46 Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 21, N° 1, 2001,

EVALUACIÓN DE INHIBIDORES DE CORROSIÓN BACTERIANA( BSR) EN LAS AGUAS DE FORMACIÓN ASOCIADAS A LOS CRU-

DOS DE PDVSA DISTRITO MATURIN(Evaluation of bacterial corrosion (BSR) inhibitors in produced waters from crude oilfrom PDVSA Maturin district)

Y. Figueroa de Gil,!, J. Bonilla 2, J. Morales 3

1 .Instituto de Investigación en Biomedicina y Ciencias Aplicadas. Universidad de Oriente.IlBCA-UDO Apdo. Postal 245. Cumaná Venezuela.

2. Instituto Oceanográfico de Venezuela. Universidad de Oriente, Núcleo de Sucre.3. Gerencia de Ingeniería de Metalurgia y Corrosión Distrito Maturín PDVSA

Esmail: yelúlegil@hotmoil.com

Resumen.

Se investigó la presencia de bacterias sulfato reductoras (BSR) en las aguas de formación asociadas a los crudos correspon-dientes a la estación (LTX) ubicada en el Campo Quiriquire del Distrito Maturín, de Petróleos de Venezuela (PDVSA)siguiendo las normas del Instituto Americano de Petróleo (API-RP-38), Y se evaluó la efectividad de bactericidas comer-ciales para controlar estos microorganismos. Se encontró altas poblaciones de BSR en cuatro de las formaciones investiga-das De los 30 microbiocidas evaluados resultaron efectivos aquellos a base de Ditiocarbamatos (D3) y Tiazolin (TI YT3), enun rango de concentración de 5 y 15 ppm, presentando comportamientos similares para un inóculo de 10.000 UFC/rnl. Sedeterminó que la periodicidad óptima de tratamiento para controlar la población bacteriana (BSR) es de aproximadamentecinco días de aplicación de los bactericidas.

Palabras Clave: Corrosión, Inhibidores, Bacteria Sulfato Reductora.

Abstraes.

The presence of sulphate reducing bacterias (BSR) was investigated in waters associated crude oil fron a Petroleum ofVenezuela (PDVSA) stations (LTX) located in the Quiriquire Camp Distrito Maturín, following procedures set by theAmerican Institute of Petroleum (API-RP-38). The effectiveness of commercial bactericides to control the growth of themicroorganismos was also evaluated. High populations ofBSR' S were found in four of the formations studied. 30 microbiocideswere evaluated, the most effective being those based on Dithyocarbamatos (D3) and Thyazolin (TI and T3), in a concentrationrange between 5 and 15 ppm with similar results for an inoculate of 10.000 UFC/ml. We determined that these bactericidesshould be applied every five days in load treatments to control the bacterial population (BSR)

Keywords : Corrosion, Inhibitors, Sulphate Reducing Bacteria ..

1. Introduccion

Las aguas de formación asociadas a los crudosconstituyen medios naturales donde se desarrollan bacteriascapaces de facilitar la formación de sustancias químicasque ocasionan daños por corrosión a los equipos deproducción de la industria petrolera venezolana (PDVSA).Las bacterias sometidas a investigación fueron las SulfatoReductora (BSR), debido a su participación en la generaciónde sulfuro de hidrógeno a partir de sulfato. Esta bacteriarealiza su actividad metabólica sobre acumulaciones desólidos en las paredes de las tuberías, formando depósitosnaturales de colonias bacterianas. Ellas reducen el sulfatopresente en el agua para formar el sulfuro de hidrógeno, elcual es uno de los responsable de este proceso de corrosión.

Este tipo de corrosión se manifiesta en forma de hoyoscónicos y es denominada corrosión por picaduras.

Las Bacterias Sulfato Reductoras mas estudiadas en re-lación a la corrosión son las del género Desulfovibrio, Comoun resultado de esto, la técnica mas usada en los campospetroleros es aislar e identificar todas las BSR como perte-neciente a este género. En otras palabras se reporta a partirde estudios del número de bacteria sulfato reductora pormililitro [1] .

En el caso específico de este distrito, las aguas deformación son separadas de los crudos y acumuladas enfosas para inyectarlas nuevamente a los yacimientos. Du-rante este proceso se utilizan líneas, separadores, bombas y

Figueroa de Gil y col. /Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales

otros equipos que integran los sistemas de inyección deagua, que son susceptibles al ataque corrosivo inducido porlas BSR.

Los daños por corrosión bacteriana pueden serminimizados con el empleo de productos químicosdenominados microbiocidas, capaces de alterar elmetabolismo de la bacteria reduciendo su actividad. Estetratamiento con microbiocidas controla a losmicroorganismos en una gran variedad de formas: Algunasalteran la permeabilidad de la pared celular, por lo tantointerfieren con los procesos vitales del microbio. Otrospenetran en la pared celular y coagulan las proteínas;algunos inhiben las reacciones metabólicas enzima -substrato, y finalmente los oxidantes que reaccionanquímicamente con los grupos proteicos, produciendo unapérdida de la actividad enzimática y subsecuentemente lamuerte rápida de la célula[2]. Estos bactericidas sonaplicados en forma de choques periódicos, generalmente ala succión de las bombas, para aprovechar la capacidadmezcladora de la turbulencia generada en esta zona.

