BR122023006222B1 - Composição e método para aumentar a recuperação de petróleo - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a composições e métodos de recuperação microbiana aprimorada de petróleo usando micróbios de produção de bioquímicos. Em modalidades específicas, os métodos da presente invenção compreendem a aplicação de uma bactéria produtora de biotensoativo e/ou um subproduto do seu crescimento a um sítio de produção de petróleo. Em modalidades preferenciais, a bactéria é uma cepa de Bacillus na forma de esporos. Em algumas modalidades, os métodos compreendem ainda a aplicação de bactérias com um produto de fermentação de levedura, um composto alcalino, um polímero, um tensoativo não biológico, e/ou um ou mais agentes quelantes. Vantajosamente, a presente invenção pode ser útil para estimular o fluxo de petróleo a partir de um poço, bem como dissolver incrustação presente em uma formação contendo petróleo.

Description

Dividido do BR112019020271-4, depositado em 09.04.2018. REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório US. No. 62/483.425, depositado em 9 de abril de 2017, que é incorporado aqui por referência em sua totalidade.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A alta demanda por combustíveis fósseis requer produção eficiente de petróleo. À medida que os poços de petróleo amadurecem, torna-se mais difícil e dispendioso continuar a bombear petróleo a uma taxa economicamente viável. Portanto, é necessário desenvolver métodos aprimorados de recuperação de petróleo. Um desses mecanismos utiliza micróbios e seus subprodutos.

[003] O petróleo existe em pequenos poros e fissuras estreitas dentro do corpo das rochas do reservatório sob a superfície da terra. A pressão natural do reservatório faz com que o petróleo flua até a superfície, fornecendo assim a produção primária; no entanto, à medida que a produção de petróleo progride, a pressão do reservatório é reduzida a um ponto em que é necessário elevação ou bombeamento artificial para manter uma taxa econômica de produção de petróleo.

[004] Quando é necessário fornecer energia externa ao reservatório para obter recuperação adicional de petróleo (recuperação secundária), a energia extra pode ser introduzida pela injeção de gás (injeção de gás) e/ou água (inundação de água). Após alguns anos de operação em um campo, os fluidos injetados fluem preferencialmente ao longo de camadas altamente permeáveis que fazem com que esses fluidos desviem de áreas saturadas de petróleo no reservatório. Portanto, uma quantidade crescente de água (ou gás) aumenta com o petróleo e, diminuindo a relação de petróleo/água, acaba não se tornando econômico continuar o processo; nesse momento o campo deve ser abandonado.

[005] A recuperação primária geralmente resulta em uma recuperação média de apenas uma fração do petróleo originalmente presente em uma formação dotada de petróleo. A recuperação secundária, por exemplo, inundação de água, geralmente recupera outros 10% no momento em que se torna antieconômico continuar. Não é incomum que 60 a 70% do petróleo originalmente na formação permaneça, mesmo após a recuperação secundária atingir o limite econômico. Nessa situação, um terceiro estágio de recuperação de petróleo, a chamada produção terciária, pode ser considerado.

[006] Nesse estágio terciário, métodos tecnicamente avançados são usados para modificar ou as propriedades dos fluidos do reservatório ou as características da rocha do reservatório. Em geral, os métodos podem ser classificados em quatro categorias principais: métodos térmicos, métodos químicos, injeção miscível ou de solvente, e métodos microbianos.

[007] A Recuperação Aprimorada de Petróleo por Ação Microbiana (MEOR) é um campo multidisciplinar que incorpora, entre outros, geologia, química, microbiologia, mecânica de fluidos, engenharia de petróleo, engenharia ambiental e engenharia química. MEOR usa micro-organismos e/ou seus metabólitos para aprimorar a recuperação de petróleo. Os métodos microbianos usados em MEOR podem abordar a limpeza do poço de modo a remover a lama e outros detritos que bloqueiam os canais em que o petróleo flui; a estimulação do poço melhora o fluxo de petróleo a partir da área de drenagem para o poço; e inundações de água aprimoradas aumentam a atividade microbiana injetando micróbios selecionados e, às vezes, nutrientes.

[008] Em MEOR, os nutrientes e micróbios adequados, que crescem preferencialmente sob as condições anaeróbias do reservatório, são injetados no reservatório. Os subprodutos microbianos, que podem incluir biotensoativos, biopolímeros, ácidos, solventes, gases e enzimas, por exemplo, podem modificar as propriedades do petróleo e as interações entre petróleo, água e o meio poroso, alterar a permeabilidade das formações subterrâneas e, por fim, aumentar a mobilidade e a recuperação de petróleo.

[009] O interesse em tensoativos microbianos tem aumentado constantemente nos últimos anos devido à sua diversidade, natureza ecológica, possibilidade de produção em larga escala, seletividade, desempenho sob condições extremas, e potenciais aplicações em proteção ambiental. Os tensoativos produzidos de forma microbiana, isto é, biotensoativos, reduzem a tensão interfacial entre a água e o petróleo e, portanto, uma pressão hidrostática mais baixa é necessária para mover o líquido preso nos poros para superar o efeito capilar. Em segundo lugar, os biotensoativos contribuem para a formação de micelas, fornecendo um mecanismo físico para mobilizar o petróleo em uma fase aquosa móvel.

[0010] Há uma necessidade contínua de métodos aprimorados de recuperação de petróleo, métodos específicos que podem ser sustentados por longos períodos de tempo. Isso inclui a necessidade de métodos aprimorados de recuperação aprimorada de petróleo, tal como métodos que utilizam, por exemplo, micro-organismos e/ou seus subprodutos de crescimento. Os biotensoativos aumentam a emulsificação de hidrocarbonetos, têm o potencial de solubilizar contaminantes de hidrocarbonetos e aumentam sua disponibilidade para degradação microbiana. Esses compostos também podem ser usados na recuperação aprimorada de petróleo.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0011] Em certas modalidades, a presente invenção fornece micróbios, bem como substâncias, tal como biotensoativos, solventes e/ou enzimas, derivados desses micróbios e do caldo de fermentação em que são produzidos. A presente invenção também fornece métodos de uso desses micróbios e de seus subprodutos na produção aprimorada de petróleo.

[0012] Especificamente, a presente invenção fornece abordagens econômicas e ecológicas para aprimorar a recuperação de petróleo. Vantajosamente, esses métodos podem ser praticados em uma ampla faixa de temperaturas, incluindo 20 °C a 70 °C, e superiores.

[0013] Em algumas modalidades, a presente invenção fornece materiais e métodos para aprimorar a produção de petróleo, tratando um sítio de produção de petróleo, por exemplo, uma formação contendo petróleo ou um poço de petróleo, com micro-organismos e/ou seus subprodutos de crescimento. Em uma modalidade, a presente invenção pode ser útil para aprimorar a recuperação de petróleo a partir de um poço de petróleo, estimulando, por exemplo, o fluxo de petróleo a partir do poço enquanto dissolvendo incrustações dentro da formação.

[0014] Em algumas modalidades, a presente invenção utiliza subprodutos do crescimento de leveduras, tal como, por exemplo, biotensoativos. Os biotensoativos são úteis na indústria de petróleo e gás por sua capacidade de aprimorar a recuperação de petróleo. Os biotensoativos podem modificar as propriedades do petróleo e as interações entre o petróleo, a água e os meios porosos nos quais o petróleo e o gás se originam, aumentando assim a mobilidade e, consequentemente, a recuperação do petróleo. Assim, as composições e os métodos da presente invenção podem aumentar a recuperação de petróleo bruto e gás natural a partir de formações que contêm petróleo e gás, reduzindo drasticamente a tensão superficial e interfacial entre as substâncias nas formações e alterando a molhabilidade das formações.

[0015] Em uma modalidade, a presente invenção fornece produtos da fermentação de leveduras para aprimorar a recuperação de petróleo a partir de uma formação contendo petróleo. Em uma modalidade, o produto da fermentação de leveduras é obtido através do cultivo de leveduras produtoras de biotensoativo usando processos que variam de pequena à larga escala. O processo de cultivo pode ser, por exemplo, cultivo submerso, fermentação em estado sólido (SSF) e/ou uma combinação dos mesmos. Em uma modalidade, os produtos de levedura são cultivados usando uma técnica simplificada de fermentação de levedura, que reduz o tempo de cultivo em 50% e reduz a suplementação de fonte de carbono.

[0016] O produto da fermentação de levedura pode ser obtido através do cultivo de uma levedura da produção de bioquímicos, tal como, por exemplo, Pichia anomala (Wickerhamomyces anomalus). O caldo de fermentação após 7 dias de cultivo a 25 °C a 30 °C pode conter a suspensão de células de levedura e, por exemplo, 4 /g/L ou mais de biotensoativos glicolipídios.

[0017] O produto da fermentação da levedura também pode ser obtido através do cultivo da levedura produtora de biotensoativo, 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, 150 /g/L ou mais de biotensoativos glicolipídios.

[0018] O produto da fermentação de levedura pode compreender o caldo de fermentação, separado das células de levedura. Em uma modalidade, os biotensoativos ou outros subprodutos de crescimento no caldo são ainda separados do caldo e purificados.

[0019] Em algumas modalidades, a presente invenção utiliza cepas de bactérias e seus subprodutos. Esses subprodutos podem incluir, por exemplo, metabólitos, polímeros, biotensoativos, enzimas, ácidos orgânicos e solventes. Em certas modalidades, as bactérias são cepas de Bacillus que prosperam em ambientes com alto teor de sal, tal como as frequentemente encontradas em um sítio de extração de petróleo. Em certas modalidades, as bactérias são cepas de Bacillus superprodutoras de tensoativos, o que significa que essas cepas são caracterizadas pela produção aprimorada de biotensoativos em comparação com cepas de Bacillus de ocorrência natural. Em certas modalidades, as cepas de Bacillus aumentaram a produção de enzimas.

[0020] Em uma modalidade, os micro-organismos são cepas de Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis e/ou Bacillus amyloliquefaciens. Em modalidades preferenciais, as bactérias estão na forma de esporos.

[0021] Em algumas modalidades, as cepas de Bacillus são capazes de prosperar sob condições de baixo oxigênio, facilitando assim o crescimento sob condições microaerofílicas e anaeróbias. Sob condições anaeróbias, sais de nitrato podem ser adicionados para substituir o oxigênio como um aceitador de elétrons para suportar a respiração microaerofílica e/ou anaeróbia.

[0022] Em uma modalidade, as cepas de Bacillus subtilis são, por exemplo, B. subtilis var. locuses das cepas B1 e B2, que são produtoras eficazes do lipopeptídeo anfifílico surfactina.

[0023] Em uma modalidade, a presente invenção fornece um método para aprimorar a recuperação de petróleo aplicando um ou mais micro-organismos capazes de produzir subprodutos bioquímicos úteis em um sítio de produção de petróleo, por exemplo, uma formação contendo petróleo e/ou poço de petróleo. O método inclui opcionalmente a adição de nutrientes e/ou outros agentes ao sítio. Em certas modalidades, os micro-organismos são selecionados a partir de cepas de Bacillus, incluindo, mas não limitadas a, cepas de Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis e Bacillus amyloliquefaciens. Em modalidades preferenciais, as bactérias estão na forma de esporos.

[0024] O método também pode compreender a adição de um produto de fermentação de levedura, tal como o caldo de fermentação resultante do cultivo, por exemplo, de Starmerella bombicola ou Wickerhamomyces anomalus. Em uma modalidade, as células de levedura podem ser removidas do produto de fermentação de levedura e apenas o caldo contendo biotensoativos e outros exsudados celulares é aplicado. Em uma modalidade, o produto de fermentação de levedura compreende biotensoativos que foram separados do caldo de fermentação e purificados.

