas não se limitando, filtragem, centrifugação, lisagem, secagem, purificação e semelhantes.

[0047] Conforme usado aqui, uma molécula de ácido nucleico isolada ou purificada, polinucleotídeo, polipeptídeo, proteína ou composto orgânico, tal como uma pequena molécula (por exemplo, aqueles descritos abaixo), é substancialmente livre de outros compostos, tal como o material celular, com o qual está associada na natureza. Como usado aqui, a referência a isolada no contexto de uma cepa microbiana, significa que a cepa é removida do ambiente em que ela existe na natureza. Assim, a cepa isolada pode existir como, por exemplo, uma cultura biologicamente pura, ou como esporos (ou outras formas da cepa) em associação com um veículo.

[0048] Em certas modalidades, compostos purificados são pelo menos 60% em peso (peso seco) o composto de interesse. Preferivelmente, a preparação é de pelo menos 75%, mais preferencialmente pelo menos 90%, e de maior preferência pelo menos 99%, em peso, o composto de interesse. Por exemplo, um composto purificado é aquele que é pelo menos 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 98%, 99%, ou 100% (peso/peso) do composto desejado, em peso. A pureza é medida por qualquer método padrão apropriado, por exemplo, por cromatografia em coluna, cromatografia em camada delgada ou análise de cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC). Um polinucleotídeo purificado ou isolado (ácido ribonucleico (RNA) ou ácido desoxirribonucleico (DNA)) é livre dos genes ou sequências que o flanqueiam em seu estado de ocorrência natural. Um polipeptídeo purificado ou isolado é livre dos aminoácidos ou sequências que o flanqueiam em seu estado de ocorrência natural.

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15/45 [0049] Conforme aqui usado, aplicando uma composição ou produto refere-se a contatar este com um alvo ou site, de tal forma que a composição ou o produto pode ter um efeito sobre esse destino ou site. O efeito pode ser devido, por exemplo, ao crescimento microbiano e/ou à ação de um biotensoativo ou outro subproduto de crescimento. Por exemplo, as composições ou produtos baseados em microrganismos podem ser injetados em poços de petróleo e/ou tubulações, bombas, tanques, etc. associados a poços de petróleo.

[0050] Como aqui usado, um biofilme é um agregado complexo de microrganismos, tais como bactérias, onde as células aderem umas às outras. As células em biofilmes são fisiologicamente distintas das células planctônicas do mesmo organismo, que são células únicas que podem flutuar ou nadar em meio líquido.

[0051] Como usado aqui, colhidas no contexto da fermentação de microrganismos refere-se à remoção de alguns ou de toda a composição baseada em microrganismos de um vaso de crescimento.

[0052] Um metabólito refere-se a qualquer substância produzida pelo metabolismo ou uma substância necessária para participar num determinado processo metabólico. Um metabólito pode ser um composto orgânico, que é um material de partida (por exemplo, glicose), um intermediário (por exemplo, acetil-CoA), ou um produto final (por exemplo, n-butanol) do metabolismo. Exemplos de metabolites podem incluir, mas não estão limitados a enzimas, toxinas, ácidos, solventes, álcoois, proteínas, carboidratos, vitaminas, minerais, microelementos, aminoácidos, polímeros e biotensoativos.

[0053] Conforme aqui usado, modular é intercambiável com alterar (por exemplo, aumentar ou diminuir). Tais alterações são detectadas por métodos conhecidos da técnica padrão, como os descritos neste documento.

[0054] Como usado aqui, tensoativo refere-se a um composto

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16/45 que diminui a tensão superficial (ou tensão interfacial) entre dois líquidos ou entre um líquido e um sólido. Os tensoativos atuam como detergentes, agentes umidificantes, emulsionantes, agentes espumantes e/ou dispersantes. Um tensoativo produzido por microrganismos é referido como um biotensoativo.

[0055] Em algumas modalidades, os microrganismos usados de acordo com a presente invenção são superprodutores de tensoativo. Por exemplo, a estirpe pode produzir pelo menos 0,1-10 g/l, por exemplo 0,5-1 g/l, de tensoativo. Por exemplo, a estirpe pode produzir pelo menos 10%, 25%, 50%, 100%, 2 vezes, 5 vezes, 7,5 vezes, 10 vezes, 12 vezes, 15 vezes ou mais tensoativo, em comparação com outras estirpes de microrganismos de recuperação de petróleo. Em uma modalidade, onde Bacillus subtilis é usado de acordo com a presente invenção, e Bacillus subtilis ATCC 39307 é usado nisto como uma estirpe de referência.

[0056] As faixas aqui providas são compreendidas como para abreviar para todos os valores dentro da faixa. Por exemplo, um intervalo de 1 a 20 se entende como incluindo qualquer número, combinação de números, ou subintervalo do grupo consistindo de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12,13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 ou 20, bem como todos os valores decimais intervenientes entre os inteiros acima mencionados, como, por exemplo, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8 e 1,9. Com relação a subintervalos, subintervalos aninhados que se estendem de qualquer ponto até o final do intervalo, são especificamente contemplados. Por exemplo, um subintervalo aninhado de um intervalo exemplar de 1 a 50 pode incluir 1 a 10, 1 a 20, 1 a 30 e 1 a 40 em uma direção, ou 50 a 40, 50 a 30, 50 a 20 e 50 a 10 na outra direção.

[0057] Conforme usado aqui, reduz refere-se a uma alteração negativa de pelo menos 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, ou 100%.

[0058] Conforme usado aqui, referência refere-se a uma condiPetição 870190083578, de 27/08/2019, pág. 34/106

17/45 ção padrão ou de controle.

[0059] Como usado aqui, produção de petróleo e gás natural refere-se a todas e quaisquer operações envolvidas na extração de petróleo bruto e/ou gás natural da terra, processamento, e através de sua eventual aquisição e uso por consumidores. A produção de petróleo e gás natural pode incluir, mas não se limita a: perfuração, bombeamento, recuperação, fraturamento, inundação com água, transmissão, processamento, refino, transporte e armazenamento de petróleo e/ou gás. [0060] Conforme aqui usado, melhorar a recuperação de petróleo e gás significa aumentar ou melhorar a qualidade e/ou quantidade de petróleo e/ou gás extraído e por fim produzido, a partir de um local contendo petróleo e gás.

[0061] Como usado aqui, polímero refere-se a um composto macromolecular preparado pela ligação de uma ou mais unidades moleculares semelhantes, ou monômeros, juntas. Os polímeros incluem polímeros sintéticos e naturais. Os polímeros exemplares incluem borrachas, amidos, resinas, goma de guar, Neoprene, náilon, PVC, silicone, celulose, poliestireno, polietileno, polipropileno, poliacrilonitrila, poliaminas, polissacarídeos, polinucleotídeos, adipato de polibutileno tereftalato (PBAT), poli hidroxialcanoatos (PHAs), polibutileno succinato (PBS), policaprolactona (PCL), ácido poliglicólico (PGA), poli hidroxibutiratos (PHBs), poliésteres, tais como o polilactida (PLA), poliacrilamidas (PAM), e outros.

[0062] Como usado aqui, degradação de um polímero pode ser usado alternadamente com dissolução, digestão e remediação e refere-se à degradação ou despolimerização do polímero em moléculas de baixo peso molecular, mais solúveis em água, capazes de fluir para fora de uma fratura de poço. A degradação pode ocorrer por qualquer meio, incluindo, mas não limitado a: degradação foto induzida, degradação térmica, degradação química, tal como ozonólise, hiPetição 870190083578, de 27/08/2019, pág. 35/106

18/45 drólise ou oxidação, e biodegradação.

