Souring por bacterias sulfato-reductoras: cómo frenarlo

Las bacterias sulfato-reductoras en petróleo son el origen de la mayor parte del H₂S que aparece en yacimientos que antes no lo producían: el fenómeno se conoce como souring de reservorio y se gesta en el agua de inyección, no en la formación. La discusión de fondo está en el análisis de eliminar H2S del agua de producción.

Controlarlo es un problema de microbiología aplicada y de química del agua al mismo tiempo. Este artículo explica cómo se instala el souring, por qué los programas de biocida convencionales pierden eficacia con el tiempo y qué rol cumplen un biocida no corrosivo con surfactante y un oxidante que no deja residuos peligrosos.

Qué es el souring biológico y por qué aparece en el agua de inyección

Definición y química del problema

Las bacterias sulfato-reductoras (BSR) son microorganismos anaeróbicos que obtienen energía reduciendo el ion sulfato (SO₄²⁻) a sulfuro (S²⁻) usando materia orgánica o hidrógeno como donante de electrones. El producto de esa respiración es el sulfuro de hidrógeno que después aparece en el agua de producción, en el gas asociado y en los depósitos negros de sulfuro de hierro.

El proceso no ocurre en la masa de agua, sino dentro del biofilm: una matriz de polímeros extracelulares adherida a la pared de cañerías, tanques y a la propia roca del reservorio, donde las BSR encuentran el ambiente anaeróbico y los nutrientes que necesitan aunque el agua circulante esté oxigenada.

Qué se mide en un sistema de inyección

El diagnóstico se apoya en el conjunto de parámetros y no en un valor aislado: sulfato del agua de inyección, sulfuro del agua producida, hierro disuelto, temperatura, salinidad, contenido de ácidos grasos volátiles y recuentos microbiológicos por cultivo o por técnicas moleculares. Los valores absolutos dependen de cada sistema y deben tomarse del propio muestreo; lo que importa es la tendencia: un sulfuro que sube mes a mes con sulfato estable es la firma del souring.

Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo

• Botellas de cultivo seriado para BSR y bacterias heterótrofas, tomadas en agua y en raspado de superficie.
• Sulfuro creciente en el agua de retorno de pozos productores cercanos a inyectores.
• Depósitos negros de sulfuro de hierro en filtros, medidores y bombas.
• Cupones de corrosión con picaduras bajo depósito.
• Caída de inyectividad por taponamiento biológico de la cara de formación.

Causas: de dónde viene el problema

Inyección de agua con sulfato y nutrientes

Un agua de aporte rica en sulfato le entrega a las BSR el aceptor de electrones que necesitan. Si además el agua arrastra carbono orgánico —restos de aditivos, hidrocarburo disuelto, antiescalantes fosfonados que aportan fósforo— el sistema queda completo. Por eso el sulfato es a la vez un problema de incrustación y un combustible microbiológico, como se detalla en el artículo sobre sulfatos en agua de inyección.

Biofilm en líneas y tanques de almacenamiento

Los puntos muertos, los tanques con fondo sedimentado y los tramos de baja velocidad son reactores biológicos. El biofilm protege a las células de los biocidas: un producto que mata microorganismos en suspensión puede no alcanzar a las que están embebidas en la matriz. El sitio ya trata el mecanismo general en la nota sobre partículas y bioincrustaciones.

Temperatura y salinidad favorables

Las BSR cubren un rango amplio de temperatura y toleran salinidades altas, por lo que tanto los sistemas de la Cuenca Neuquina como los del Golfo San Jorge ofrecen condiciones viables. La temperatura del reservorio define qué poblaciones se establecen, no si el souring es posible.

Consecuencias operativas y costos

Impacto sobre equipos, proceso y producto

El souring encarece la producción por varias vías simultáneas: corrosión interna de líneas y tubulares, taponamiento por sulfuro de hierro, necesidad de endulzar el gas, exigencias adicionales de seguridad por H₂S y, en el extremo, restricciones de calidad sobre el crudo. Además, la generación biogénica de sulfuro se realimenta: el H₂S corroe el acero, libera hierro, y el sulfuro de hierro resultante genera nuevos sitios de corrosión bajo depósito. La corrosión de las líneas se trata con más detalle en el artículo sobre corrosión microbiológica en líneas de crudo.

Riesgo normativo y de descarga

Los barros y depósitos con sulfuros y metales quedan alcanzados por la Ley 24.051 de residuos peligrosos y su Decreto 831/93, y la operación está encuadrada en la Resolución 105/92 de la Secretaría de Energía. Las condiciones de reinyección y los límites de vertido los establece cada autoridad provincial, de modo que el objetivo de sulfuro debe fijarse según la normativa provincial vigente en Neuquén, Mendoza, Chubut o Santa Cruz.

Costo total: OPEX, paradas no programadas y reposición de activos

Un programa de control microbiológico se evalúa contra el costo de los workovers, la reposición de tramos corroídos, el endulzamiento del gas y las horas de parada por detección de H₂S. Medido así, la diferencia de precio entre biocidas pierde peso frente a la diferencia de resultado.

Bacterias sulfato reductoras en petróleo: soluciones convencionales y sus límites

Glutaraldehído y THPS: perfil ambiental y costo

Son los biocidas de referencia en la industria y funcionan, pero implican transporte y almacenamiento de líquidos peligrosos en locación, tienen restricciones de manipulación y su descarga exige atención. En sistemas grandes, la logística del líquido es un costo relevante por sí misma.