[0025] O método também pode compreender a aplicação dos micróbios e/ou subprodutos do crescimento microbiano com um ou mais compostos alcalinos. O composto alcalino pode ser, por exemplo, hidróxido de amônio.

[0026] Em algumas modalidades, o método também pode compreender a aplicação dos micróbios e/ou subprodutos do crescimento microbiano com um ou mais compostos poliméricos. Os compostos poliméricos podem ser selecionados a partir de biopolímeros, tal como, por exemplo, hidrogéis, polissacarídeos, goma xantana, goma guar e polímeros de celulose.

[0027] Em algumas modalidades, o método também pode compreender a aplicação dos micróbios e/ou subprodutos do crescimento microbiano com um ou mais tensoativos não biológicos. Os tensoativos podem ser, por exemplo, aniônicos, catiônicos, não iônicos ou zwitteriônicos.

[0028] Em uma modalidade, os micróbios e/ou subprodutos do crescimento microbiano podem ser aplicados com um ou mais agentes quelantes para reduzir, por exemplo, dissolver, a incrustação que se acumulou dentro de uma formação contendo petróleo. Os agentes quelantes podem ser, por exemplo, ácido cítrico, EDTA, citrato de sódio e/ou uma combinação dos mesmos.

[0029] Em uma modalidade, os micro-organismos podem germinar e crescer no local dentro de uma formação contendo petróleo ou poço de petróleo, e produzir biotensoativos nela. Consequentemente, uma alta concentração de biotensoativos e micro-organismos produtores de biotensoativos em um sítio de tratamento (por exemplo, um poço de petróleo) pode ser alcançada fácil e continuamente.

[0030] Em algumas modalidades, os presentes produtos à base de micróbios e métodos em questão podem ainda ser utilizados para remoção de parafina, liquefação de asfalteno sólido, e biorremediação de águas, solos e outros sítios contaminados com hidrocarbonetos. Para tais usos, os métodos podem ainda compreender a adição de solventes, tal como isopropil álcool ou etanol, com os micróbios e/ou subprodutos do crescimento microbiano.

[0031] Em uma modalidade, a presente invenção fornece métodos de produção de um biotensoativo através do cultivo de uma cepa de micróbio da presente invenção sob condições apropriadas para o crescimento e produção de biotensoativo; e purificação do biotensoativo. A presente invenção também fornece métodos para produzir solventes, enzimas ou outras proteínas através do cultivo de uma cepa de micróbios da presente invenção em condições apropriadas para o crescimento e expressão de solvente, enzima ou proteína; e purificação do solvente, enzima ou outra proteína.

[0032] Os produtos à base de micróbios da presente invenção podem ser utilizados em uma variedade de configurações únicas devido, por exemplo, à capacidade de fornecer eficientemente caldo de fermentação fresco com metabólitos ativos; uma mistura de células e caldo de fermentação; composições com uma alta densidade de células; produtos à base de micróbios a curto prazo; e produtos à base de micróbios em sítios remotos.

[0033] Vantajosamente, a presente invenção pode ser usada sem liberar grandes quantidades de compostos inorgânicos no ambiente. Além disso, as composições e os métodos reivindicados utilizam componentes que são biodegradáveis e toxicologicamente seguros. Assim, a presente invenção pode ser usada na produção de petróleo e gás (e outras indústrias) como um tratamento ecológico.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0034] Em certas modalidades, a presente invenção fornece micróbios, bem como substâncias, tal como biotensoativos, solventes e/ou enzimas, derivadas desses micróbios e do caldo de fermentação em que eles são produzidos. A presente invenção também fornece métodos de uso desses micróbios e de seus subprodutos na produção aprimorada de petróleo.

[0035] Especificamente, a presente invenção fornece abordagens econômicas e ecológicas para aprimorar a recuperação de petróleo. Vantajosamente, esses métodos podem ser praticados em uma ampla faixa de temperaturas, incluindo de 20 °C a 70 °C, e superiores.

[0036] Em algumas modalidades, a presente invenção fornece materiais e métodos para aprimorar a produção de petróleo tratando um sítio de produção de petróleo com micro-organismos e/ou seus subprodutos de crescimento. Em uma modalidade, a presente invenção pode ser útil para aprimorar a recuperação de petróleo de uma formação contendo petróleo ou de um poço de petróleo, estimulando, por exemplo, o fluxo de petróleo a partir da formação ou poço, enquanto dissolvendo a incrustação.

[0037] Em algumas modalidades, a presente invenção utiliza subprodutos do crescimento de leveduras, tal como, por exemplo, biotensoativos. Os biotensoativos são úteis na indústria de petróleo e gás por sua capacidade de aprimorar a recuperação de petróleo. Os biotensoativos podem modificar as propriedades do petróleo e as interações entre o petróleo, a água e os meios porosos nos quais o petróleo e o gás se originam, aumentando assim a mobilidade e, consequentemente, a recuperação de petróleo. Assim, as composições e os métodos da presente invenção podem aumentar a recuperação de petróleo bruto e gás natural a partir de formações que contêm petróleo e gás, reduzindo drasticamente tanto a tensão superficial quanto a tensão interfacial entre substâncias dentro das formações e alterando a molhabilidade das formações.

[0038] Em modalidades específicas, os métodos e as composições aqui descritos utilizam micro-organismos para aprimorar a recuperação de petróleo. Os micro-organismos podem aprimorar a quantidade e a qualidade do petróleo recuperado a partir dos reservatórios, inclusive aqueles considerados "maduros". Além disso, os micro-organismos podem remover substâncias tóxicas dos sítios de produção de petróleo.

[0039] Em algumas modalidades, a presente invenção fornece materiais e métodos para aprimorar a produção de petróleo tratando um sítio de produção de petróleo com micro-organismos e/ou seus subprodutos de crescimento. Em uma modalidade, a presente invenção pode ser útil para aprimorar a recuperação de petróleo a partir de uma formação contendo um petróleo ou de um poço de petróleo, estimulando, por exemplo, o fluxo de petróleo a partir do poço ou formação.

[0040] Em uma modalidade, a presente invenção fornece um método para aprimorar a recuperação de petróleo aplicando um ou mais micro-organismos capazes de produzir subprodutos bioquímicos úteis em um sítio de produção de petróleo, por exemplo, uma formação contendo petróleo e/ou poço de petróleo. O método inclui opcionalmente a adição de nutrientes e/ou outros agentes ao sítio. Em certas modalidades, os micro-organismos são selecionados a partir de cepas de Bacillus, incluindo, mas não limitadas a, cepas de Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis e Bacillus amyloliquefaciens. Em modalidades preferenciais, as bactérias estão na forma de esporos.

[0041] Em certas modalidades, as bactérias são cepas de Bacillus que prosperam em ambientes com alto teor de sal, tal como as frequentemente encontradas em um sítio de extração de petróleo. Em certas modalidades, as bactérias são cepas de Bacillus que produzem tensoativos, o que significa que essas cepas são caracterizadas pela produção aprimorada de biotensoativo em comparação com cepas de Bacillus de ocorrência natural. Em certas modalidades, as cepas de Bacillus aumentaram a produção de enzimas.

[0042] O método também pode compreender a adição de produtos de fermentação de levedura, tal como o caldo de fermentação resultante do cultivo de leveduras produtoras de bioquímicos, por exemplo, Starmerella bombicola ou Wickerhamomyces anomalus. Em uma modalidade, o produto de fermentação de levedura compreende biotensoativos purificados produzidos por essas leveduras.

[0043] O método também pode compreender a aplicação dos micróbios com um ou mais compostos alcalinos, polímeros, tensoativos e/ou agentes quelantes.

Definições Selecionadas

[0044] Como aqui utilizado, referência a uma "composição à base de micróbios" significa uma composição que compreende componentes que foram produzidos como o resultado do crescimento de microorganismos ou outras culturas de células. Assim, a composição à base de micróbios pode compreender os próprios micróbios e/ou subprodutos do crescimento microbiano. Os micróbios podem estar no estado vegetativo, na forma de esporos, na forma micelial, em qualquer outra forma de propágulo, ou em uma mistura dos mesmos. Os micróbios podem ser planctônicos ou podem estar na forma de biofilme, ou uma mistura de ambos. Os subprodutos de crescimento podem ser, por exemplo, metabólitos (por exemplo, biotensoativos), componentes da membrana celular, proteínas expressas, e/ou outros componentes celulares. Os micróbios podem estar intactos ou lisados. As células podem estar ausentes ou podem estar presentes, por exemplo, em 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 células ou propágulos por mililitro da composição. Como usado aqui, um propágulo é qualquer porção de um micro-organismo a partir do qual um organismo novo e/ou maduro pode se desenvolver, incluindo, mas não limitado a, células, conídios, cistos, esporos (por exemplo, esporos reprodutivos, endósporos e exósporos), micélios, brotos e sementes.

[0045] A presente invenção fornece ainda "produtos à base de micróbios", que são produtos que devem ser aplicados na prática para alcançar o resultado desejado. O produto à base de micróbios pode ser simplesmente a composição à base de micróbios colhida a partir do processo de cultivo de micróbios. Alternativamente, o produto à base de micróbios pode compreender outros ingredientes que foram adicionados. Esses ingredientes adicionais podem incluir, por exemplo, estabilizadores, tampões, veículos apropriados, tal como água, soluções salinas ou qualquer outro veículo apropriado, nutrientes adicionados para suportar o crescimento microbiano adicional, melhoradores de crescimento não nutritivos, tal como hormônios vegetais e/ou agentes que facilitam o rastreamento dos micróbios e/ou da composição no ambiente em que é aplicado. O produto à base de micróbios também pode compreender misturas de composições à base de micróbios. O produto à base de micróbios também pode compreender um ou mais componentes de uma composição à base de micróbios que foram processados de alguma maneira, tal como, mas não limitado a, filtragem, centrifugação, lise, secagem, purificação e similares.

[0046] Como usado aqui, "colhido" refere-se à remoção de parte ou toda a composição à base de micróbios de um vaso de crescimento.

[0047] Em algumas modalidades, os micróbios usados de acordo com a presente invenção são "superprodutores de tensoativo". Por exemplo, a cepa pode produzir pelo menos 0,1 a 10 /g/L, por exemplo, 0,5 a 1 /g/L de tensoativo. Por exemplo, as bactérias produzem pelo menos 10%, 25%, 50%, 100%, 2 vezes, 5 vezes, 7,5 vezes, 10 vezes, 12 vezes, 15 vezes ou mais em comparação com outras cepas microbianas de recuperação de petróleo. Especificamente, Bacillus subtilis ATCC 39307 é aqui utilizado como uma cepa de referência.

[0048] Como aqui utilizado, uma molécula de ácido nucleico, polinucleotídeo, polipeptídeo, proteína ou composto orgânico "isolado" ou "purificado", tal como uma pequena molécula (por exemplo, as descritas abaixo), está substancialmente livre de outros compostos, tal como material celular, com o qual ela está associada na natureza. A referência a "isolado" no contexto de uma cepa de micro-organismo significa que a cepa é removida do ambiente em que 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. Um polinucleotídeo purificado ou isolado (ácido ribonucleico (RNA) ou ácido desoxirribonucleico (DNA)) está livre dos genes ou sequências que o flanqueiam em seu estado natural. Um polipeptídeo purificado ou isolado está livre dos aminoácidos ou sequências que o flanqueiam em seu estado ocorrendo naturalmente.