[0063] Conforme aqui usado, enzima de degradação de polímero refere-se a qualquer enzima capaz de degradar ou melhorar a degradação ou dissolução de um polímero. Exemplos não limitantes de enzimas de degradação de polímero incluem proteases (ou proteinases, ou enzimas proteinase), esterases e lipases. As enzimas de protease demonstraram acelerar a hidrólise ou a degradação de PLA. Esterases e lipases também podem ser adequadas para outros polímeros degradáveis, tais como poli (hidroxibutiratos) ou poliésteres alifáticos. Tipicamente, essas enzimas são isoladas de plantas, animais, bactérias e fungos, e também podem ser obtidas comercialmente.

[0064] O termo transitório compreendendo, que é sinônimo de incluindo ou contendo, é inclusive ou aberto e não exclui elementos adicionais, não recitados ou etapas de método. Por outro lado, a frase transitória consistindo exclui qualquer elemento, etapa ou ingrediente não especificado na reivindicação. A frase transitória consistindo essencialmente de limita o escopo de uma reivindicação aos materiais ou etapas especificadas e aquelas que não afetam materialmente a(s) característica(s) básica(s) e nova(s) da invenção reivindicada.

[0065] A recitação de uma listagem de grupos químicos em qualquer definição de uma variável aqui contida, inclui definições dessa variável como qualquer grupo único ou combinação de grupos listados. A recitação de uma modalidade para uma variável ou aspecto aqui, inclui essa modalidade, como qualquer modalidade única ou em combinação com quaisquer outras modalidades ou porções destas.

[0066] Quaisquer composições ou métodos aqui providos podem ser combinados com uma ou mais das outras composições e métodos aqui providos.

[0067] Outras características e vantagens da invenção serão evidenciadas a partir da seguinte descrição das modalidades preferenci

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19/45 ais da invenção e das reivindicações. Todas as referências aqui citadas são incorporadas por referência.

Crescimento de estipes de microrganismos de acordo com o escopo da invenção [0068] Crescimento de microrganismos de acordo com os sistemas e métodos da presente invenção podem ser, por exemplo, bactérias, leveduras e/ou fungos. Estes microrganismos podem ser microrganismos naturais ou geneticamente modificados. Por exemplo, os microrganismos podem ser transformados com genes específicos para expor características específicas. Os microrganismos também podem ser mutantes de uma estirpe desejada. Como aqui usado, mutante significa uma estirpe, variante genética ou subtipo de um microrganismo de referência, em que o mutante tem uma ou mais variações genéticas (por exemplo, uma mutação pontual, mutação missenso, mutação antissenso, supressão, duplicação, mutação por mudança da matriz de leitura ou expansão repetida), em comparação com o microrganismo de referência. Os procedimentos para fazer mutantes são bem conhecidos na técnica microbiológica. Por exemplo, mutagênese por UV e nitrosoguanidina são usadas extensivamente para este fim.

[0069] Em uma modalidade, o microrganismo é uma levedura ou fungo. Espécies de leveduras e fungos apropriadas para uso de acordo com a presente invenção incluem Candida, Saccharomyces (S. cerevisiae, S. boulardii sequela, S. torula), Issatchenkia, Kluyveromyces, Pichia, Wickerhamomyces (por exemplo, W. anomalus), Starmerella (por exemplo, S. bombicola), Mycorrhiza, Mortierella, Phycomyces, Blakeslea, Thraustochytrium, Phythium, Entomophthora, Aureobasidium pullulans, Pseudozyma aphidis, Fusarium venenalum, Aspergillus, Trichoderma (por exemplo, T. reesei, T. harzianum, T. hamatum, T. vir ide), e/ou Rhizopus spp.

[0070] Em uma modalidade, a levedura é uma levedura assassina.

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Tal como aqui usado, levedura assassina significa uma estirpe de levedura caracterizada pela sua secreção de proteínas tóxicas ou glicoproteínas, a que a estirpe em si é imune. As exotoxinas secretadas por leveduras assassinas são capazes de matar outras estirpes de levedura, fungos ou bactérias. Por exemplo, microrganismos que podem ser controlados por levedura assassina incluem Fusarium e outros fungos filamentosos. Exemplos de leveduras assassinas de acordo com a presente invenção, são aquelas que podem ser usadas com segurança nas indústrias de alimentos e fermentação, como por exemplo, cerveja, vinho e panificação; aquelas que podem ser usadas para controlar outros microrganismos que possam contaminar tais processos produtivos; aquelas que podem ser utilizadas no biocontrole para a preservação dos alimentos; aquelas que podem ser usadas para o tratamento de infecções fúngicas tanto em seres humanos como em plantas; e aquelas que podem ser usados na tecnologia de ADN recombinante. Tais leveduras podem incluir, mas não se limitam a: wickerhamomyces, Pichia (por exemplo, p. anômala, p. guielliermondii, p. kudriavzevii, p. occidentalis), Hansenula, Saccharomyces, hanseniaspora, (por exemplo, H. uvarum), Ustilago maydis, Debaryomyces Delphinium, Candida, Cryptococcus, Kluyveromyces, torulopsis, Ustilago, williopsis, Zygosaccharomyces(por exemplo, Z. bailii), e outras. [0071] Em certas modalidades, a cepa microbiana é uma levedura Pichia selecionada a partir de Pichia anômala (wickerhamomyces anomalus), Pichia guillermondii e Pichia kudriavzevii. Wickerhamomyces anomalus, em particular, é uma produtora eficaz de vários solventes, enzimas, toxinas assassinas, bem como biotensoativos soporolipídios.

[0072] Em uma modalidade, a estirpe microbiana é escolhida a partir da cepa de Starmerella. Uma cultura de um micróbio de Starmerella útil de acordo com a presente invenção, Starmerella bombicola,

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21/45 pode ser obtida da Coleção da Cultura de Tipo Americano (ATCC), 10801 Universidade Blvd., Manassas, VA. 20110-2209 EUA. Ao depósito foi atribuído número de adesão ATCC n ² 22214 pelo depositário.

[0073] Em uma modalidade, a presente invenção provê o uso da estirpe de levedura ATCC 22214 e seus mutantes. Esta estirpe é um produtor eficaz de biotensoativos soporolipídios.

[0074] Em modalidades preferidas, os microrganismos são bactérias, incluindo bactérias gram-positivas e gram-negativas. As bactérias podem ser, por exemplo Bacillus (por exemplo, B. subtilis, B. licheniformis, B. firmus, B. laterosporus, B. megaterium, B. amyloliquifaciens), Clostridium (C. butyricum, C. tyrobutyricum, C. acetobutyricum, Clostridium NI PER 7, e C. beijerinckii), Azobacter (A. vinelandii, A. chroococcum), Pseudomonas (P. chlororaphis subsp. aureofaciens (Kluyver), P. aeruginosa), Agrobacterium radiobacter, Azospirillumbrasiliensis, Rhizobium, Sphingomonas paucimobilis, Ralslonia eulropha, e/ou Rhodospirillum rubrum.

[0075] Em uma modalidade, o microrganismo é uma estirpe de b. subtilis, como, por exemplo, b. subtilis var. ' locuses ' B1 ou B2, que são produtores efetivos de, por exemplo, surfactina e outros biotensoativos, bem como biopolímeros. Esta especificação incorpora como referência, a Publicação do Pedido Internacional n². WO 2017/044953 A1 na extensão em que é consistente com os ensinamentos aqui divulgados. Em outra modalidade, o microrganismo é uma estirpe de Bacillus licheniformis, que é um produtor eficaz de biotensoativos, bem como biopolímeros, tal como levan.

[0076] Em certas modalidades, a presente invenção utiliza cepas de Bacillus subtilis com produção de biotensoativo aprimorada, em comparação com o tipo selvagem Bacillus subtilis, bem como em comparação com outros microrganismos utilizados na recuperação de

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22/45 petróleo. Tais Bacillus subtilis foram denominados membros da série B, incluindo, mas não limitado a: B1, B2 e B3.