El objetivo de este trabajo fue analizar las aguas deformación asociada a los crudos del Distrito Maturínespecíficamente en las aguas asociadas a los crudos de lasformaciones Quiriquire, Carapita, Areo, Los Jabillos,Carata, San Juan Y Querecual de la estación LTX ubicadaen el campo Quiriquire para identificar la presencia de bac-teria sulfato reductora; así como, evaluar los bactericidasdisponibles comercialmente y seleccionar los masapropiados tomando como parámetro su efectividad en elcontrol de las poblaciones bacterianas.

2. Procedimiento Experimental

En la primera fase del trabajo se realizó análisis químicoa las aguas de formación de los diferentes crudos que seencuentran en la estación LTX a fin de conocer el hábitatde la bacteria sulfato reductora., estas muestras serecolectaron en envases plásticos y de vidrio debidamenteesterilizados para ser inmediatamente analizados en loslaboratorios de salud ambiental e ingeniería de corrosión ymetalurgia de PDVSA. )

La metodología analítica seguida para determinar la ca-lidad del agua es la indicada por el Método Estándar parala Examinación del Agua[3], determinándose: pH, oxígenodisuelto, dureza parcial y total, a1calinidad parcial y total,cloruros, sulfatos, sólidos suspendidos, prueba de H2S, yhierro.

En la segunda etapa de la investigación, se determinó lapoblación de bacterias corrosivas (sulfato reductoras)siguiendo las normas presentadas por el Instituto Americanode Petróleo (API -RP-38), Y el control del crecimiento delas mismas .

Para el control de estos microorganismos se evaluaron30 bactericidas comacia); a bases de: Sales de Amonios

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Cuaternarios (9), Glutaraldehidos (7), Ditiocarbonato (4),Tiazolin (4), Compuestos Orgánicos (4), Aminas (2),preparándose diluciones de 5, 15, 30 Y 50 ppm deconcentración de bactericida en 25 ml de agua de muestra,procediéndose luego a la siembra en el medio de cultivoAgar-Sulfato, tomándose el tiempo en el cual se presentael crecimiento bacterial y las diluciones respectivas.Para obtener una estimación de la regularidad con que sedebe realizar los choques de bactericidas se procedió a lasimulación de los sistemas con los bactericidas que resulta-ron ser mas efectivos. En cada bactericida se realizó unadilución de 15 ppm a partir de la solución de 100 ppm debactericida. Para realizar la simulación se tomaron tres (3)Beaker de 500 ml Y se a agregó en cada uno de ellos 375ml de muestra más 50 ml de nutriente para luego realizarla siembra original. Transcurrido dos días se le añadió unadosis de 75 ml de bactericida y nuevamente se sembró lamuestra. Estas siembras se realizaron sucesivamente cadados días. Para el séptimo día se sustrajo una cantidad de 50ml de muestra la cual se reemplazó con 50 ml de nutrientey nuevamente se sembró la muestra, realizándose este pro-cedimiento por dos semanas consecutivas.

3. Discusión de Resultados

De los análisis químicos de las aguas se encontró queéstas tienen un alto contenido de cloruros y sodio ( gráfica1 ) Y de acuerdo al pH (7,9) encontrado y las sales asociadas,estas aguas tienen tendencia a ser incrustantes.

El contenido de oxígeno disuelto en las aguas evalua-das es relativamente bajo, encontrándose en un rango de0.1 y 0.4 ppm. Esto indica que existe una demanda biológi-ca y química alta, lo que significa que el oxígeno es consu-mido en los procesos abióticos como fuente energética paraoxidar la materia orgánica y compuestos químicos existen-tes en el agua, favoreciendo estas condiciones anóxicas elcrecimiento y desarrollo de las bacterias sulfato reductoras(4)

49,79%

3,70%0,10%

_CARBONAtOiliIBICARBONATO!IIIMgIillCALCIO¡;ni2SOSULFATO080010OClORUI'lO

1_Composición Qefmiea Bl:ri-IÍJ' LTX

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La población de BSR en las aguas estudiadas fue deaproximadamente 10.000 colonias por mililitro en las for-maciones Quiriquire, Carapita, Areo, Los Jabillos, y de 100colonias por mililitro en Carata, San Juan y Querecual (grá-fica 2).