[0049] Em certas modalidades, os compostos purificados são pelo menos 60% em peso (peso seco) do composto de interesse. Preferencialmente, a preparação é de pelo menos 75%, mais preferencialmente de pelo menos 90% e mais preferencialmente de pelo menos 99%, em peso do composto de interesse. Por exemplo, um composto purificado é aquele que tem pelo menos 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 98%, 99% ou 100% (em 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).

[0050] Um "metabólito" refere-se a qualquer substância produzida por metabolismo ou necessária para participar de um processo metabólico específico. 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 metabólitos podem incluir, mas não estão limitados a, enzimas, toxinas, ácidos, solventes, álcoois, proteínas, carboidratos, vitaminas, minerais, microelementos, aminoácidos, polímeros e tensoativos.

[0051] Por "modular" entende-se alterar (aumentar ou diminuir). Tais alterações são detectadas por métodos conhecidos da técnica padrão, como os aqui descritos.

[0052] As faixas aqui fornecidas são entendidas como atalhos para todos os valores dentro do intervalo. Por exemplo, entende-se que uma faixa de 1 a 50 inclui qualquer número, combinação de números ou subfaixa do grupo que consiste em 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 ou 50, bem como todos os valores decimais intermediários entre os números inteiros mencionados acima, tal como, por exemplo, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8 e 1,9. Com relação às subfaixas, "subfaixas aninhadas" que se estendem a partir de qualquer ponto final da faixa são especificamente consideradas. Por exemplo, uma subfaixa aninhada de uma faixa exemplificativa de 1 a 50 pode compreender 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.

[0053] Por "redução" significa uma alteração negativa de pelo menos 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75% ou 100%.

[0054] Por "referência" entende-se uma condição padrão ou de controle.

[0055] Por "tolerante ao sal" entende-se uma cepa microbiana capaz de crescer em uma concentração de cloreto de sódio de quinze (15) por cento ou mais. Em uma modalidade específica, "tolerante ao sal" refere-se à capacidade de crescer em 150 /g/L ou mais de NaCl.

[0056] Como usado aqui, um "biofilme" é um agregado complexo de micro-organismos, tal como bactérias, em que as células aderem umas às outras. As células nos biofilmes são fisiologicamente distintas das células planctônicas do mesmo organismo, que são células únicas que podem flutuar ou nadar em meio líquido.

[0057] Como usado aqui, "tensoativo" refere-se a um composto que reduz a tensão superficial (ou tensão interfacial) entre dois líquidos ou entre um líquido e um sólido. Os tensoativos atuam como detergentes, agentes, agentes umectantes, emulsificantes, agentes de formação de espuma e/ou dispersantes. Um tensoativo produzido por microorganismos é chamado de "biotensoativo".

[0058] Conforme usado neste documento, "produção de petróleo" refere-se a toda e qualquer operação envolvida na extração de hidrocarbonetos, tal como petróleo bruto ou gás natural a partir de uma formação, através de seu eventual processamento e uso pelos consumidores. A produção de petróleo pode incluir, mas não está limitada a, perfuração, bombeamento, recuperação, transmissão, processamento, refino, transporte e armazenamento de hidrocarbonetos.

[0059] Um "sítio de produção de petróleo" refere-se a qualquer ambiente ou estrutura, de ocorrência natural ou artificial, em que ocorre um ou mais aspectos da recuperação de hidrocarbonetos, petróleo e/ou gás natural, incluindo, entre outros, formações subterrâneas, formações contendo petróleo e gás, e poços.

[0060] Como usado aqui, "incrustação" refere-se a acúmulos formados, por exemplo, por depósitos de sais minerais precipitados, que podem surgir como resultado, por exemplo, de mudanças na pressão, composição e/ou temperatura do petróleo bruto. As incrustações podem resultar de precipitados, por exemplo, de sulfato de bário, carbonato de cálcio, sulfato de estrôncio, sulfato de cálcio, cloreto de sódio, dióxido de silício, sulfeto de ferro, óxidos de ferro, carbonato de ferro, silicatos, fosfatos e óxidos ou qualquer um de vários compostos insolúveis ou levemente solúveis em água.

[0061] Como usado aqui, "aprimorar a recuperação de petróleo" inclui aprimorar a recuperação de petróleo e hidrocarbonetos e significa aumentar a quantidade de hidrocarbonetos produzidos e/ou aumentar a taxa na qual eles são produzidos, por exemplo, estimulando o fluxo de petróleo a partir do poço.

[0062] O termo de transição "compreendendo", que é sinônimo de "incluindo" ou "contendo", é inclusivo ou aberto e não exclui elementos adicionais não citados ou etapas do método. Por outro lado, a frase de transição "consistindo em" exclui qualquer elemento, etapa ou ingrediente não especificado na reivindicação. A frase de transição "consistindo essencialmente em" limita o escopo de uma reivindicação aos materiais ou etapas especificados "e àqueles que não afetam materialmente as características básicas e novas" da invenção reivindicada.

[0063] A menos que seja especificamente declarado ou óbvio a partir do contexto, como usado aqui, o termo "ou" é entendido como inclusivo. A menos que seja especificamente declarado ou óbvio no contexto, conforme usado aqui, os termos "um", "uma" e "o", "a" são entendidos como singulares ou plurais.

[0064] A menos que seja especificamente declarado ou óbvio a partir do contexto, como usado aqui, o termo "cerca de" é entendido como dentro de uma faixa de tolerância normal na técnica, por exemplo, dentro de 2 desvios padrão da média. "Cerca de" pode ser entendido como dentro de 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% ou 0,01% do valor declarado.

[0065] A citação de uma listagem de grupos químicos em qualquer definição de uma variável aqui citada inclui definições dessa variável como qualquer grupo único ou combinação de grupos listados. A citação de uma modalidade para uma variável ou aspecto citado aqui inclui essa modalidade como qualquer modalidade única ou em combinação com quaisquer outras modalidades ou partes das mesmas.

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

[0067] Outras características e vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição a seguir das modalidades preferenciais da mesma e das reivindicações. Todas as referências aqui citadas são incorporadas por referência.

Subprodutos do Crescimento Microbiano de acordo com a Presente Invenção

[0068] Em modalidades preferenciais, uma composição é fornecida para aprimorar e/ou melhorar a recuperação de petróleo a partir de um sítio de produção de petróleo, em que a composição compreende um ou mais micro-organismos e/ou subprodutos de crescimento dos mesmos. Em modalidades específicas, os micro-organismos são capazes de produzir, e são utilizados para produzir, um ou mais biotensoativos.

[0069] Os biotensoativos são um grupo estruturalmente diverso de substâncias de superfície ativa produzidas por micro-organismos. Os biotensoativos são biodegradáveis e podem ser produzidos de maneira fácil e não dispendiosa usando organismos selecionados em substratos renováveis. A maioria dos organismos produtores de biotensoativo produz biotensoativos em resposta à presença de fonte de hidrocarboneto (por exemplo, petróleos, açúcar, glicerol, etc.) nos meios de cultivo. Outros componentes dos meios, tal como a concentração de ferro, também podem afetar significativamente a produção de biotensoativo.

[0070] Todos os biotensoativos são anfifílicos. Eles consistem de duas partes: uma porção polar (hidrofílica) e uma porção não polar (hidrofóbica). Devido à sua estrutura anfifílica, os biotensoativos aumentam a área da superfície de substâncias hidrofóbicas insolúveis em água, aumentam a biodisponibilidade da água de tais substâncias, e alteram as propriedades das superfícies de células bacterianas.

[0071] Os biotensoativos se acumulam nas interfaces, reduzindo assim a tensão interfacial e levando à formação de estruturas micelulares agregadas em solução. A capacidade dos biotensoativos de formar poros e desestabilizar as membranas biológicas permite seu uso como agentes antibacterianos, antifúngicos e hemolíticos. Combinados com as características de baixa toxicidade e biodegradabilidade, os biotensoativos são vantajosos para uso na indústria de petróleo e gás em diversas aplicações. Essas aplicações incluem, mas não estão limitadas a, aprimoramento da recuperação de petróleo bruto; redução da viscosidade do petróleo; remoção de parafina de hastes, tubulações, camisas e bombas; prevenção de corrosão de equipamentos de petróleo; fluidos de fraturamento; redução da concentração de H2S no petróleo bruto extraído; bem como a limpeza de tanques, linhas de fluxo e tubulações.

[0072] Os biotensoativos microbianos seguros e eficazes reduzem a tensão superficial e interfacial entre as moléculas de líquidos, sólidos e gases. Como discutido aqui, esta atividade pode ser altamente vantajosa no contexto da recuperação de petróleo.

[0073] Os biotensoativos produzidos de acordo com a presente invenção podem ser utilizados para outros fins, que não a recuperação de petróleo, incluindo, por exemplo, limpeza de tubos, reatores e outras máquinas ou superfícies.

[0074] Os biotensoativos incluem glicolipídios (GLs) de baixo peso molecular, lipopeptídeos (LPs), flavolipídios (FLs), fosfolipídios e polímeros de alto peso molecular, tal como lipoproteínas, complexos de lipopolissacarídeos - proteínas, e complexos de polissacarídeos - proteínas - ácidos graxos. A cadeia de hidrocarbonetos de um ácido graxo atua como a porção lipofílica comum de uma molécula de biotensoativo, enquanto a porção hidrofílica é formada por grupos éster ou álcool de lipídios neutros, pelo grupo carboxilato de ácidos graxos ou aminoácidos (ou peptídeos), ácido orgânico no caso de flavolipídios, ou, no caso de glicolipídios, pelo carboidrato.

[0075] Em uma modalidade, os biotensoativos microbianos de acordo com a presente invenção incluem glicolipídios, tal como ramnolipídios (RLP), soforolipídios (SLP), lipídios de trealose ou lipídios de manosileritritol (MEL).

[0076] Em uma modalidade, o biotensoativo microbiano é um lipopeptídeo, tal como, por exemplo, surfactina ou iturina A.

[0077] Os biotensoativos microbianos são produzidos por uma variedade de micro-organismos, tal como bactérias, fungos e leveduras. Exemplos de micro-organismos produtores de biotensoativos incluem espécies de Pseudomonas (P. aeruginosa, P. putida, P. florescens, P. fragi, P. syringae); Pseudozyma (P. aphidis) Flavobacterium spp.; Pichia spp. (P. anomala, P. lynferdii, P. guilliermondii, P. sydowiorum), Bacillus spp. (B. subtilis, B. amyloliquefaciens, B. pumillus, B. cereus, B. licheniformis); Wickerhamomyces spp. (W. anomalus), Starmerella spp. (S. bombicola), Candida spp. (C. albicans, C. rugosa, C. tropicalis, C. lipolytica, C. torulopsis); Rhodococcus spp.; Arthrobacter spp.; Campylobacter spp.; Cornybacterium spp., e assim por diante. Os biotensoativos podem ser obtidos por processos de fermentação conhecidos na técnica.

Crescimento de Micróbios de Acordo com a Presente Invenção

[0078] A presente invenção utiliza métodos para o cultivo de micro organismos e produção de metabólitos microbianos e/ou outros subprodutos do crescimento microbiano. A presente invenção utiliza ainda processos de cultivo que são adequados para o cultivo de microorganismos e produção de metabólitos microbianos em uma escala desejada. Os sistemas de cultivo microbiano usariam tipicamente fermentação de cultura submersa; no entanto, a cultura de superfície e os sistemas híbridos também podem ser usados. Como usado aqui, "fermentação" refere-se ao crescimento de células sob condições controladas. O crescimento pode ser aeróbio ou anaeróbio.