[0077] Em modalidades preferidas, tais estirpes são caracterizadas pela produção melhorada do biotensoativos comparada às estirpes de Bacillus subtilis de tipo selvagem. Em certas modalidades, as cepas de Bacillus subtilis aumentaram a produção de solvente de biopolímero e/ou enzima.

[0078] A série de estirpes B de Bacillus subtilis produz mais biotensoativo em comparação às estirpes de referência de Bacillus subtilis. Além disso, as cepas de Bacillus subtilis sobrevivem sob condições de alto sal e anaeróbicas melhor do que outras cepas bem conhecidas de Bacillus. As cepas também são capazes de crescer em condições anaeróbicas. As cepas da série Bacillus subtilis B também podem ser usadas para produzir enzimas que degradam ou metabolizam petróleo ou outros produtos petrolíferos.

[0079] Em determinadas modalidades, as cepas de Bacillus subtilis são tolerantes ao sal. A tolerância ao sal pode ser em relação a qualquer uma ou mais de uma variedade de sais. Por exemplo, o sal pode ser um sal monovalente como um sal de sódio ou potássio, por exemplo, NaCI ou KCI, ou um sal divalente como um sal de magnésio ou de cálcio, por exemplo, MgCLou CaCL, ou um sal trivalente.

[0080] Em algumas modalidades, as cepas de Bacillus subtilis são capazes de prosperar condições de baixo oxigênio.

[0081] Outras cepas microbianas, incluindo, por exemplo, cepas capazes de acumular quantidades significativas de, por exemplo, biotensoativos de glicolipídios, podem ser usadas de acordo com a presente invenção. Outros subprodutos de microrganismos úteis de acordo com a presente invenção, incluem a mano proteína, o betaglucano e outros metabolites que têm propriedades de redução de tensão de superfície/interfacial e de bioemulsionantes.

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Crescimento de microrganismos de acordo com a invenção [0082] A presente invenção utiliza métodos para o cultivo de microrganismos e produção de metabolites microbianos e/ou outros subprodutos de crescimento microbiano. A presente invenção utiliza ademais processos de cultivo que são adequados para o cultivo de microrganismos e produção de metabolites microbianos, em uma escala desejada. Estes processos de cultivo incluem, mas não estão limitados a: fermentação submersa, fermentação de estado sólido (SSF), e combinações destes.

[0083] Os sistemas de cultivo microbiano normalmente utilizariam fermentação de cultura submersa; no entanto, a cultura de superfície e os sistemas híbridos também podem ser usados. Tal como aqui usado, fermentação refere-se ao crescimento de células sob condições controladas. O crescimento pode ser aeróbio ou anaeróbio.

[0084] Em uma modalidade, a presente invenção provê materiais e métodos para a produção de biomassa (por exemplo, material celular viável), metabolites extracelulares (por exemplo, pequenas moléculas e proteínas excretadas), nutrientes residuais e/ou intracelular componentes (por exemplo, enzimas e outras proteínas).

[0085] O vaso de crescimento do microrganismo usado de acordo com a presente invenção pode ser qualquer reator de fermentação ou cultivo para o uso industrial. Em uma modalidade, o reator pode ter controles/sensores funcionais ou pode ser conectado a controles /sensores funcionais para medir fatores importantes no processo de cultivo, tais como pH, oxigênio, pressão, temperatura, potência do eixo do agitador, umidade, viscosidade e/ou densidade microbiana e/ou concentração de metabólito.

[0086] Em uma modalidade adicional, o vaso também pode ser capaz de monitorar o crescimento de microrganismos dentro do vaso (por exemplo, medição do número de células e fases de crescimento).

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Alternativamente, uma amostra diária pode ser retirada do vaso e submetida à contagem por técnicas conhecidas na arte, como a técnica de diluição em placas. A diluição em placas é uma técnica simples usada para estimar o número de bactérias em uma amostra. A técnica também pode fornecer um índice pelo qual diferentes ambientes ou tratamentos podem ser comparados.

[0087] Em uma modalidade, o método inclui complementar o cultivo com uma fonte de nitrogênio. A fonte de nitrogênio pode ser, por exemplo, nitrato de potássio, nitrato de amônio, sulfato de amônio, fosfato de amônio, amônia, ureia e/ou cloreto de amônio. Essas fontes de nitrogênio podem ser usadas de forma independente ou em uma combinação de dois ou mais.

[0088] O método do cultivo pode prover oxigenação à cultura de crescimento. Uma modalidade utiliza o movimento lento do ar para remover o ar contendo baixo-oxigênio e introduz o ar oxigenado. O ar oxigenado pode ser ar ambiente suplementado diariamente através de mecanismos que incluem impulsores para a agitação mecânica do líquido e os borrifadores do ar para fornecer bolhas do gás ao líquido, para a dissolução do oxigênio no líquido.

[0089] O método pode ademais compreender complementar o cultivo com uma fonte de carbono. A fonte de carbono é tipicamente um carboidrato, tal como glicose, sacarose, lactose, frutose, trealose, manose, manitol e/ou maltose; ácidos orgânicos, tais como ácido acético, ácido fumárico, ácido cítrico, ácido propiônico, ácido málico, ácido malônico e/ou ácido pirúvico; álcoois tais como etanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, isobutanol e/ou glicerol; gorduras e óleos como óleo de soja, óleo de canola, óleo de farelo de arroz, azeite de oliva, óleo de milho, óleo de gergelim e/ou óleo de linhaça; etc. Estas fontes de carbono podem ser usadas de forma independente ou em uma combinação de dois ou mais.

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25/45 [0090] Em uma modalidade, fatores de crescimento e nutrientes de traço para microrganismos são incluídos no meio. Isto é particularmente preferido quando os microrganismos de crescimento, que são incapazes de produzir todas as vitaminas que necessitam. Nutrientes inorgânicos, incluindo oligoelementos tais como ferro, zinco, cobre, manganês, molibdênio e/ou cobalto, também podem ser incluídos no meio. Além disso, fontes de vitaminas, aminoácidos essenciais e microelementos podem ser incluídos, por exemplo, na forma de farinhas ou refeições, tais como farinha de milho, ou na forma de extratos, tais como extrato de levedura, extrato de batata, extrato de carne, extrato de soja, extrato de casca de banana, e semelhantes, ou em formas purificadas. Aminoácidos tais como, por exemplo, aqueles úteis para a biossíntese de proteínas, também podem ser incluídos, por exemplo, L-alanina.

[0091] Em uma modalidade, sais inorgânicos também podem ser incluídos. Sais inorgânicos utilizáveis podem fosfato monopotássico, fosfato dipotássico, fosfato dissódico, sulfato de magnésio, cloreto de magnésio, sulfato de ferro, cloreto de ferro, sulfato de manganês, cloreto de manganês, sulfato de zinco, cloreto de chumbo, sulfato de cobre, cloreto de cálcio, carbonato de cálcio e/ou carbonato de sódio. Estes sais inorgânicos podem ser usados de forma independente ou em uma combinação de dois ou mais.

[0092] Em algumas incorporações, o método de cultivo pode ainda incluir adição de ácidos e/ou antimicrobianos adicionais no meio líquido antes e/ou durante o processo de cultivo. Agentes antimicrobianos ou antibióticos são usados para proteger a cultura contra a contaminação. Adicionalmente, agentes antiespumantes podem igualmente ser adicionados para prevenir a formação e/ou a acumulação de espuma quando gás é produzido durante o cultivo.