Cloración: corrosión severa del circuito

El cloro es un biocida efectivo y barato, pero en agua salina y con acero al carbono acelera la corrosión y genera subproductos halogenados. Es una solución que suele trasladar el costo del biocida al costo de integridad.

Nitrato: desplaza la población pero no la elimina

La dosificación de nitrato favorece a las bacterias reductoras de nitrato, que compiten con las BSR. Es una estrategia útil, pero no elimina el biofilm ni resuelve el problema si el sistema sigue aportando sulfato y nutrientes; además puede generar sus propios efectos sobre la corrosión.

Solución Watch Water: BIOXIDE® y OXYDES®

BIOXIDE®: biocida verde con surfactante

BIOXIDE®, el biocida verde no corrosivo con surfactante, combina acción bactericida, fungicida y alguicida con un surfactante que penetra y desprende la biopelícula. Ese punto es el diferencial técnico: sin surfactante, el biocida actúa sobre las células libres pero no sobre las que están protegidas por la matriz del biofilm. Se presenta como granulado instantáneo blanco, de libre flujo, con pH de solución alrededor de 3, y sus ingredientes inertes son químicos usados en desinfección de agua potable y procesamiento de alimentos. A diferencia de los biocidas oxidantes clorados, no es corrosivo para los aceros del circuito.

La documentación técnica disponible de BIOXIDE® no incluye tabla de dosificación, espectro microbiológico cuantificado ni tiempos de contacto: esos parámetros se definen por ensayo sobre el agua del sistema y con servicio técnico. Consultar ficha técnica antes de fijar una dosis de diseño.

OXYDES®: oxidación y desinfección sin subproductos

OXYDES®, el peróxido de hidrógeno estabilizado cristalizado de grado alimenticio, aporta la componente oxidante del programa. Al disolverse libera peróxido activo y se descompone únicamente en oxígeno, agua y carbonatos, sin generar subproductos de desinfección como los que forman el cloro, el dióxido de cloro o el permanganato. Oxida además hierro, manganeso y sulfuro, y no pierde eficiencia durante el almacenamiento, a diferencia del hipoclorito. Cuenta con certificación ANSI/NSF 60.

Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas

1. Diagnóstico: recuentos en agua y en superficie, perfil de sulfato y sulfuro, inventario de puntos muertos.
2. Limpieza mecánica de tanques y pigging de líneas para remover sedimento y biofilm grueso.
3. Tratamiento de choque con biocida y surfactante, aplicado sobre el sistema limpio.
4. Mantenimiento con dosificación periódica y verificación por cultivo.
5. Control del aporte de sulfato y nutrientes, incluida la eliminación de antiescalantes fosfonados que aportan fósforo.

Qué NO hace el programa

• No esteriliza el sistema: el objetivo es controlar el recuento y el biofilm, no eliminar toda la población.
• No remueve el sulfuro ya generado; para eso se usa adsorción u oxidación catalítica.
• No reemplaza la limpieza mecánica previa en sistemas con sedimento acumulado.
• No compensa un diseño con puntos muertos y agua estancada.

Parámetros de diseño y dosificación

Análisis de agua requerido antes de dimensionar

Sulfato, sulfuro, hierro disuelto y total, pH, alcalinidad, salinidad y cloruros, temperatura, carbono orgánico, caudal de inyección en m³/h, volumen total del sistema y recuentos de BSR y heterótrofas por cultivo.

Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento

El programa se valida con recuentos antes y después del choque, y luego con una frecuencia fija de muestreo que incluya raspado de superficie y no solo agua circulante. Los indicadores de éxito son el recuento de BSR, la tendencia del sulfuro en producción, la velocidad de corrosión en cupones y la estabilidad de la inyectividad.

Ejemplo típico de aplicación

Un esquema representativo es el de un sistema de inyección de un yacimiento maduro del Golfo San Jorge con recuento alto de BSR, sulfuro creciente en los productores vecinos y depósitos negros en los filtros. El planteo típico combina limpieza mecánica de los tanques de almacenamiento, un choque con biocida y surfactante sobre el sistema ya limpio, y luego un mantenimiento periódico verificado por cultivo.

Qué se mide antes y después

• Recuento de BSR y heterótrofas en agua y en raspado.
• Sulfuro en el agua producida de los pozos vecinos al inyector.
• Velocidad de corrosión y morfología del ataque en cupones.
• Presión de inyección a caudal constante, como indicador de taponamiento.

Qué se puede y qué no se puede extrapolar

Se extrapola la secuencia —limpiar, chocar, mantener, verificar— y el criterio de atacar el biofilm y no solo las células libres. No se extrapolan dosis ni tiempos de contacto: dependen del volumen del sistema, de la temperatura, de la salinidad y de la población presente, y se determinan por ensayo.

Próximo paso: análisis de agua y cotización

Qué datos enviar a GWC

• Volumen total del sistema y caudal de inyección en m³/h.
• Análisis fisicoquímico con sulfato, sulfuro, hierro, cloruros y temperatura.
• Recuentos microbiológicos disponibles y método empleado.
• Programa químico actual, con productos y dosis.
• Historial de corrosión, taponamientos y workovers.

Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio

Con esa información se define un ensayo de eficacia sobre la población real del sistema y un esquema de choque y mantenimiento medible. El objetivo es un programa con indicadores, no una dosis fija heredada. El mismo criterio aplicado a otro contexto se ve en olores por H2S.

Si el sulfuro de su yacimiento viene subiendo, cuanto antes se intervenga menor será el biofilm acumulado. Solicite su evaluación y la cotización del programa. La guía que ordena todas las alternativas es H2S en agua de producción.

Solicitar evaluación microbiológica y cotización