[0079] Em uma modalidade, a presente invenção fornece materiais e métodos para a produção de biomassa (por exemplo, material celular viável), metabólitos extracelulares (por exemplo, pequenas moléculas e proteínas excretadas), nutrientes residuais e/ou componentes intracelulares (por exemplo, enzimas e outras proteínas).

[0080] O vaso de crescimento microbiano utilizado de acordo com a presente invenção pode ser qualquer fermentador ou reator de cultivo para uso industrial. Em uma modalidade, o vaso pode ter controles/sensores funcionais ou pode ser conectado a controles/sensores funcionais para medir fatores importantes no processo de cultivo, tal como pH, oxigênio, pressão, temperatura, potência do eixo do agitador, umidade, viscosidade e/ou densidade microbiana e/ou concentração de metabólitos.

[0081] Em uma modalidade adicional, o vaso também pode ser capaz de monitorar o crescimento de micro-organismos dentro do vaso (por exemplo, medição do número de células e fases de crescimento). Alternativamente, uma amostra diária pode ser retirada do vaso e submetida à enumeração por técnicas conhecidas, tal 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.

[0082] Em uma modalidade, o método inclui suplementar 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 independentemente ou em uma combinação de duas ou mais.

[0083] O método de cultivo pode fornecer oxigenação para a cultura em crescimento. Uma modalidade utiliza movimento lento do ar para remover o ar contendo baixa concentração de oxigênio e introduzir o ar oxigenado. O ar oxigenado pode ser ar ambiente suplementado diariamente por meio de mecanismos, incluindo impulsores para agitação mecânica do líquido, e aspersores de ar para fornecer bolhas de gás ao líquido para dissolução de oxigênio no líquido.

[0084] O método pode ainda compreender suplementar 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 tal como ácido acético, ácido fumárico, ácido cítrico, ácido propiônico, ácido málico, ácido malônico e/ou ácido pirúvico; álcoois tal como etanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, isobutanol e/ou glicerol; gorduras e óleos tal como óleo de soja, óleo de farelo de arroz, óleo de oliva, óleo de canola, óleo de coco, óleo de milho, óleo de gergelim e/ou óleo de linhaça. Essas fontes de carbono podem ser usadas independentemente ou em uma combinação de duas ou mais.

[0085] Em uma modalidade, fatores de crescimento e nutrientes traço para micro-organismos são incluídos no meio. Isso é particularmente preferencial no cultivo de micróbios que são incapazes de produzir todas as vitaminas que eles precisam. Nutrientes inorgânicos, incluindo elementos traço tal 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, tal como farinha de milho, ou na forma de extratos, tal como extrato de levedura, extrato de batata, extrato de carne bovina, extrato de soja, extrato de casca de banana, e similares, ou em formas purificadas. Aminoácidos, tal como, por exemplo, aqueles úteis para a biossíntese de proteínas, também podem ser incluídos, por exemplo, L- alanina.

[0086] Em uma modalidade, sais inorgânicos também podem ser incluídos. Os sais inorgânicos utilizáveis podem ser di-hidrogenofosfato de potássio, hidrogenofosfato dipotássio, hidrogenofosfato dissódio, 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 utilizados independentemente ou em uma combinação de dois ou mais.

[0087] Em algumas modalidades, o método para cultivo pode ainda compreender a adição de ácidos e/ou antimicrobianos adicionais no meio líquido antes e/ou durante o processo de cultivo. Agentes antimicrobianos ou antibióticos podem ser usados para proteger a cultura contra contaminação. Além disso, agentes antiformação de espuma também podem ser adicionados para impedir a formação e/ou o acúmulo de espuma quando o gás é produzido durante o cultivo.

[0088] O pH da mistura deve ser adequado para o micro-organismo de interesse. Tampões e reguladores de pH, tal como carbonatos e fosfatos, podem ser usados para estabilizar o pH próximo a um valor preferencial. Quando íons de metal estão presentes em altas concentrações, pode ser necessário o uso de um agente quelante no meio líquido.

[0089] O método e o equipamento para o cultivo de micro organismos e a produção de subprodutos microbianos podem ser realizados em lotes, processos quase contínuos ou contínuos.

[0090] Os micróbios podem ser cultivados na forma planctônica ou como biofilme. No caso de biofilme, o vaso pode ter dentro dele um substrato sobre o qual os micróbios podem ser cultivados no estado de biofilme. O sistema também pode ter, por exemplo, a capacidade de aplicar estímulos (tal como tensão de cisalhamento) que incentivam e/ou melhoram as características de crescimento de biofilme.

[0091] Em uma modalidade, o método para o cultivo de micro organismos é realizado a cerca de 5 °C a cerca de 100 °C, preferencialmente, 15 °C a 60 °C, mais preferencialmente, 25 °C a 50 °C. Em uma outra modalidade, o cultivo pode ser realizado continuamente a uma temperatura constante. Em outra modalidade, o cultivo pode estar sujeito a mudanças de temperatura.

[0092] Em uma modalidade, o equipamento usado no método e processo de cultivo é estéril. O equipamento de cultivo, tal como o reator/vaso, pode ser separado, mas conectado a uma unidade de esterilização, por exemplo, uma autoclave. O equipamento de cultivo também pode ter uma unidade de esterilização que esteriliza no local antes de iniciar a inoculação. O ar pode ser esterilizado por métodos conhecidos na técnica. Por exemplo, o ar ambiente pode passar através de pelo menos um filtro antes de ser introduzido no vaso. Em outras modalidades, o meio pode ser pasteurizado ou, opcionalmente, nenhum calor adicionado, em que o uso de baixa atividade de água e baixo pH pode ser explorado para controlar o crescimento bacteriano.

[0093] 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.

[0094] Em uma modalidade, a presente invenção fornece ainda um método para a produção de metabólitos microbianos tal como etanol, ácido lático, beta-glucano, proteínas, peptídeos, intermediários metabólicos, ácido graxo poli-insaturado, e lipídios. O teor de metabólitos produzidos pelo método pode ser, por exemplo, de pelo menos 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% ou 90%.

[0095] O subproduto do crescimento microbiano produzido por micro-organismos de interesse pode ser retido nos micro-organismos ou secretado no meio líquido. Em outra modalidade, o método para a produção de subproduto de crescimento microbiano pode ainda compreender etapas de concentração e purificação do subproduto de crescimento microbiano de interesse. Em uma modalidade adicional, o meio líquido pode conter compostos que estabilizam a atividade do subproduto de crescimento microbiano.

[0096] Em uma modalidade, toda a composição de cultivo microbiano é removida após a conclusão do cultivo (por exemplo, após, por exemplo, alcançar uma densidade de células desejada, ou densidade de um metabólito especificado no caldo). Neste procedimento de lote, um lote totalmente novo é iniciado após a colheita do primeiro lote.

[0097] Em outra modalidade, apenas uma parte 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 células ou pode conter células. Dessa maneira, um sistema quase contínuo é criado.

[0098] Vantajosamente, o método não requer equipamentos complicados ou alto consumo de energia. Os micro-organismos de interesse podem ser cultivados em pequena ou grande escala no sítio e utilizados, mesmo sendo ainda misturados com seus meios. Da mesma forma, os metabólitos microbianos também podem ser produzidos em grandes quantidades no sítio necessário.

[0099] Vantajosamente, os produtos à base de micróbios podem ser produzidos em sítios remotos. As instalações de crescimento de micróbios podem operar fora da rede utilizando, por exemplo, energia solar, eólica e/ou hidrelétrica.

[00100] Os micro-organismos úteis de acordo com os sistemas e métodos da presente invenção podem ser, por exemplo, bactérias, leveduras e/ou fungos. Esses micro-organismos podem ser microorganismos naturais ou geneticamente modificados. Por exemplo, os micro-organismos podem ser transformados com genes específicos para exibir características específicas. Os micro-organismos também podem ser mutantes de uma cepa desejada. Como usado aqui, "mutante" significa uma cepa, variante genética ou subtipo de um microorganismo de referência, em que o mutante tem uma ou mais variações genéticas (por exemplo, uma mutação pontual, mutação missense, mutação não senso, deleção, duplicação, mutação de deslocamento de quadro, ou expansão de repetição) em comparação com o microorganismo de referência. Os procedimentos para produzir mutantes são bem conhecidos na técnica microbiológica. Por exemplo, a mutagênese com UV e a nitrosoguanidina são amplamente utilizadas para esse fim.

[00101] Em uma modalidade, os micro-organismos são bactérias, incluindo bactérias Gram-positivas e Gram-negativas. As bactérias podem ser bactérias formando endósporos ou exósporos. As bactérias podem ser, por exemplo, Agrobacterium radiobacter, Alcanivora borkumensis, Azobacter (A. vinelandii, A. chroococcum), Azospirillum brasiliensis, Bacillus (por exemplo, B. subtilis, B. licheniformis, B. firmus, B. laterosporus, B. megaterium, B. amyloliquifaciens), Clostridium (C. butyricum, C. tyrobutyricum, C. acetobutyricum, Clostridium NIPER 7 e C. beijerinckii), LactoBacillus fermentum, Norcardia sp., Pseudomonas (P. chlororaphis subsp. Aureofaciens (Kluyverum), aeruginosa), Rhizobium, Rhodospirillum rubrum. Sphingomonas paucimobilis, Ralstonia eulropha, Serratia marcescens e/ou Tsukamurella sp.

[00102] Em modalidades preferenciais, o micro-organismo é uma cepa de Bacillus selecionada a partir das espécies B. subtilis, B. amyloliquefaciens e B. licheniformis. Ainda mais preferencialmente, a cepa de Bacillus está na forma de esporos.

[00103] Em certas modalidades, a presente invenção utiliza cepas de Bacillus subtilis com produção aprimorada de biotensoativo em comparação com Bacillus subtilis de ocorrência natural, bem como em comparação com outros micróbios usados na recuperação de petróleo. Em certas modalidades, as cepas de Bacillus subtilis aumentaram a produção de biopolímeros, solventes e/ou enzimas. Tais Bacillus subtilis foram denominados membros da série B, incluindo, entre outros, B1, B2 e B3.

[00104] Em uma modalidade, o micro-organismo é B. subtilis var. locuses B1 ou B2, que são produtores eficazes, por exemplo, de surfactina e outros biotensoativos, bem como biopolímeros. Esta especificação incorpora por referência a Publicação Internacional No. WO 2017/044953 A1 na medida em que é consistente com os ensinamentos aqui descritos.

[00105] Uma cultura do micróbio B. subtilis B1 foi depositada na American Type Culture Collection (ATCC), 10801 University Blvd., Manassas, Va. 20110-2209 EUA. O depósito recebeu o número de acesso ATCC No. PTA-123459 pelo depositário e foi depositado em 30 de agosto de 2016.

[00106] As células vegetativas da cepa B1 de Bacillus subtilis são hastes de 0,7 a 0,9 μm de largura por 1,6 a 3,3 μm de comprimento e ocorrem isoladamente. É móvel, Gram-positivo e produz biopolímeros em ágar nutriente e ágar dextrose de batata. Também produz esporos elipsoidais central ou paracentralmente em esporângios não inchados. O tamanho dos esporos maduros é de 0,8 a 1,0 μm de largura por 1,6 a 1,9 μm de comprimento. As colônias de ágar são de cor creme/bege, elevadas, mucosas, circulares, inteiras, lisas, brilhantes e com 3,0 a 7,0 mm de diâmetro após 16 horas a 40 °C na placa de ágar nutriente. É um aeróbio facultativo com uma faixa de temperatura de crescimento de 25 °C a 55 °C, com temperatura ideal de crescimento de 35 °C. Ele hidrolisa o amido, é positivo no teste de Voges-Proskauer, pode utilizar citrato e pode crescer com NaCl a 15%.