[0093] O pH da mistura deve ser adequado ao microrganismo de

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26/45 interesse. Tampões e reguladores de pH, tais como carbonates e fosfates, podem ser usados para estabilizar o pH próximo a um valor preferencial. Quando íons metálicos estão presentes em altas concentrações, o uso de um agente quelante no meio líquido pode ser necessário.

[0094] O método e o equipamento para o cultivo de microrganismos e a produção dos subprodutos microbianos, podem ser realizados por batelada, em um processo semicontínuo, ou um processo contínuo.

[0095] Os microrganismos podem crescer em forma planctônica ou como biofilme. No caso do biofilme, o vaso pode ter dentro dele um substrato sobre o qual os micróbios podem crescer em um estado de biofilme. O sistema também pode ter, por exemplo, a capacidade de aplicar estímulos (tal como tensão de cisalhamento) que incentiva e/ou melhora as características de crescimento do biofilme.

[0096] Em uma modalidade, o método de cultivo de microrganismos é realizado em cerca de 5 °a cerca de 100 °C, preferencialmente, de 15 a 60 °C, mais preferencialmente, de 25 a 50 °C. Em uma modalidade adicional, o cultivo pode ser realizado continuamente, a uma temperatura constante. Em outra modalidade, o cultivo pode estar sujeito a mudanças de temperatura.

[0097] Em uma modalidade, o equipamento utilizado no método e processo de cultivo é estéril. O equipamento do cultivo, tal como o reator/vaso pode ser separado de, mas conectado a, uma unidade esterilização, por exemplo, uma autoclave. O equipamento de cultivo também pode ter uma unidade esterilizante que esteriliza in situ antes de iniciar a inoculação. O ar pode ser esterilizado por métodos sabem na técnica. Por exemplo, o ar ambiente pode passar através de pelo menos um filtro antes de ser introduzido no vaso. Em outras modalidades, meio pode ser pasteurizado ou, opcionalmente, nenhum calor

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27/45 adicionado, onde o uso de baixa atividade hídrica e baixo pH pode ser explorado para controlar o crescimento bacteriano.

[0098] O teor de biomassa do caldo de fermentação pode ser, por exemplo, de 5 g/l a 180 g/l ou mais. Em uma modalidade, o teor de sólidos do caldo é de 10 g/l a 150 g/l.

[0099] O subproduto de crescimento microbiano produzido por microrganismos de interesse pode ser retido nos microrganismos ou secretado no meio de crescimento. Em outra modalidade, o método de produção de subproduto de crescimento microbiano, pode ainda incluir etapas de concentração e purificação do crescimento microbiano por produto de interesse. Em uma modalidade adicional, o meio de crescimento pode conter compostos que estabilizam a atividade do subproduto de crescimento microbiano.

[00100] Em uma modalidade, os metabólitos são produzidos cultivando uma estirpe do micróbio da presente invenção, sob condições apropriadas para crescimento e a produção de metabolite; e, opcionalmente, purificando a metabolite. O metabolite pode ser qualquer biotensoativo, enzima, solvente, proteína, ácido, toxina, ou outro composto produzido pelo crescimento do micróbio.

[00101] Em uma modalidade, toda a composição do cultivo microbiano é removida após a conclusão do cultivo (por ex. após, por exemplo atingir uma densidade de célula desejada, ou densidade de um metabolite especificado no caldo). Neste procedimento em batelada, um lote totalmente novo é iniciado após a colheita do primeiro lote.

[00102] Em outra modalidade, apenas uma porção do produto de fermentação é removida a qualquer momento. Nesta modalidade, a biomassa com células viáveis permanece no vaso como um inoculante para um novo lote de cultivo. A composição que é removida pode ser um caldo sem célula ou pode conter células. Dessa forma, um sistema semicontínuo é criado.

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Composição baseada em microrganismos [00103] Em uma modalidade, a presente invenção provê uma composição baseada em microrganismo para melhorar a recuperação de petróleo e gás de uma formação contendo hidrocarbonetos, a dita composição compreendo um microrganismo e/ou seus subprodutos de crescimento. Os subprodutos de crescimento podem ser, por exemplo, biotensoativos, solventes, enzimas e/ou outros metabólitos.

[00104] A presente composição pode ser usada para degradar ou melhorar a degradação de aditivos poliméricos em poços de fraturamento hidráulico. A composição pode ser usada para digerir eficientemente o ácido polilático (PLA) usado como um redutor de atrito, quebrador, ou o outro aditivo de fluido de fraturamento. A composição pode ser usada para digerir, por exemplo, fibras do PLA, esferas ou flocos. A composição pode também ser usada para digerir eficientemente poliglicólico (PGA), por exemplo, na forma de fibras ou das esferas de fratura. A composição pode ademais ser usada para melhorar a recuperação de petróleo e/ou gás.

[00105] Vantajosamente, as presentes composições baseadas em microrganismos podem ser usadas para digestão, ou melhoria da degradação, de polímeros em, por exemplo, poços de fraturamento. A presente composição pode também ser útil como uma solução de refluxo em que os biotensoativos ou outros subprodutos do crescimento microbiano, podem eficientemente diminuir a tensão superficial da água para uma faixa desejável de, por exemplo, 28-30 dinas/cm. As composições também podem ajudar a reduzir a carga de energia requerida para expelir os materiais de fraturamento após o uso.

[00106] Em modalidades preferidas, a composição baseada em microrganismos compreende microrganismos e/ou seus subprodutos. Em uma modalidade, os microrganismos utilizados nos presentes métodos da invenção são um ou mais bactérias ou leveduras produtoras

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29/45 de biotensoativo, solvente e/ou enzima, ou uma combinação das mesmas. Em uma modalidade, a composição baseada em microrganismos compreende uma levedura assassina tal como, por exemplo, Wickerhamomyces anomalus, e/ou produtos do crescimento desta espécie. Em uma modalidade, o microrganismo é uma levedura do ciado Starmerella. Em uma modalidade, o microrganismo é uma bactéria de ciado Bacillus.

[00107] A composição baseada em microrganismo pode incluir o meio de fermentação contendo uma cultura viva e/ou os metabolites microbianos produzidos pelo microrganismo e/ou quaisquer nutrientes residuais. O produto de fermentação pode ser usado diretamente sem extração ou purificação. Se desejado, extração e purificação podem facilmente ser conseguidas usando métodos ou técnicas padrão de extração e/ou de purificação descritas na literatura.

[00108] A composição baseada em microrganismo pode incluir o caldo ou o meio em que os microrganismos cresceram. O produto pode ser, por exemplo, pelo menos, em peso, 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, ou 100% do caldo. A quantidade de biomassa no produto, em peso, pode ser, por exemplo, qualquer ponto de 0% a 100%, inclusive de todas as porcentagens entre si.

[00109] O teor de biomassa do caldo de fermentação pode ser, por exemplo, de 5 g/l a 180 g/l ou mais. Em uma modalidade, o teor de sólidos do caldo é de 10 g/l a 150 g/l.

[00110] Outros componentes podem ser adicionados à composição baseada em microrganismo, por exemplo, agentes de tamponamento, veículos, outras composições baseadas em microrganismos produzidas na mesma ou em diferentes instalação, modificadores de viscosidade, conservantes, nutrientes para o crescimento de microrganismo, agentes de rastreamento, biocida, outros micróbios, tensoativos, agentes emulsionantes, lubrificantes, agentes de controle de solubilidade,

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30/45 agentes de ajuste de pH, conservantes, estabilizadores e agentes resistentes à luz ultravioleta.