10000.,

9000~

8000~700016000 (

I

5000!4000-1

300012000~i

1000-¡ ~ tC7 ~/0+-'- -~, ----..~, --'-,--~, -- . ..--(

~ < o ~ < z ~~ ~ ~ o ~ < ~- ~ ~ ~ ~ ~g $ g ~ ~ ~~ 6 ~ u ~ ~5 g o

FORMACIONES

Gráfica 2. Población Bacteriána

De los bactericidas comerciales evaluados se determinóque aquellos a base de Sales de Amonio Cuaternarios,Glutaraldehidos, Compuestos Orgánicos y Aminas, son pocoefectivos a bajas dosis para el control del crecimientobacterial, ya que para las dosificaciones de 5, 15, 30 Y50ppm se observo la presencia de BSR. Esto posiblemente esdebido a que estos bactericidas requieren de una dosifica-ción mayor para controlar los microorganismos que se en-cuentran en los campos petroleros.

Los bactericidas a base de Ditiocarbamato y Tiazolin arro-jaron resultados favorables para el control del crecimientobacteriano en los sistemas de inyección de agua. Para losbactericidas D3' TI YT3' no se presento crecimiento de BSRa dosificaciones de 15 ppm, lo que indica la alta efectivi-dad de los mismos a bajas concentraciones. (Tablas 1 y 2 YGráficas 3 a 5)

Tabla 1. Bactericidas de base DITIOCARBAMATO.Tiempo de observación: 45 días

Bactericida Dosificaciones del Bactericida (ppm)

5 15 30 50

D, POSITIVO POSITIVO NEGATIVO NEGATIVO

D, POSITIVO POSITIVO POSITIVO NEGATIVO

D3 POSITIVO NEGATIVO NEGATIVO NEGATIVO

D, POSITIVO POSITIVO POSITIVO NEGATIVO

Tabla 2. Bactericidas de base TIAZOLIN.Tiempo de observación: 45 días

Bactericida Dosificación del Bactericida (ppm)

5 15 30 50

T, POSITlVO NEGATIVO NEGATIVO NEGATIVO

T2 POSITIVO POSiTIVO NEGATIVO NEGATIVO

T3 POSITIVO NEGATIVO NEGATIVO NEGATIVO

T, POSITIVO POSiTIVO NEGATIVO NEGATIVO

Debido a la importancia de conocer con que regularidad(periodicidad) se deben realizar los choques con bactericidasen los sistemas, se realizó una simulación de los mismos,con los tres bactericidas ( D3 TI y T3) que resultaron másefectivos en la evaluación. En las Gráficas 3, 4 Y5, se puedeobservar que éstas presentaron un comportamiento químicosimilar y que al aplicarse la primera dosis el número deUFC/mililitro que se tiene originalmente disminuye de10.000 a prácticamente cero UFC/mililitro en un tiempode 24 horas.

Sin embargo, en un promedio de cuatro (4) días se observaque hubo un aumento en 1000 UFC/mililitro, alcanzándosela mayor concentración de bacteria (10.000) en un tiempode seis (6) días, cuando se realizó un nuevo choque debactericida, repitiéndose el ciclo.

12000

10000

\ ¡l\ 1 InyeccióD 11BactenClda

\\

8000

6000

4000

\l

2000I

2 3 6 7 8 9 10 11 12 13TIEMPO (OlAS)

Gráfica 3. Evaluación del Bactericidad D3

Figueroa de Gil y col. /Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales

12000

10000 ~

8000

6000

4000

2000

o

I~(-+-'~nrCCión

bactericida

\/4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

TIEMPO (DíAS)

Gráfica 4. Evaluación del Bactericida TI

12000

; --+- Inyección

Bactericlda"

\ 1 I/' .00-

10000

8000

6000

4000

2000

6 7 8TIEMPO (DíAS)

10 11 12 13

Gráfica 50 Evaluación del Bactericida T3

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4. CoDdusiones

e ~ El oxígeno disuelto como fuente energética en las aguasde formación es prácticamente cero, por la intensa actividadabiótica, por lo que podemos considerar a esta agua comoanóxicas, lo que hace posible que el proceso de corrosión sedeba al incremento del H2S producido por las BSR en suproceso metabólico,

~ Se verificó la presencia de las Bacteria SulfatoReductora en las estaciones LTX en el Campo Quiriquire,cuantificándose en 10000 UFC/ml. en las formacionesQuiriquire, Carapita, Areo y Jabillos y de 100 UFC/rnl enCarata, San Juan y Querecual.

~ Los bactericidas a base de Ditiocarbamato y Tiazolinresultaron los de mayor efectividad para el control delcrecimiento de las bacteria sulfato reductora localizadas enel área.

El tratamiento con bactericida por carga se deberíaefectuar con una periodicidad de cinco (5) díasaproximadamente para tener un mayor control sobre elcrecimiento bacteriano.

s. Referencias

1- National Association of Corrosion Engineers. TheRole of Bacteria in the Corrosion of Field Equipment.Houston, Texas 77218, (1979).2- Burrows, William, Tratado de Microbiología. Edito-rial Interamericana S.A. Decimonovena Edición, (1969).3- American Public Association, ETAL. Standard Meth-ods for Examination ofWater and Wastewater. 14 th. ED;Washington DC, (1975).4- 1 nverson, W.P. An Overwien of the AnaerobiaCorrosion of Underground, Metallic structures, Evidencefor a new Mechanism. Underground Corrosion, (1995).

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