[00107] Em certas modalidades, as cepas de Bacillus subtilis são tolerantes ao sal. A tolerância ao sal pode ser em relação a qualquer um ou mais de uma variedade de sais. Por exemplo, o sal pode ser um sal monovalente, tal como um sal de sódio ou potássio, por exemplo, NaCl ou KCl, ou um sal divalente tal como um sal de magnésio ou cálcio, por exemplo, MgCl2 ou CaCl2, ou um sal trivalente. Dados os sítios geográficos a serem tratados, os sais de zinco, bromo, ferro ou lítio estão presentes na composição ou no sítio. Em modalidades preferenciais, as bactérias aqui descritas são tolerantes ao NaCl, bem como a outros dos sais mencionados acima, e são, portanto, amplamente úteis para a recuperação de petróleo.

[00108] Em algumas modalidades, as cepas de Bacillus subtilis são capazes de prosperar sob condições de baixa concentração de oxigênio. Em algumas modalidades, a cepa de Bacillus subtilis é cultivada em condições microaerofílicas ou anaeróbias. Sob condições microaerofílicas e/ou anaeróbias, sais de nitrato podem ser adicionados para substituir o oxigênio como aceitador de elétrons para suportar a respiração anaeróbia.

[00109] A série de cepas B de Bacillus subtilis produz mais biotensoativo em comparação com as cepas de referência de Bacillus subtilis. Além disso, as cepas de Bacillus subtilis sobrevivem melhor sob condições de alta concentração de sal e condições anaeróbias do que outras cepas conhecidas. As cepas também são capazes de crescer em condições anaeróbias. As cepas da série Bacillus subtilis B também podem ser usadas para produzir enzimas que degradam ou metabolizam o petróleo ou outros produtos de petróleo.

[00110] Em uma modalidade, os métodos em questão podem utilizar produtos da fermentação de leveduras ou fungos. As espécies de leveduras e fungos adequadas para uso de acordo com a presente invenção incluem, por exemplo, Candida, Saccharomyces (S. cerevisiae, S. boulardii sequela, S. torula), Issatchenkia, Kluyveromyces, Pichia, Wickerhamomyces (por exemplo, W. anomalus), Starmerella (por exemplo, S. bombicola), Rhodotorula (por exemplo, R. glutinous e R. graminus), Micorriza, Mortierella, Phycomyces, Blakeslea, Thraustochytrium, Phythium, Entomophthora, Aureobasidium pullulans, Pseudozyma aphizus, Aspergillus e/ou Rhizopus spp.

[00111] Em uma modalidade, a levedura é uma levedura assassina. Como aqui utilizado, "levedura assassina" significa uma cepa de levedura caracterizada por sua secreção de proteínas ou glicoproteínas tóxicas, às quais a própria cepa é imune. As exotoxinas secretadas por leveduras assassinas são capazes de matar outras cepas de leveduras, fungos ou bactérias. Por exemplo, os micro-organismos que podem ser controlados por leveduras assassinas incluem Fusarium e outros fungos filamentosos. Tais leveduras podem incluir, mas não estão limitadas a, Wickerhamomyces (por exemplo, W. anomalus), Pichia (por exemplo, P. anomala, P. guielliermondii, P. occidentalis, P. kudriavzevii), Hansenula, Saccharomyces, Hanseniaspora (por exemplo, H. uvarum), Ustilago (por exemplo, U. maydis), Debaryomyces hansenii, Candida, Cryptococcus, Kluyveromyces, Torulopsis, Williopsis, Zygosaccharomyces (por exemplo, Z. bailii) e outros.

[00112] Em uma modalidade, o produto de fermentação de levedura pode ser obtido via cultivo de uma levedura produtora de bioquímicos, tal como, por exemplo, Pichia anomala (Wickerhamomyces anomalus). Wickerhamomyces anomalus é frequentemente associado à produção de alimentos e grãos e é um produtor eficaz de vários solventes, enzimas, toxinas, bem como biotensoativos glicolipídios, tal como SLP. O caldo de fermentação após 7 dias de cultivo a 25 °C a 30 °C pode conter a suspensão de células de levedura e, por exemplo, 4 /g/L ou mais de biotensoativos glicolipídios.

[00113] Em uma modalidade, o produto de fermentação de levedura também pode ser obtido através do cultivo da levedura produtora de biotensoativo, Starmerella bombicola. Esta espécie é um produtor eficaz de biotensoativos glicolipídios, tal como SLP. O caldo de fermentação após 5 dias de cultivo a 25 °C pode conter a suspensão de células de levedura e, por exemplo, 150 /g/L ou mais de biotensoativos glicolipídios.

[00114] Em uma modalidade, o produto de fermentação de levedura pode compreender o caldo de fermentação, separado das células de levedura. Em uma modalidade, os biotensoativos ou outros subprodutos de crescimento no caldo são ainda separados do caldo e purificados.

[00115] Outras cepas microbianas, incluindo, por exemplo, outras cepas fúngicas capazes de acumular quantidades significativas, por exemplo, de biotensoativos glicolipídios ou lipopeptídios ou outros metabolitos, podem ser utilizadas de acordo com a presente invenção. Outros metabolitos úteis de acordo com a presente invenção incluem manoproteína, beta-glucano e outros que têm propriedades bioemulsificantes e propriedades de redução de tensão superficial/interfacial.

Preparação de Produtos à Base de Micróbios

[00116] Um produto à base de micróbios da presente invenção é simplesmente o caldo de fermentação que contém o micro-organismo e/ou os metabólitos microbianos produzidos pelo micro-organismo e/ou quaisquer nutrientes residuais. O produto da fermentação pode ser usado diretamente sem extração ou purificação. Se desejado, a extração e a purificação podem ser facilmente alcançadas usando métodos ou técnicas de extração padrão conhecidos dos versados na técnica.

[00117] Os micro-organismos no produto à base de micróbios podem estar em uma forma ativa ou inativa. Os produtos à base de micróbios podem ser usados sem mais estabilização, preservação e armazenamento. Vantajosamente, o uso direto desses produtos à base de micróbios preserva uma alta viabilidade dos micro-organismos, reduz a possibilidade de contaminação a partir de agentes estranhos e microorganismos indesejáveis, e mantém a atividade dos subprodutos de crescimento microbiano.

[00118] Os micróbios e/ou caldo resultantes do crescimento microbiano podem ser removidos do vaso de crescimento e transferidos, por exemplo, via tubulação para uso imediato.

[00119] Vantajosamente, de acordo com a presente invenção, o produto à base de micróbios pode compreender caldo no qual os micróbios foram cultivados. O produto pode ser, por exemplo, pelo menos, em peso, 1%, 5%, 10%, 25%, 50%, 75% ou 100% de caldo. A quantidade de biomassa no produto, em peso, pode estar, por exemplo, entre 0% e 100%, incluindo todas as porcentagens entre elas.

[00120] Em outras modalidades, a composição (micróbios, caldo, ou micróbios e caldo) pode ser colocada em recipientes de tamanho apropriado, levando em consideração, por exemplo, o uso pretendido, o método de aplicação considerado, o tamanho do tanque de fermentação, e qualquer modo de transporte a partir da instalação de crescimento microbiano para o sítio de uso. Assim, os recipientes nos quais a composição à base de micróbios é colocada podem ser, por exemplo, de 1 galão a 1.000 galões ou mais. Em certas modalidades, os recipientes são 2 galões, 5 galões, 25 galões, ou maiores.

[00121] Após a colheita da composição à base de micróbios a partir dos vasos de crescimento, outros componentes podem ser adicionados à medida que o produto colhido é colocado em recipientes e/ou canalizado (ou transportados para uso). Os aditivos podem ser, por exemplo, tampões, veículos, outras composições à base de micróbios produzidas na mesma ou em outra instalação, modificadores de viscosidade, conservantes, nutrientes para o crescimento microbiano, agentes de rastreamento, pesticidas e outros ingredientes específicos para o uso pretendido.

[00122] Até, por exemplo, 50% em peso ou mais de aditivos podem ser adicionados, conforme necessário, para aplicações específicas, tal como, por exemplo, para variar os níveis de VOC, aumentar a penetração da mistura, diminuir a viscosidade da mistura, como acopladores para insolúveis na mistura, e para fornecer solventes. Todos os aditivos devem ter um ponto de inflamação superior a 37,7 °C (100° F), de preferência superior a 655 °C (150° F) e mais preferencialmente TCC de 90,5 °C (195° F) para atingir um ponto de inflamação final do produto superior a 93,3 °C (200° F).

[00123] Opcionalmente, o produto pode ser armazenado antes do uso. O tempo de armazenamento é preferencialmente 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 preferencial, se células vivas estiverem presentes no produto, o produto é armazenado a uma temperatura baixa tal como, por exemplo, menos de 20 °C, 15 °C, 10 °C ou 5 °C. Por outro lado, uma composição de biotensoativo pode ser tipicamente armazenada em temperatura ambiente.

Produção Local de Produtos à Base de Micróbio

[00124] Em modalidades preferenciais da presente invenção, uma instalação de crescimento de micróbios produz micro-organismos frescos de alta densidade e/ou subprodutos de crescimento microbiano de interesse em uma escala desejada. A instalação de crescimento microbiano pode estar localizada no sítio de aplicação ou próxima a ele. A instalação produz composições à base de micróbios de alta densidade em cultivo em lote, quase-contínuo ou contínuo.

[00125] A presente invenção utiliza processos de cultivo que variam de pequenas (por exemplo, ambiente de laboratório) a grandes (por exemplo, ambiente industrial) escalas. Esses processos de cultivo incluem, mas não estão limitados a, cultivo/fermentação submersa, fermentação em estado sólido (SSF), e combinação dos mesmos.

[00126] As instalações de crescimento microbiano da presente invenção produz composições frescas à base de micróbios, compreendendo os próprios micróbios, metabólitos microbianos e/ou outros componentes do caldo no qual os micróbios são cultivados. Se desejado, as composições podem ter uma alta densidade de células vegetativas ou uma mistura de células vegetativas, esporos, micélios, conídios ou outros propágulos microbianos.

[00127] Vantajosamente, os produtos à base de micróbios em questão podem ser adaptados para uso em uma localização especificada. Em uma modalidade, a instalação de crescimento microbiano está localizada em, ou próximo, a um sítio em que os produtos à base de micróbios serão usados. Por exemplo, a instalação de crescimento microbiano pode ser menor do que 300, 250, 200, 150, 100, 75, 50, 25, 15, 10, 5, 3 ou 1 milha a partir da localização de uso.

[00128] Como o produto à base de micróbios é gerado localmente, no sítio ou próximo ao sítio de aplicação, sem recorrer aos processos de estabilização, preservação, armazenamento e transporte de microorganismos da produção microbiana convencional, uma densidade muito maior de micro-organismos vivos pode ser gerada. Portanto, é necessário um volume menor do produto à base de micróbios para uso na aplicação em sítio. Além disso, isso permite aplicações microbianas de maior densidade, quando necessário, para alcançar a eficácia desejada.