[00111] Em uma modalidade, enzimas de degradação de polímero podem ser incluídas na composição baseada em microrganismo. As enzimas úteis de acordo com a presente invenção podem incluir, por exemplo, proteinases, esterases, lipases, oxirredutases, hidrolases, liases, celulases, hemicelulases, pectinases, xantanase, mananase, agalactosidase, amilase e suas misturas, que são capazes de degradar substratos poliméricos em níveis de pH encontrados em formações subterrâneas. Em uma modalidade, a enzima é pronase. Em outra modalidade, a enzima é proteinase K.

[00112] Em certas modalidades, as enzimas podem ser secas por spray, liofilizadas ou similares. Em certas modalidades, as enzimas das composições podem ser fornecidas, entre outros, de forma purificada, em forma parcialmente purificada, como células inteiras, como lisados de células inteiras ou qualquer combinação das mesmas. A concentração das enzimas deve ser uma quantidade eficaz para acelerar a hidrólise do polímero degradável no furo do poço, a um grau desejado, em determinadas condições. Por exemplo, se uma taxa de hidrólise relativamente mais rápida é desejada, então uma concentração mais alta da enzima escolhida ou mistura de enzimas, poderia ser incluída. A quantidade real incluída dependerá, entre outros, da temperatura do furo do poço, da concentração do polímero degradável, da enzima específica escolhida e da taxa de hidrólise desejada.

[00113] Em uma modalidade, a composição baseada em microrganismos pode ademais compreender materiais para melhorar o crescimento de microrganismo durante a aplicação. Estes materiais podem ser, por exemplo, nutrientes e/ou melhoradores de germinação. As fontes de nutrientes podem incluir, por exemplo, nitrogênio, nitratos, nitritos, fósforo, magnésio e/ou carbono, ou qualquer outra fonte nutri

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31/45 tiva que possa ser usada para cultivar os microrganismos como providos nesta divulgação. Os melhoradores de germinação podem incluir, por exemplo, L-alanina, L-valina, L-asparagina e/ou manganês em quantidades de micro molares.

[00114] Em uma modalidade, a composição pode ademais conter agentes de tamponamento, incluindo ácidos orgânicos e aminoácidos ou seus sais, para estabilizar o pH próximo a um valor preferencial. Os tampões apropriados incluem, mas não são limitados a: citrato, gluconato, tartarato, malato, acetato, lactato, oxalato, aspartato, malonato, glucoheptonate, piruvato, galactarato, glucarato, tartronato, glutamato, glicina, lisina, glutamina, metionina, cisteína, arginina e suas misturas. Os ácidos fosfórico e fosforoso ou seus sais, também podem ser usados. Tampões sintéticos são apropriados para serem usados, mas é preferível usar tampões naturais tais como os ácidos orgânicos e de aminoácidos ou seus sais.

[00115] Em uma modalidade adicional, os agentes de ajuste de pH incluem hidróxido de potássio, hidróxido de amônio, carbonato ou bicarbonate de potássio, ácido clorídrico, ácido nítrico, ácido sulfúrico e suas misturas.

[00116] O pH da composição baseada em microrganismo deve ser adequado ao microrganismo de interesse. Em uma modalidade preferida, o pH da composição baseada em microrganismo varia de 7.0-7.5. [00117] Em uma modalidade, componentes adicionais, tais como uma preparação aquosa de um sal, tal como bicarbonate ou carbonato de sódio, sulfato de sódio, fosfato de sódio ou bifosfato de sódio, podem ser incluídos na composição baseada em microrganismo.

[00118] Em certas modalidades, as composições da presente invenção têm vantagens sobre, por exemplo, biotensoativos ou enzimas isoladamente, incluindo um ou mais dos seguintes: altas concentrações de manoproteína (um bio-emulsificante) como parte da superfície

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32/45 exterior da parede celular da levedura; a presença de biopolímero beta-glucano (um emulsificante) nas paredes de células de levedura; a presença de biotensoativos na cultura, que são capazes de reduzir ambas as a tensões superficial e interfacial; e a presença de solventes e/ou metabólitos (por exemplo, ácido láctico, etanol , acetato de etila, etc.).

Preparação de produtos baseados em microrganismos [00119] Um produto baseado em microrganismo da presente invenção é simplesmente o caldo de fermentação contendo o microrganismo e/ou os metabólitos microbianos produzidos pelo microrganismo e/ou quaisquer nutrientes residuais. O produto da fermentação pode ser usado diretamente sem extração ou purificação. Por exemplo, os microrganismos e/ou caldo resultante do crescimento microbiano podem ser retirados do vaso de crescimento e transferido via, por exemplo, tubulação, para uso imediato.

[00120] Se desejado, a extração e a purificação podem facilmente ser conseguidas usando métodos ou técnicas padrão de extração e/ou purificação descritas na literatura.

[00121] Ao colher a composição baseada em microrganismo dos vasos do crescimento, outros componentes podem ser adicionados enquanto o produto colhido é colocado em recipientes e/ou canalizado (ou transportado de outra maneira para o uso). Os aditivos podem ser, por exemplo, tampões, veículos, outras composições baseadas em microrganismos produzidas na mesma instalação ou instalação diferente, modificadores da viscosidade, conservantes, nutrientes para o crescimento do microrganismo, melhoradores de germinação, e semelhantes.

[00122] Em uma modalidade, a composição (microrganismos, caldo ou microrganismos e caldo) pode ser colocada em recipientes de tamanho adequado, levando em consideração, por exemplo, o uso pre

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33/45 tendido, o método de aplicação contemplado, o tamanho do tanque de fermentação e qualquer modalidade do transporte a partir da instalação de crescimento do microrganismo até o local do uso. Assim, os recipientes em que a composição baseada em microrganismos é colocada, podem ser, por exemplo, de 1 galão a 1.000 galões ou mais. Em outras modalidades, os recipientes são 2 galões, 5 galões, 25 galões, ou maior.

[00123] Outras estirpes microbianas, incluindo, por exemplo, outras estirpes fúngicas capazes de digerir polímeros como o PLA ou acumular quantidades significativas de, por exemplo, biotensoativos glicolipídios e/ou solventes e/ou enzimas pode ser usado de acordo com a presente invenção. Os biotensoativos e solventes que são úteis de acordo com a invenção atual incluem manoproteína, beta-glucano, etanol, ácido láctico e os outros metabolites que têm, por exemplo, propriedades redutoras de tensão superficial/interfacial e bioemulsionantes. Enzimas úteis de acordo com a presente invenção incluem enzimas de degradação de polímero, que são capazes de degradar substâncias poliméricas em condições (por exemplo, pH e temperatura) presentes em uma formação subterrânea.

[00124] Outros aditivos adequados, que podem estar contidos nas formulações de acordo com a invenção, incluem substâncias que são habitualmente utilizadas para tais preparações. Exemplo de tais aditivos incluem surfactantes, agentes emulsionantes, lubrificantes, agentes tampão, agentes de controle de solubilidade, agentes de ajuste de pH, conservantes, estabilizadores e agentes resistentes à luz ultravioleta.

[00125] Em uma modalidade, a composição pode ademais conter agentes de tamponamento, incluindo ácidos orgânicos e aminoácidos ou seus sais. Os tampões apropriados incluem, citrato, gluconato, tartarato, malato, acetato, lactato, oxalato, aspartato, malonato, glucohepPetição 870190083578, de 27/08/2019, pág. 51/106

34/45 tonato, piruvato, galactarato, glucarato, tartronato, glutamato, glicina, lisina, glutamina, metionina, cisteína, arginina e suas misturas. Os ácidos fosfórico e fosforoso ou seus sais, também podem ser usados. Tampões sintéticos são apropriados para serem usados, mas é preferível usar tampões naturais, tais como os ácidos orgânicos e de aminoácidos ou seus sais listados acima.

[00126] Em uma modalidade adicional, os agentes de ajuste de pH incluem hidróxido de potássio, hidróxido de amônio, carbonato ou bicarbonate de potássio, ácido clorídrico, ácido nítrico, ácido sulfúrico e suas misturas.