[00129] Vantajosamente, isso permite um biorreator em escala reduzida (por exemplo, tanque de fermentação menor e suprimentos menores de material de partida, nutrientes, agentes de controle de pH e agentes antiformação de espuma, etc.), o que torna o sistema eficiente e facilita a portabilidade do produto. A geração local do produto à base de micróbios também facilita a inclusão do caldo de crescimento no produto, eliminando assim a necessidade de estabilizar as células ou separá-las do seu caldo de cultura. O caldo pode conter agentes produzidos durante a fermentação que são particularmente adequados para uso local

[00130] Culturas de micróbios robustas e de alta densidade produzidas localmente são mais eficazes no campo do que aquelas que foram submetidas à estabilização celular ou que estão na cadeia de suprimentos há algum tempo. Os produtos à base de micróbios da presente invenção são particularmente vantajosos em comparação com produtos tradicionais em que células, esporos, micélios, conídios ou outros propágulos microbianos foram separados dos metabólitos e nutrientes presentes no meio de crescimento de fermentação. Os tempos reduzidos de transporte permitem a produção e entrega de lotes frescos de micróbios e/ou seus metabólitos no tempo e no volume exigidos pela demanda local.

[00131] Vantajosamente, essas instalações de crescimento microbiano fornecem uma solução para o problema atual de contar com produtores industriais de grande porte cuja qualidade do produto sofre devido a atrasos no processamento a montante, gargalos na cadeia de suprimentos, armazenamento inadequado, e outras contingências que inibem a entrega e aplicação oportunas, por exemplo, de um produto viável de alta contagem de células e o caldo e metabólitos associados nos quais as células são originalmente cultivadas.

[00132] As instalações de crescimento microbiano oferecem versatilidade de fabricação pela capacidade de adaptar os produtos à base de micróbios para aprimorar as sinergias com as geografias de destino. Vantajosamente, em modalidades preferenciais, os sistemas da presente invenção aproveitam o poder de micro-organismos locais de ocorrência natural e seus subprodutos metabólicos para aprimorar a produção de petróleo. Os micróbios locais podem ser identificados com base, por exemplo, na tolerância ao sal ou na capacidade de crescer em altas temperaturas.

[00133] O tempo de cultivo para os vasos individuais pode ser, por exemplo, de 1 a 7 dias ou mais. O produto de cultivo pode ser colhido de várias maneiras diferentes.

[00134] A produção e a entrega local dentro, por exemplo, de 24 horas de fermentação resultam em composições puras de alta densidade celular e custos de remessa substancialmente mais baixos. Dadas as perspectivas de avanço rápido no desenvolvimento de inoculantes microbianos mais eficazes e poderosos, os consumidores se beneficiarão muito dessa capacidade de fornecer rapidamente produtos à base de micróbios.

Métodos de Recuperação Aprimorada de Petróleo

[00135] Em algumas modalidades, a presente invenção fornece materiais e métodos para aprimorar a produção de petróleo, tratando um sítio de produção de petróleo, por exemplo, uma formação contendo petróleo ou um poço de petróleo, com micro-organismos e/ou seus subprodutos de crescimento. Em uma modalidade, a presente invenção pode ser útil para aprimorar a recuperação de petróleo a partir de um poço de petróleo, estimulando, por exemplo, o fluxo de petróleo a partir do poço enquanto dissolve as incrustações dentro da formação.

[00136] Conforme usado aqui, "aplicar" uma composição ou produto refere-se a coloca-lo em contato com um alvo ou sítio de modo que a composição ou produto possa ter um efeito nesse alvo ou sítio. 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 à base de micróbios podem ser injetados em poços de petróleo e/ou na tubulação, revestimento, ânulo, bombas, tanques, etc. associados a sítios de produção de petróleo e formações contendo petróleo.

[00137] Em uma modalidade, a presente invenção fornece um método para aprimorar a recuperação de petróleo aplicando um ou mais micro-organismos capazes de produzir subprodutos bioquímicos úteis em um sítio de produção de petróleo, por exemplo, uma formação contendo petróleo e/ou poço de petróleo. O método inclui opcionalmente a adição de nutrientes e/ou outros agentes ao sítio. Em modalidades preferenciais, o micro-organismo é uma espécie de bactéria produtora de biotensoativo.

[00138] Em certas modalidades, os micro-organismos são selecionados a partir de cepas de Bacillus, incluindo, mas não limitadas a cepas de Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis e Bacillus amyloliquefaciens. Em modalidades preferenciais, as bactérias estão na forma de esporos.

[00139] Em uma modalidade, o método compreende ainda adicionar nutrientes e/ou intensificadores de germinação para promover a germinação e crescimento microbiano. Por exemplo, nutrientes tal como fontes de carbono, nitrogênio, magnésio, fósforo e proteína podem ser adicionados. Também podem ser adicionados intensificadores de germinação tal como L-alanina e manganês.

[00140] O método também pode compreender a adição de um produto de fermentação de levedura, tal como o caldo de fermentação resultante do cultivo, por exemplo, de Starmerella bombicola ou Wickerhamomyces anomalus. Em uma modalidade, a levedura é uma levedura produtora de biotensoativo. Em uma modalidade, o caldo de fermentação compreende os subprodutos de crescimento de leveduras, tal como, por exemplo, biotensoativos glicolipídios e outros metabólitos.

[00141] Em uma modalidade, as células de levedura podem ser removidas do produto de fermentação de levedura e apenas o caldo contendo biotensoativos e outros metabólitos é aplicado. Em uma modalidade, o produto de fermentação de levedura compreende biotensoativos que foram separados do caldo de fermentação e purificados.

[00142] Em certas modalidades, os produtos de fermentação de levedura da presente invenção têm vantagens sobre, por exemplo, apenas biotensoativos, incluindo um ou mais dos seguintes: altas concentrações de manoproteína como uma parte da superfície externa de uma parede celular de levedura; a presença de beta-glucano nas paredes celulares de leveduras; e a presença de biotensoativos e outros metabólitos (por exemplo, ácido lático, etanol, acetato de etila, etc.) na cultura.

[00143] O método também pode compreender a aplicação dos micróbios e/ou subprodutos do crescimento microbiano com um ou mais compostos alcalinos. O composto alcalino pode ser, por exemplo, hidróxido de amônio.

[00144] Em algumas modalidades, o método também pode compreender a aplicação dos micróbios e/ou subprodutos do crescimento microbiano com um ou mais compostos poliméricos. Os compostos poliméricos podem ser selecionados a partir de biopolímeros, tal como, por exemplo, hidrogéis, polissacarídeos, goma xantana, goma guar e polímeros de celulose.

[00145] Em algumas modalidades, o método também pode compreender a aplicação dos micróbios e/ou subprodutos do crescimento microbiano com um ou mais tensoativos não biológicos. Os tensoativos podem ser, por exemplo, aniônicos, catiônicos, não iônicos ou zwitteriônicos.

[00146] Em uma modalidade, os micróbios e/ou subprodutos do crescimento microbiano podem ser aplicados com um ou mais agentes quelantes para reduzir, por exemplo, dissolver, a incrustação que se acumulou na formação contendo petróleo. Os agentes quelantes podem ser, por exemplo, ácido cítrico, EDTA e/ou citrato de sódio.

[00147] Em algumas modalidades, os produtos à base de micróbios e métodos em questão podem ainda ser utilizados para remoção de parafina, liquefação de asfalteno sólido, e biorremediação de águas, solos e outros sítios contaminados com hidrocarbonetos.

[00148] Em uma modalidade, os produtos à base de micróbios são aplicados a um poço de trabalho, incluindo a formação circundante. Nesta modalidade, o produto pode ser derramado ou injetado no lado do revestimento (linhas posteriores) de um poço e permitindo que ele se misture com o fluido que já está no poço. Quando fluido suficiente está presente, a composição pode então ser opcionalmente circulada por, por exemplo, uma bomba por 24 a 72 horas, preferencialmente 48 a 72 horas. Antes da circulação, a composição pode ser deixada em repouso por 8 a 24 horas, por exemplo. O tempo de cura, o tempo de circulação e a dosagem dependem da profundidade e do tamanho do poço. Uma dosagem inicial básica pode ser, mas não está limitada a, 20 galões de composição, e pelo menos cerca de 5 galões de composição por poço, periodicamente, por exemplo, quinzenalmente, mensalmente, bimestralmente.

[00149] Em uma modalidade, os micro-organismos podem germinar e crescer no local e produzir biotensoativos no sítio de produção de petróleo. Consequentemente, uma alta concentração de biotensoativos e micro-organismos produtores de biotensoativos em um sítio de tratamento (por exemplo, um poço de petróleo) pode ser alcançada fácil e continuamente.

[00150] Em uma modalidade, é desejável introduzir a composição, através de perfurações no revestimento, na formação contendo petróleo circundante. A composição pode ser forçada na formação circundante por pressão aplicada ou, se a composição for deixada assentar no fundo do revestimento, a composição pode infiltrar-se na formação sem pressão adicional. A composição permeia a formação, dissolvendo blocos na formação para fornecer uma recuperação mais eficiente de petróleo e gás.

[00151] Em modalidades adicionais, a composição da presente invenção pode ser aplicada diretamente ao equipamento. Por exemplo, antes de colocar hastes e revestimentos em poços de gás e/ou petróleo, essas partes podem ser pulverizadas com ou embebidas na composição. As partes também podem ser mergulhadas em tanques preenchidos com a composição.

[00152] A composição pode ser introduzida por meio de bombas de injeção em poços de petróleo ou gás offshore para aprimorar a recuperação de petróleo. Para tratar as linhas, de 1-500 galões a 1000 barris, 10.000 barris ou mais, por exemplo, a composição pode ser aplicada à composição a uma taxa de injeção, por exemplo, de 1 a 20 galões por minuto, ou 1 a 20 barris por minuto.

[00153] O tratamento em questão pode ser eficaz em uma variedade de diferentes formações geológicas. Por exemplo, a presente invenção pode ser útil em formações tão profundas quanto cerca de 7.000 pés ou mais profundas, e tão rasas quanto cerca de 1.500 pés ou mais rasas. Além disso, a invenção pode ser útil em formações com uma faixa de porosidade e/ou permeabilidade, por exemplo, de cerca de 0,1% a cerca de 20% ou mais. A invenção também pode ser útil em formações tendo uma ampla faixa de temperaturas, pH e salinidade.

[00154] Em uma modalidade, a recuperação aprimorada de petróleo é alcançada através de entupimento seletivo, em que o fluxo de fluido através do reservatório é deslocado das zonas de alta permeabilidade do reservatório para zonas de permeabilidade moderada ou baixa. A eficiência da varredura pode ser aumentada, por exemplo, forçando a água injetada a passar por zonas de petróleo anteriormente contornadas do reservatório. As mudanças no padrão de fluxo podem ser alcançadas por um aumento na massa celular microbiana dentro do reservatório, por exemplo, injetando micro-organismos juntamente com nutrientes. O nutriente e micróbios injetados fluem preferencialmente para as zonas de alta permeabilidade do reservatório e, como um resultado do crescimento celular, a biomassa veda seletivamente essas zonas em maior extensão do que as zonas de permeabilidade moderada ou baixa. Em uma modalidade, os micróbios são injetados na forma de esporos e germinam enquanto estão dentro do reservatório. Recuperação Aprimorada de Petróleo Através do Método Alcalino- Tensoativo-Polímero (ASP)

[00155] Em uma modalidade, são fornecidos métodos para aprimorar a recuperação de petróleo, em que um produto à base de micróbios da presente invenção é aplicado a um sítio de produção de petróleo em combinação com um ou mais compostos alcalinos, polímeros, tensoativos, ou combinações dos mesmos.

[00156] Nas inundações de tensoativos, reduzindo a tensão interfacial entre o petróleo e a água deslocada e também a tensão interfacial entre as interfaces petróleo e rocha, o petróleo residual pode ser deslocado e recuperado.

[00157] Na inundação cáustica, a reação dos compostos alcalinos com os ácidos orgânicos no petróleo forma tensoativos naturais no local que diminuem a tensão interfacial petróleo-água.