[00127] Em uma modalidade, componentes adicionais, tais como uma preparação aquosa de um sal como ácido poliprótico, tal como bicarbonate ou carbonato de sódio, sulfato de sódio, fosfato de sódio, bifosfato de sódio, podem ser incluídos na formulação.

[00128] Vantajosamente, de acordo com a presente invenção, o produto baseado em microrganismo pode compreender o caldo em que os microrganismos cresceram. O produto pode ser, por exemplo, pelo menos, em peso, 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, ou 100% do caldo. A quantidade de biomassa no produto, pode ser, por exemplo, qualquer valor de 0% a 100%, em peso, inclusive de todas as porcentagens entre si.

[00129] Opcionalmente, o produto pode ser armazenado antes do uso. O tempo de armazenamento é de preferência curto. Assim, o tempo de armazenamento pode ser inferior a 60 dias, 45 dias, 30 dias, 20 dias, 15 dias, 10 dias, 7 dias, 5 dias, 3 dias, 2 dias, 1 dia, ou 12 horas. Em uma modalidade preferida, se as células vivas estiverem presentes no produto, o produto é armazenado em uma temperatura fria, tal como, por exemplo, menor que 20 °C, 15 Ό, 10 °C, ou 5 °C. Por outro lado, uma composição de biotensoativo pode tipicamente ser armazenada a temperatura ambiente.

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35/45 [00130] Em uma modalidade, a presente invenção provê produtos da fermentação de leveduras, que podem ser usados para digerir ou melhorar a degradação de polímeros em poços de fraturamento. O produto da fermentação de levedura pode ser obtido através do cultivo de uma levedura produtora de biotensoativo, solvente e/ou enzima, tal como por exemplo, Wickerhamomyces anomalus (Pichia anômala). O caldo de fermentação após 7 dias de cultivo, a 25-30 Ό pode conter a suspensão de células de levedura e, por exemplo, 4 g/l ou mais de biotensoativo.

[00131] O produto da fermentação de levedura pode igualmente ser obtido através do cultivo de uma levedura produtora de biotensoativo, solvente e/ou enzima, tal como, por exemplo, Starmerella bombicola. O caldo de fermentação após 5 dias de cultivo a 25 °C pode conter a suspensão de células de levedura e, por exemplo, 100 g/l ou mais de biotensoativo.

[00132] Em uma modalidade, a composição de acordo com a presente invenção é obtida através de processos de cultivo que variam de pequena a grande escala. O processo de cultivo pode ser, por exemplo, cultivo submerso, fermentação de estado sólido (SSF) e/ou uma combinação dos mesmos.

[00133] Os microrganismos na composição baseada em microrganismos, podem estar em uma forma ativa ou inativa. Os microrganismos podem estar em forma vegetativa, forma de esporos ou qualquer outra forma de propágulo microbiano, ou uma combinação dos mesmos. Os produtos baseados em microrganismos podem ser usados sem adicionais estabilização, preservação e armazenamento. Vantajosamente, o uso direto destes produtos baseados em microrganismos preserva uma viabilidade elevada dos microrganismos, reduz a possibilidade de contaminação de agentes estranhos e de microrganismos indesejáveis, e mantém a atividade dos subprodutos de crescimento

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36/45 microbiano.

Produção local de produtos baseados em microrganismos [00134] Em modalidades preferidas da presente invenção, uma instalação de crescimento de microrganismos produz microrganismos de alta densidade, frescos e/ou subprodutos do crescimento microbiano de interesse, em uma escala desejada. A instalação de crescimento de microrganismos pode estar localizada no site de aplicação ou próxima. A instalação produz composições baseadas em microrganismos de alta densidade por cultivo em batelada, semicontínuo ou contínuo.

[00135] As instalações distribuídas de crescimento de microrganismos da presente invenção podem estar localizadas no local onde o produto baseado em microrganismo será usado (por exemplo, uma mina) ou perto do local de uso. Por exemplo, uma instalação de crescimento do microrganismo pode estar a menos de 300, 250, 200, 150, 100, 75, 50, 25, 15, 10, 5, 3 ou 1 milha do local de uso.

[00136] Uma vez que o produto baseado em microrganismos é gerado localmente, sem recorrer aos processos de estabilização, preservação, armazenagem e transporte dos microrganismos da produção microbiana convencional, uma densidade muito maior de microrganismos vivos em um estado vegetative ou do propágulo pode ser gerada, com isso exigindo um volume menor do produto baseado em microrganismo para o uso na aplicação no local, ou que permite aplicações microbianas de muito mais elevada densidade onde necessário, para conseguir a eficácia desejada. Isso permite um biorreator com escala reduzida (por exemplo, tanque de fermentação pequeno, suprimentos menores de matéria-prima, nutrientes, agentes de controle de pH e agentes antiespumantes), sem nenhuma razão para estabilizar as células ou separá-las de seu caldo de cultura, o que torna o sistema eficiente e facilita a transportabilidade do produto.

[00137] A geração local do produto baseado em microrganismo

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37/45 também facilita a inclusão do caldo de crescimento no produto. O caldo pode conter agentes produzidos durante a fermentação, que são particularmente adequados para uso local.

[00138] As culturas de microrganismos robustas, de alta densidade, produzidas localmente, são mais efetivas no campo do que aquelas que passaram por estabilização de células vegetativas ou aguardaram na cadeia de suprimentos por algum tempo. Os produtos baseados em microrganismos da presente invenção são particularmente vantajosos em comparação aos produtos tradicionais onde as células foram separadas dos metabolites e dos nutrientes presentes no meio de crescimento da fermentação. Tempos de transporte reduzidos permitem a produção e entrega de lotes frescos de micróbios e/ou seus metabolites, no tempo e volume, conforme exigido pela demanda local.

[00139] As instalações de crescimento de microrganismos da presente invenção produzem composições frescas, baseadas em microrganismos, compreendendo os próprios microrganismos, metabolites microbianos e/ou outros componentes do caldo em que os micróbios são cultivados. Se desejado, as composições podem ter uma alta densidade de células vegetativas ou uma mistura de células vegetativas, esporos reprodutivos, conídios e/ou micélios.

[00140] Vantajosamente, as composições podem ser feitas sob medida para o uso em uma posição especificada. Em uma modalidade, a instalação de crescimento de microrganismos é localizada no local, ou próximo a este, onde os produtos baseados em microrganismos serão usados.

[00141] Vantajosamente, estas instalações de crescimento de microrganismos proveem uma solução ao problema atual de depender de produtores de tamanho industrial , distantes, cuja a qualidade de produto sofre devido aos atrasos de processamento ascendente, aos gargalos da cadeia de fornecimento, ao armazenamento impróprio, e

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38/45 outras contingências que inibem a entrega no tempo certo e a aplicação de, por exemplo, um produto viável, de alta contagem de células e caldo e metabolites associados em que as células são originalmente cultivadas.

[00142] Vantajosamente, em modalidades preferidas, os sistemas da presente invenção aproveitam o poder de microrganismos locais, que ocorrem naturalmente e de seus subprodutos metabólicos para melhorar a produção de petróleo. As instalações de crescimento de microrganismos fornecem versatilidade de fabricação pela capacidade de adaptar os produtos baseados em microrganismos para melhorar as sinergias com geografias de destino. Os microrganismos locais podem ser identificados com base em, por exemplo, tolerância ao sal e capacidade de crescer em altas temperaturas.

[00143] O tempo de cultivo para os vasos individuais pode ser, por exemplo, de 1 a 7 dias ou mais. O produto do cultivo pode ser colhido em alguns de um número de maneiras diferentes.