[00158] Além do tensoativo e das inundações alcalinas, os polímeros são usados para aumentar a viscosidade da água de deslocamento para aprimorar a eficiência da varredura de petróleo.

[00159] A inundação ASP é um processo de combinação no qual álcalis, tensoativos e polímeros são injetados. O ASP envolve a injeção de uma solução contendo polímero, álcalis e tensoativo em um campo petrolífero empobrecido ou amadurecido, com o objetivo de alcançar uma química ótima em grandes volumes de injeção a um custo mínimo. A mistura álcali-tensoativo forma uma emulsão com o petróleo, que é então varrida e deslocada a partir do reservatório usando uma unidade de polímero. A inundação ASP melhora a eficiência do deslocamento microscópico, reduzindo a tensão interfacial (IFT) entre a água e o petróleo através da adição de um tensoativo à água, enquanto combinando a mobilidade do petróleo e da água através da adição de polímero. O álcali também é adicionado à água para reduzir a adsorção do tensoativo nas paredes dos poros e controlar a salinidade local para garantir IFT mínimo e alterar a molhabilidade da rocha.

Uso de Micróbios com Tensoativos na Recuperação de Petróleo

[00160] Em certas modalidades, os métodos de recuperação de petróleo aqui descritos utilizam um ou mais micróbios e/ou subprodutos de crescimento microbiano (por exemplo, biotensoativos), combinados com outras composições. Em uma modalidade, as outras composições são tensoativos não biológicos.

[00161] Uma molécula de tensoativo (Agente de Superfície Ativa) tem dois grupos funcionais, ou seja, um grupo hidrofílico (solúvel em água) ou polar e um grupo hidrofóbico (solúvel em óleo) ou não polar. O grupo hidrofóbico é geralmente uma longa cadeia de hidrocarbonetos (C8-C18), que pode ou não ser ramificada, enquanto o grupo hidrofílico é formado por porções tal como carboxilatos, sulfatos, sulfonatos (aniônicos), álcoois, cadeias polioxietilenadas (não iônicas) e sais de amônio quaternário (catiônicos).

[00162] Os tensoativos trabalham nas inundações ASP para diminuir a tensão interfacial (IFT) entre o petróleo e a salmoura, para ajudar na mobilização e contribuir para a formação de bancos de petróleo. A redução de IFT reduz as forças capilares e permite que o banco de petróleo flua mais livremente sem prender novamente. A seleção de um tensoativo apropriado para fins de EOR baseia-se na capacidade de reduzir a IFT entre salmoura e salmoura, estabilidade térmica, tolerância à salinidade e dureza da salmoura, solubilidade em salmoura, parâmetros de comportamento de fase, teste de adsorção sob condições estáticas e dinâmicas e estudos de deslocamento sob condições de reservatório.

[00163] Os tensoativos de acordo com os métodos descritos incluem, entre outros: tensoativos aniônicos, lauril sulfato de amônio, lauril sulfato de sódio (também chamado SDS, dodecil sulfato de sódio), alquil éter sulfatos, laureth sulfato de sódio (também conhecido como lauril éter sulfato de sódio (SLES)), myreth sulfato de sódio; docusatos, dioctil sulfossucinato de sódio, perfluoro-octanossulfonato (PFOS), perfluorobutanossulfonato, alquilbenzeno sulfonatos lineares (LABs), alquil-aril éter fosfatos, alquil éter fosfato; carboxilatos, alquil carboxilatos (sabões), estearato de sódio, lauroil sarcosinato de sódio, fluorostensoativos à base de carboxilato, perfluorononanoato, perfluoro- octanoato; tensoativos catiônicos, aminas primárias, secundárias ou terciárias dependentes de pH, octenidina dicloridrato, cátions de amônio quaternário permanentemente carregados, sais de alquiltrimetilamônio, cetil trimetilamônio brometo (CTAB) (também conhecido como brometo de hexadecil trimetil amônio), cloreto de cetil trimetilamônio (CTAC), cloreto de cetil piridínio (CPC), cloreto de benzalcônio (BAC), cloreto de benzetônio (BZT), 5-bromo-5-nitro-1,3-dioxano, cloreto de dimetildioctadecilamônio, brometo de cetrimônio, brometo de dioctadecildi-metilamônio (DODAB); tensoativos zwitteriônicos (anfotéricos), sultaínas CHAPS (3 - [(3-Colamidopropil) dimetilamônio]- 1-propanossulfonato), cocamidopropil hidroxisultaína, betaínas, cocamidopropil betaína, fosfatidil serina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilcolina, esfingomielina, etoxilato, álcoois de cadeia longa, álcoois graxos, cetil álcool, estearil álcool, cetoestearil álcool, oleil álcool, polioxietileno glicol alquil éteres (Brij): CH3-(CH2)10-16- (O- C2H4)1-25-OH (octaetileno glicol monododecil éter, pentaetileno glicol monododecil éter), polioxipropileno glicol alquil éteres: CH3- (CH2)10- 16-(O-C3H6)1-25—OH, glicosídeo alquil éteres: CH3-(CH2) 10-16-(O- glicosídeo)1-3-OH (decil glicosídeo, lauril glicosídeo, octil glicosídeo), polioxietilenoglicol octilfenol éteres: C8H17-(C6H4)-(O-C2H4)1-25-OH (Triton X-100), polioxietileno glicol alquilfenol éteres: C9H19- (C6H4) - (O-C2H4)1-25-OH (nonoxinol-9), glicerol alquil ésteres (gliceril laurato), polioxietileno glicol sorbitano alquil ésteres (polissorbato), sorbitano alquil ésteres (spans), cocamida MEA, cocamida DEA, óxido de dodecildimetilamina, copolímeros de polietileno glicol e polipropileno glicol (poloxâmeros) e amina de sebo polietoxilada (POEA).

[00164] Os tensoativos aniônicos contêm grupos funcionais aniônicos em sua cabeça, tal como sulfato, sulfonato, fosfato e carboxilatos. Os alquil sulfatos proeminentes incluem lauril sulfato de amônio, lauril sulfato de sódio (também chamado SDS, dodecil sulfato de sódio) e os alquil éter sulfatos relacionados com laureth sulfato de sódio, também conhecido como lauril éter sulfato de sódio (SLES) e myreth sulfato de sódio. Os carboxilatos são os tensoativos mais comuns e compreendem os alquil carboxilatos (sabões), tal como o estearato de sódio.

[00165] Os tensoativos com grupos de cabeça catiônicos incluem: aminas primárias, secundárias ou terciárias dependentes de pH; dicloridrato de octenidina; cátions de amônio quaternário permanentemente carregados, tal como sais de alquiltrimetilamônio: brometo de cetil trimetilamônio (CTAB) também conhecido como brometo de hexadecil trimetil amônio, cloreto de cetil trimetilamônio (CTAC); cloreto de cetil piridínio (CPC); cloreto de benzalcônio (BAC); cloreto de benzetônio (BZT); 5-bromo-5-nitro-1,3-dioxano; cloreto de dimetildioctadecilamônio; brometo de cetrimônio; e brometo de dioctadecildi-metilamônio (DODAB).

[00166] Os tensoativos zwitteriônicos (anfotéricos) têm centros catiônicos e aniônicos ligados à mesma molécula. A parte catiônica é baseada em aminas primárias, secundárias ou terciárias ou cátions de amônio quaternário. A parte aniônica pode ser mais variável e pode incluir sulfonatos. Os tensoativos zwitteriônicos biológicos mais comuns têm um ânion fosfato com uma amina ou amônio, tal como os fosfolipídios fosfatidilserina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilcolina e esfingomielinas.

[00167] Um tensoativo com uma parte hidrofílica não carregada, por exemplo, etoxilato, é não iônico. Muitos álcoois de cadeia longa exibem algumas propriedades de tensoativos.

Uso de Micróbios com Polímeros na Recuperação de Petróleo

[00168] A presente invenção fornece métodos de recuperação aprimorada de petróleo usando um ou mais micróbios e/ou subprodutos de crescimento microbiano, combinados com um ou mais compostos poliméricos. Os compostos poliméricos usados para recuperar o petróleo em combinação com os micróbios da presente invenção incluem, mas não estão limitados a: hidrogéis, ácido acrílico, acrilamida, poliacrilamida (PAM), poliacrilamida hidrolisada (HPAM), polissacarídeo, goma xantana, goma guar, e polímero de celulose. Em modalidades preferenciais, o polímero é um biopolímero selecionado dentre, por exemplo, hidrogéis, goma xantana, goma guar, polímeros de celulose, polissacarídeos, e outros.

[00169] O polímero solúvel em água associativo é uma classe relativamente nova de polímeros que foi recentemente introduzida para aplicações em campos de petróleo. Esses polímeros consistem de um esqueleto hidrofílico de cadeia longa, com um pequeno número de grupos hidrofóbicos localizados ou aleatoriamente ao longo da cadeia ou nas extremidades da cadeia. Quando esses polímeros são dissolvidos em água, os grupos hidrofóbicos se agregam para minimizar sua exposição à água. Os grupos incorporados se associam devido às interações hidrofóbicas intramoleculares e às interações hidrofóbicas intermoleculares. Os grupos funcionais desse polímero são menos sensíveis à salinidade da salmoura em comparação com a poliacrilamida, cuja viscosidade diminui drasticamente com o aumento da salinidade.

[00170] A inundação de polímero pode envolver a adição de polímero à água de uma inundação de água para diminuir sua mobilidade. Os polímeros aumentam a viscosidade da fase aquosa bem como reduzem a permeabilidade à água devido ao aprisionamento mecânico, resultando consequentemente em uma taxa de mobilidade mais favorável. Com uma fase mais viscosa, o banco de petróleo coletado pode ser movido mais facilmente através do reservatório e eventualmente para o poço de produção.

[00171] Os polímeros de acordo com essas modalidades também podem ser removidos e/ou degradados usando a composição à base de micróbios da presente invenção, uma vez que sua função no poço não seja mais necessária.

[00172] Em uma modalidade, a presente invenção fornece um método para aprimorar a recuperação de hidrocarbonetos a partir de um poço de fraturamento aplicando a um sítio de perfuração a composição à base de micróbios que compreende uma ou mais cepas de microorganismos. Em certas modalidades, os polímeros se acumularam dentro do poço depois de terem desempenhado sua função desejada dentro do poço.

[00173] Os micróbios da composição à base de micróbios e/ou seus subprodutos de crescimento podem digerir rapidamente polímeros tal como o ácido polilático (PLA); assim, o método melhora a capacidade de recuperar recursos de hidrocarbonetos reduzindo o acúmulo de PLA e outras resinas dentro das fraturas e nos poços dos poços de fraturamento, uma vez esgotada sua utilidade. O método inclui opcionalmente a adição de nutrientes e/ou outros agentes ao sítio, a fim de promover o crescimento microbiano. O método ainda pode incluir a adição de enzimas de degradação de polímero ao sítio, a fim de aprimorar a degradação de polímero.

[00174] Em uma modalidade, a presente invenção fornece métodos de recuperação de substâncias poliméricas que permanecem nos poços, incluindo poços de fraturamento, depois que sua utilidade tiver sido esgotada. Por exemplo, os biotensoativos produzidos pelos métodos e micro-organismos da presente invenção podem reduzir a tensão interfacial dos fluidos utilizados para elevar substâncias poliméricas, tal como redutores de fricção gel PAM. Em outra modalidade, os biotensoativos podem ser usados para clivar o gel PAM antes da elevação.

Uso de Micróbios com Compostos Alcalinos na Recuperação de Petróleo

[00175] A presente invenção fornece métodos de recuperação aprimorada de petróleo usando um ou mais micróbios e/ou subprodutos de crescimento microbiano, combinados com um ou mais compostos alcalinos. Os compostos alcalinos usados para recuperar o petróleo em combinação com os micróbios da presente invenção incluem, mas não estão limitados a, hidróxido de amônio.