[00144] A produção local e entrega dentro de, por exemplo, 24 horas da fermentação, resultam em composições puras, de elevada densidade de célula e custos de transporte substancialmente mais baixos. Dadas as perspectivas de rápido avanço no desenvolvimento de inoculantes microbianos mais eficazes e potentes, os consumidores se beneficiarão grandemente desta capacidade de entregar rapidamente produtos baseados em microrganismos.

[00145] Em uma modalidade, a composição de acordo com a presente invenção é obtida através de processos de cultivo que vão desde pequenas (por exemplo, de laboratório) até grandes escalas (por exemplo, industrial). Estes processos de cultivo incluem, mas não se limitam a: cultivo submerso/fermentação, fermentação de estado sólido (SSF), e combinações dos mesmos.

[00146] Vantajosamente, os produtos baseados em microrganismos

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39/45 podem ser produzidos em posições remotas. As instalações de crescimento de microrganismos podem operar fora da matriz, utilizando, por exemplo, energia solar, eólica e/ou hidrelétrica.

Recuperação de gás e petróleo melhorada e recuperação e degradação de polímero melhorada [00147] Em uma modalidade, a presente invenção provê um método para melhorar o desempenho do poço de petróleo e gás, ou melhorar a recuperação de petróleo e gás, realçando a degradação de aditivos poliméricos utilizados em líquidos de fraturamento, como revestimento de propantes, ou em esferas de fratura.

[00148] O método também pode ser útil para a completação de poço, particularmente em operações de fraturamento, bem como restaurar a saúde de formações de petróleo e contendo gás (ou seja, renovação de formações fraturadas mais velhas). Por exemplo, as composições e os métodos do escopo podem ajudar no reparo de dano de formação nas áreas que cercam um poço e podem remediar os polímeros (por exemplo, PLA e PGA) e biopolímeros (por exemplo, goma de guar e goma xantana) que são restos de operações de fraturamento prévias. Assim, os canais obstruídos podem ser reabertos dentro das formações para permitir novas oportunidades de fraturamento.

[00149] Em uma modalidade, o método compreende aplicar uma composição que compreende uma ou mais estirpes de microrganismos e/ou um subproduto de crescimento dos mesmos, a um poço de petróleo submetido a tratamento fraturamento. O subproduto de crescimento pode ser qualquer metabólito microbiano, tal como, por exemplo, um biotensoativo, um solvente e/ou uma enzima. Este método pode ser aplicado a poços verticais, bem como a poços horizontais.

[00150] Preferivelmente, os microrganismos da composição baseada em microrganismos e/ou seus subprodutos de crescimento, podem rapidamente digerir polímeros, tais como, por exemplo , PLA ou

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PGA; assim, o método pode melhorar a capacidade de recuperar recursos de hidrocarbonetos, reduzindo o acúmulo de PLA, PGA ou outros polímeros e/ou resinas dentro das fraturas e poços de poços de fraturamento.

[00151] Em uma modalidade, o microrganismo é uma levedura, por exemplo, Wickerhamomyces anomalus e/ou Starmerella bombicola. Em uma modalidade, o microrganismo é uma bactéria, como, por exemplo, uma espécie de bactéria de ciado de Bacillus. Em uma modalidade, uma combinação de microrganismos é utilizada na composição baseada em microrganismos. O microrganismo pode ser vivo (ou viável), ou na forma de esporo, no momento da aplicação.

[00152] Os microrganismos podem crescer in situ e produzir compostos ativos no local. Consequentemente, uma alta concentração de microrganismos produtores de, por exemplo, biotensoativo, solvente e/ou enzima, em um local de tratamento (por exemplo, um poço de petróleo) pode ser alcançada de forma fácil e contínua.

[00153] O método pode ademais incluir a adição de materiais para aumentar o crescimento e/ou germinação de microrganismos durante a aplicação (por exemplo, adição de nutrientes para promover o crescimento microbiano e/ou melhoradores de germinação). Em uma modalidade, as fontes nutritivas podem incluir, por exemplo, nitrogênio, nitrato, fósforo, magnésio e/ou carbono. Em uma modalidade, os melhoradores de germinação podem incluir, por exemplo, L-alanina, Lvalina, L-asparagina e/ou manganês em quantidades micro molares.

[00154] Em uma modalidade, o método pode ademais compreender a adição de enzimas de degradação de polímero ao local, a fim de potencializar a degradação de polímero.

[00155] O método pode ser realizado in situ aplicando a composição e os nutrientes opcionais e/ou outros agentes diretamente em um reservatório de petróleo ou em fluido de fraturamento.

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41/45 [00156] Em uma modalidade, o tratamento pode ser aplicado pela carcaça de um poço abaixo, usando o bombeamento padrão e/ou serpentina. Uma bomba na superfície do poço força o líquido da composição para dentro da formação e a tubulação ajuda a isolar as diferentes zonas de fraturamento, de modo que todas as zonas dentro do poço possam ser alcançadas. Alguns poços podem ter tantas como 20 ou mais zonas de fraturamento diferentes.

[00157] Em uma modalidade, a quantidade e a concentração da composição baseada em microrganismos aplicada ao poço, são determinadas pelo comprimento da zona de fraturamento e pela profundidade do poço. Por exemplo, o volume de tratamento aplicado pode variar de 300 galões a 3.000 galões ou mais.

[00158] Em uma modalidade, o tratamento é aplicado após a conclusão do fraturamento primário, por exemplo, em até cinco ou mais anos depois. Em outra modalidade, o tratamento é aplicado uma vez que o poço começa a perder produção devido à acumulação de polímero. Em outra modalidade, o tratamento é aplicado imediatamente após a conclusão do fraturamento.

[00159] Em uma modalidade, o método pode ademais compreender a etapa de aplicar calor ao tratamento de fraturamento a fim acelerar ainda mais a taxa de degradação do polímero.

[00160] Em uma modalidade, apresente invenção provê métodos de produção de uma enzima de degradação de polímero, cultivando uma estirpe de microrganismo da presente invenção, sob condições apropriadas para o crescimento e produção enzimática; e opcionalmente, purificando a enzima.

[00161] Os métodos da presente invenção podem ser usados para degradar uma variedade de polímeros, particularmente aqueles utilizados como aditivos em fluidos de fraturamento hidráulico. Os exemplos não limitantes dos polímeros incluem ácido polilático, ou poli (ácido

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42/45 láctico), ou polilactida (PLA), outros poliésteres, aditivos baseados em guar, amidos, deo adipato de polibutileno tereftalato (PBAT), poli hidroxialcanoatos (PHAs), poliacrilamida (PAM) , succinato de polibutileno (PBS), policaprolactona (PCL), ácido poliglicólico (PGA), os poli hidroxibutiratos (PHBs) e/ou as misturas destes materiais. As propriedades, incluindo o tempo de degradação em ambientes selecionados, de tais polímeros podem depender da distribuição de peso molecular, cristalinidade, copolímeros e aditivos.

[00162] Em modalidades preferidas, a invenção atual pode ser usada para degradar o ácido polilático, ou PLA. PLA é um poliéster termoplástico, biodegradável, com um ponto de fusão de cerca de 150 Ό. É usado, por exemplo, para fazer recipientes s eguros para alimentos, peças moldadas, películas, espumas, fibras, e como um material para a impressão 3D. Na indústria do petróleo e do gás, o PLA é usado como um aditivo em tratamentos de fraturamento para aumentar a produtividade de poços de fraturamento. Por exemplo, as fibras do PLA são usadas para impedir o refluxo de propantes e flocos e esferas de PLA são usados como redutores de atrito e quebradores.

[00163] Em outras modalidades adicionais, a presente invenção pode ser usada para degradar poliglicólico, ou PGA. PGA também é um poliéster termoplástico biodegradável, com um ponto de fusão de cerca de 200 Ό. Ele tem sido usado, por exemplo, para fazer implantes médicos e veículos para entrega de drogas, bem como suturas absorvíveis. Na indústria de petróleo e gás, PGA tem sido usado como um agente de liberação de tempo para inibidores de corrosão, um dispersante, um inibidor de decomposição para lubrificantes em equipamentos em movimento, um agente de desvio, ou para dissolver escala e evitar a corrosão, ou na forma de esferas de fraturamento para facilitar zonas de fraturamento.

[00164] PLA e PGA podem ser obtidos a partir de síntese química

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43/45 ou de recursos renováveis, por exemplo, da fermentação de açúcar ou amido de milho. PLA também pode ser produzida a partir de petróleo. Por causa das propriedades químicas de PLA e PGA, estes polímeros especiais podem levar dias ou até meses para degradar usando, por exemplo, água ou outros processos naturais sozinhos.

[00165] Assim, a presente invenção é vantajosa na medida em que provê composições e métodos para degradar, ou melhorar a degradação de, polímeros, tais como PLA ou PGA, que podem se acumular em poços de fraturamento e diminuir a produtividade destes poços. Como usado aqui, degradação aprimorada refere-se a diminuir o tempo para que a degradação ocorra.

[00166] Em uma modalidade, apresente invenção fornece métodos de recuperação, ou trazer à superfície, substâncias poliméricas que permanecem em poços de fraturamento. Por exemplo, os biotensoativos produzidos por métodos e microrganismos da presente invenção, podem reduzir a tensão interfacial de líquidos. Assim, os fluidos podem então ser utilizados para elevar substâncias de fraturamento poliméricas, tais como redutores de atrito em gel de poliacrilamida (PAM), com maior facilidade e menor dispêndio de energia. Em uma outra modalidade, os biotensoativos podem ser usados para clivar gel de PAM.

[00167] Em uma outra modalidade, os produtos e as composições baseadas em microrganismos da presente invenção, podem ser usados em poços submetidos a tratamentos de fraturamento ácido. Em fraturamento ácido, ácidos tais como ácido clorídrico, ácido fórmico e ácido acético, são usados para gravar canais na formação rochosa de um poço. Desviadores são usados para criar barreiras em certas perfurações na formação, direcionando assim o ácido para outras áreas desejadas.

[00168] Em uma modalidade, são providos métodos para remediar,

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44/45 ou seja, degradar, ácidos e outros desviadores usados em tratamentos ácidos usando as composições baseadas em microrganismos de presenta invenção. Em particular, é provido um método de remediação de desviadores de ácido benzoico, compreendendo a aplicação das composições baseadas em microrganismos da presente invenção a um poço submetido a fraturamento ácido.

[00169] Flocos ou pó de ácido benzoico são solúveis em tolueno, xileno, álcool, e alguns fluidos condensados, mas eles se dissolvem muito lentamente em água ou gás. O ácido benzoico é freqüentemente usado como um desviador porque é solúvel nos fluidos normalmente encontrados em poços; no entanto, se não bem disperso ou misturado, ele vai se plugar a perfurações. Quando tal plugue ocorre, não pode ser dissolvido rapidamente por causa do fluxo fluido diminuído. Por exemplo, os plugues de ácido benzoico podem levar seis meses ou mais para retornar à produtividade normal após serem tratados com ácido benzoico.

EXEMPLOS [00170] Uma maior compreensão da presente invenção e de suas muitas vantagens pode ser tida a partir dos seguintes exemplos, dado por meio de ilustração. Os exemplos seguintes são ilustrativos de alguns dos métodos, aplicações, modalidades e variantes da presente invenção. Eles não devem ser considerados como limitando a invenção. Inúmeras mudanças e modificações podem ser feitas em relação à invenção.

EXEMPLO 1 — Cultivo de produtos de levedura de Wickerhamomyces anomalus e Starmerella bombicola [00171] Semear a cultura mantida, por estrias, em cultura líquida fresca, em placa de ágar de dextrose da batata e deixar crescer a cultura semeada em 30 Ό por 3 dias. Posteriormente, as placas de cultura semeada podem ser armazenadas a 4 Ό por um pe ríodo máximo

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[00172] O meio de YGSU foi usado para cultivo da levedura. Para l/IZ. anomalus, o pH inicial foi ajustado para 5,5. A semeadura foi transferida da placa de ágar para um frasco de 1 litro com um volume de trabalho de 200 ml. A cultura foi cultivada em um misturador (shaker) a 30 Ό com uma velocidade de agitação de 200 rpm. Após 7 dias, biotensoativos foram observados como uma camada de precipitado marrom, com concentração em torno de 4 g/l.

[00173] Para S. bombicola, o caldo de fermentação, após 5 dias de cultivo a 25 Ό pode conter a suspensão de células de levedura e, por exemplo, 100 g/l ou mais de biotensoativo.

EXEMPLO 2 - Tratamento de esferas de PLA com produto de levedura [00174] Como mostrado nas Figuras 1 e 2, os produtos da fermentação de levedura podem ser incubados com o líquido de fraturamento contendo, por exemplo, esferas de PLA, por 24 horas. Uma esfera de PLA, após a incubação com o produto da fermentação de levedura, foi dissolvida completamente, enquanto que, quando incubadas pelo o mesmo período de tempo em água somente, apenas 1% da dissolução total ocorreu (exigindo aproximadamente um mês para dissolverse completamente).

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Composição para degradar polímeros usados em fluídos de fraturamento hidráulico e como revestimento de propante, caracterizada pelo fato de que a composição compreende um ou mais microrganismos e/ou um subproduto de crescimento dos mesmos, e opcionalmente um ou mais nutrientes e/ou melhoradores de germinação.
2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende microrganismos de levedura assassinos e/ou um subproduto de crescimento dos mesmos.
3. Composição de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que compreende Wickerhamomyces anomalus.
4. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende uma Starmerella bombicola.
5. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende Bacillus subtilis vars. locuses.
6. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um biotensoativo de glicolipídio.
7. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende surfactina.
8. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os microrganismos estão na forma de esporos.
9. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma ou mais enzimas degradadoras de polímero.
10. Método para degradação de polímeros em um poço de fraturamento, caracterizado pelo fato de que compreende aplicar as composições das reivindicações 1 a 9 ao poço.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracteriza

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2/3 do pelo fato de que é usado para degradar ácido polilático (PLA) e/ou poliglicólico (PGA).
12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de aplicação da composição compreende injetar a composição dentro do furo do poço.
13. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda administrar nutrientes e/ou melhoradores para o crescimento e/ou germinação microbiana.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os nutrientes compreendem nitrogênio, nitrato, fósforo, magnésio e/ou carbono.
15. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda administrar uma enzina degradadora de polímero.
16. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que é usado para aumentar a produtividade de petróleo de um poço de fraturamento por melhoria da transmissão através de uma linha de tubulação, tanque, carcaça, encanamento, vara, bomba e/ou furo de poço de campo de petróleo.
17. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a composição é produzida no local, a uma distância não maior que 50 milhas do poço.
18. Método para recuperar gel de poliacrilamida (PAM) de um poço de fraturamento, caracterizado pelo fato de que compreende aplicar a composição como definida nas reivindicações 1 a 9, a um fluido e então usar o fluído pala elevar o gel a partir do poço.
19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que antes da elevação, a composição é usada para clivar o gel de PAM.
20. Método para remediar o desviador de ácido em um po

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3/3 ço submetido a fraturamento ácido, caracterizado pelo fato de que compreende aplicar a composição como definida nas reivindicações 1 a 9 ao poço.
21. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende o desviador de ácido é ácido benzoico.