[00176] O álcali é um sal iônico básico de um elemento de metal alcalino ou metal alcalinoterroso. O uso de álcalis em uma inundação química oferece vários benefícios, incluindo a promoção de emulsificação de petróleo bruto, o aumento da força iônica da fase aquosa levando à regulação do comportamento da fase do tensoativo injetado, e a redução de IFT para valores muito baixos na presença de tensoativo.

[00177] O álcali também pode reduzir custos, limitando a quantidade de tensoativo necessária de duas maneiras. Primeiro, o álcali reduz a adsorção do tensoativo, aumentando a densidade de carga negativa da superfície da rocha, tornando-a preferencialmente úmida. Segundo, o álcali reage com os ácidos nos petróleos brutos para produzir sabões no local, o que, por sua vez, amplia a faixa ideal de salinidade. O sabão gerado cria uma fase de microemulsão que pode coexistir com petróleo e água, estendendo a região trifásica (ou região IFT ultra baixa).

[00178] A seleção de álcalis é guiada pelo tipo de formação, tipo de argila e cátions divalentes. Agentes alcalinos comuns incluem hidróxido de sódio (NaOH ou soda cáustica), carbonato de sódio (Na2CO3 ou carbonato de sódio), bicarbonato de sódio (NaHCO3) e metaborato de sódio (NaBO2). Foi relatado que as soluções de hidróxido de sódio interagem fortemente com o arenito em temperatura elevada (85 °C (185° F)), resultando em perda de peso e aumento da porosidade do arenito. O consumo cáustico resultante da dissolução de NaOH de minerais de silicato pode ser um fator significativo e prejudicial durante a aplicação em campo. Os tensoativos aniônicos mostraram adsorção muito menor na presença de Na2CO3 em comparação com NaOH. O hidróxido não é um potencial íon determinante para superfícies de carbonato. O cálcio e outros cátions divalentes podem causar precipitação de álcalis, tal como Na2CO3, a menos que se use salmoura mole. Esta é uma limitação do Na2CO3. Foi relatado o uso de NaBO2 como substituto do Na2CO3. Este alcalino forneceu valores de pH de cerca de 11 a 1% em peso de concentração alcalina e gerou sabão para petróleos brutos ácidos. Outra grande vantagem das espécies de NaBO2 (metaborato de sódio) é sua tolerância a cátions divalentes. Nos reservatórios de carbonato, o metaborato de sódio é usado no lugar de outros álcalis. Se o reservatório contém argilas, o NaHCO3 é preferencial. O Na2CO3 é o álcali mais comumente usado porque não é dispendioso e transporta melhor em meios porosos.

[00179] As formações de petróleo preferenciais para inundações alcalinas são reservatórios de arenito em vez de formações de carbonato que contêm anidrita (sulfato de cálcio) (CaSO4) ou gesso (sulfato de cálcio desidratado) (CaSO4.2H2O), que pode consumir grandes quantidades de produtos químicos alcalinos. Além disso, em reservatórios de carbonato, a precipitação de carbonato de cálcio (CaCO3) ou hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) ocorre quando Na2CO3 ou NaOH é adicionado. Os reservatórios de carbonato também contêm salmoura com uma maior concentração de divalentes e podem causar precipitação. Para superar esse problema, é usado o NaHCO3 e sulfato de sódio sugeridos (Na2SO4). O NaHCO3 tem uma concentração de íons carbonato muito mais baixa, e íons sulfato adicionais podem diminuir a concentração de íons cálcio na solução. Esses produtos químicos também são consumidos por argilas, minerais ou sílica, e quanto maior a temperatura do reservatório, maior o consumo de álcalis. Outro problema comum durante inundações cáusticas é a formação de incrustações nos poços de produção. Durante a inundação alcalina, a sequência de injeção geralmente inclui: (1) uma pré-lavagem para condicionar o reservatório antes da injeção da lama primária, (2) lama primária (produtos químicos alcalinos), (3) polímero como um tampão de mobilidade para deslocar a lama primária. A inundação alcalina pode ser modificada como os processos AP (álcali - polímero), AS (álcali - tensoativo) e álcali - tensoativo - polímero (ASP). O sabão produzido a partir da reação entre os componentes ácidos de um petróleo bruto e o álcali injetado é o principal mecanismo de recuperação de petróleo em inundações alcalinas.

Uso de Micróbios com Agentes Quelantes

[00180] Em algumas modalidades, os micro-organismos e/ou seus subprodutos de crescimento podem ser aplicados com um quelante ou agente quelante. Vantajosamente, o uso de agentes quelantes auxilia no aprimoramento da recuperação de petróleo dissolvendo as incrustações dentro de uma formação. A incrustação pode bloquear os poros e outros caminhos de fluxo de uma formação contendo petróleo, retardando e/ou bloqueando o fluxo de petróleo a partir da formação.

[00181] Como usado aqui, "quelante" ou "agente quelante" significa um agente ativo capaz de remover um íon de metal a partir de um sistema formando um complexo, de modo que o íon de metal, por exemplo, não pode participar prontamente ou catalisar a formação de radicais de oxigênio.

[00182] Exemplos de agentes quelantes adequados para a presente invenção incluem, mas não estão limitados a, ácido dimercaptosucínico (DMSA), ácido 2,3-dimercaptopropanossulfônico (DMPS), ácido alfa lipoico (ALA), dissulfeto de tiamina-tetra-hidrofurfuril (TTFD), penicilamina, ácido etilenodiaminotetra-acético (EDTA), acetato de sódio, citrato de sódio, e ácido cítrico.

[00183] Em modalidades preferenciais, o agente quelante é citrato de sódio, ácido cítrico, EDTA ou uma combinação dos mesmos.

EXEMPLOS

[00184] Uma maior compreensão da presente invenção e de suas muitas vantagens pode ser obtida a partir dos exemplos a seguir, dados a título de ilustração. Os exemplos a seguir são ilustrativos de alguns dos métodos, aplicações, modalidades e variantes da presente invenção. Eles não devem ser considerados como limitantes da invenção. Numerosas alterações e modificações podem ser feitas com relação à invenção.

EXEMPLO 1 - PRODUÇÃO DE BACILLUS SUBTILIS

[00185] A fermentação de Bacillus subtilis var. locuses pode ser realizada em um reator de 500 L com 350 L de um meio nutriente contendo (/g/L):

[00186] A temperatura de cultivo é de 40°C, a estabilização de pH é de 6,8 a 7,0, e a estabilização DO é de 20 a 30% (a concentração de oxigênio no ar é considerada 100%). A duração do cultivo é de 24 a 36 horas, ou até pelo menos 95% das bactérias atingirem a esporulação. A concentração final da cultura bacteriana não é inferior a 1 x 109 CFU/ml. A quantidade de cultura fabricada por um único ciclo de fermentação permite a produção de mais de 2.000 barris de formulação de tratamento final contendo 106 CFU desta cepa de Bacillus.

EXEMPLO 2 - FERMENTAÇÃO DE STARMERELLA BOMBICOLA PARA PRODUÇÃO DE BIOTENSOATIVOS

[00187] O fermentador é um vaso de aço inoxidável autoclavável projetado especificamente para o cultivo de leveduras e a produção de biotensoativos. O fermentador é equipado com um microprocessador e um impulsor, além de sondas de oxigênio dissolvido, pH, temperatura e espuma. Ele tem uma estação de controle integrada com uma interface sensível ao toque colorida, bombas embutidas para uma mistura aprimorada de caldo, controladores de fluxo de gás, e controladores de nível/pH/espuma DO. O volume de trabalho do reator de 550 galões é de 500 galões.

[00188] O meio nutriente contém fontes de carbono, proteína, nitrogênio e óleo insaturado ou ácidos graxos. A cultura de Starmerella bombicola com um dia de idade (60-70L) é usada para inocular o reator. O pH inicial da cultura é de 5,0-6,0 até ocorrer o crescimento de micróbios e o pH começar a diminuir. A duração do cultivo e a coleta do produto pronto continuam por 5 dias a 25°C e o pH é estabilizado em 3,5. O teor final de soforolipídio pode atingir pelo menos 40% do volume de trabalho por ciclo, ou 150 /g/L ou superior.

Claims (9)

1. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende: um produto de fermentação de levedura compreendendo caldo resultante da fermentação de uma levedura; um composto alcalino, que é hidróxido de amônio; e um agente quelante, em que compreende uma levedura selecionada de Wickerhamomyces anomalus, Pichia guilliermondii e Starmerella bombicola e, opcionalmente o produto de fermentação de levedura não compreende células de levedura.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o produto de fermentação de levedura não compreende células de levedura.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende um ou mais dos seguintes agentes quelantes: ácido cítrico, citrato de sódio, e EDTA.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: compreende ainda um biotensoativo selecionado a partir de glicolipídios, lipopeptídeos e fosfolipídios; e/ou compreende ainda um solvente.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o solvente é isopropil álcool ou etanol.

6. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende: água; um tensoativo, isopropil álcool, hidróxido de amônio, e uma mistura de EDTA, citrato de sódio e ácido cítrico.

7. Método para aprimorar a quantidade de petróleo recuperável a partir de uma formação contendo petróleo, caracterizado pelo fato de que compreende aplicar uma bactéria produtora de biotensoativo e um subproduto de crescimento do mesmo à formação, em que a bactéria está inativada, em que a bactéria é uma cepa de Bacillus na forma de esporos inativados, em que a cepa de Bacillus é uma cepa de B. subtilis, B. amyloliquefaciens e/ou B. licheniformis.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a cepa de Bacillus é a cepa de B. subtilis B1, B2 ou B3.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o subproduto de crescimento é um biotensoativo lipopeptídeo selecionado a partir de surfactina e iturina A; e/ou em que o método que compreende ainda administrar um ou mais compostos alcalinos à formação; e/ou em que o composto alcalino é hidróxido de amônio; e/ou em que que compreende ainda administrar um ou mais compostos poliméricos à formação; e/ou em que um ou mais compostos poliméricos são selecionados a partir de goma xantana, goma guar, hidrogéis, polissacarídeo, e polímeros de celulose; e/ou que compreende ainda administrar um ou mais co- tensoativos não biológicos à formação; e/ou que compreende ainda aplicar um produto de fermentação de levedura que compreende caldo resultante da fermentação de uma levedura, em que o produto de fermentação de levedura não compreende células de levedura; e/ou em que a levedura é selecionada a partir de Wickerhamomyces anomalus, Pichia guilliermondii e Starmerella bombicola; e/ou em que o produto de fermentação de levedura compreende um biotensoativo glicolipídio; e/ou em que o biotensoativo é um soforolipídio; e/ou em que o produto de fermentação de levedura compreende um biotensoativo fosfolipídio; e/ou em que um ou mais agentes quelantes são aplicados à formação; e/ou em que compreende usar um ou mais dos seguintes agentes quelantes: ácido cítrico, citrato de sódio, e EDTA; e/ou em que aprimora a recuperação de petróleo e também dissolve depósitos de incrustações presentes na formação; e/ou em que compreende ainda aplicar um solvente à formação; e/ou em que o solvente é isopropil álcool ou etanol; e/ou em que o produto de fermentação de levedura é produzido em uma localização 300 milhas o menos a partir da formação; e/ou em que compreende ainda aplicar um ou mais biotensoativos purificados à formação; e/ou em que os um ou mais biotensoativos purificados são glicolipídios e/ou fosfolipídios.