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Título : Detección y cuantificación de la expresión génica de bacterias anaerobias asociadas con biocorrosión en instalaciones petroleras
Autor : Dr. Hernández Rodríguez, César Hugo
M. en C. Zapata Peñasco, Norma Icoquih
Palabras clave : expresión génica
bacterias anaerobias
biocorrosión
instalaciones petroleras
Fecha de publicación : 9-ene-2012
Resumen : Produced water is generated during exploitation of oil reservoirs. It could be treated and re-injected in mature reservoirs during Enhanced Oil Recovery (EOR). Water-flooding is a common strategy to enhance oil recovery. The water is injected into reservoir in order to push oil towards producing wells. Maintaining quality and standards of produced water avoids great economic losses during operations; the reservoirs are kept away from oil biodegradation, biogenic souring and biocorrosion. The dsrAB genes encode the alpha and beta subunits of the mature sulfite-reductase enzyme, that catalyses the energy-generating step of sulfite or sulfate during anaerobic respiration in sulfate-reducing bacteria (SRB). The nifD gene encodes the alpha subunit of the dinitrogenase enzyme (NIFD), which catalyses N2 fixation, a process coupled with Fe (III). The aim of this study was to know about the corrosive bacterial communities inhabiting saline produced waters of offshore oil exploitation facilities through retrieving sequences of functional genes, for instance, dsrAB and nifD of Desulfovibrionales, Desulfobacterales and Desulfuromonadales taxonomical orders. Additionally, dsrA gene expression of SRB was assessed in systems with saline connate waters of two offshore non-water-flooded high-temperature oil reservoirs. Five clone libraries were constructed with retrieved sequences acquired from different saline produced waters, with and without biocide dosing. The dsrAB phylogenetic analyses showed SRB such as Desulfomicrobium, Desulfovibrio, Desulfohalobium, as well as Desulfococcus, Desulfosarcina, Desulfobacter, Desulfobacterium and Desulfobulbus. The retrieved nifD genes displayed the Fe (III) reducing bacteria that belong to Desulfuromonadales taxa, such as Desulfuromusa, Pelobacter, Malonomonas, and Desulfuromonas. The relative abundance in all produced waters was quantified as follows: the Desulfovibrionales were represented by 55.28% of analysed clones; the Desulfobacterales by 26.83% and 17.89% for the Desulfuromonadales. Diversity measures calculated by the Shannon index (H’) showed that there was a high degree of diversity between all produced waters; however, dominance in produced water with biocide was detected by a Desulfovibrio taxon. The dsrA expression of active Desulfovibrionales-SRB was assessed in systems incubated at 40 and 60°C with salinity around 100 g/L NaCl. Three main clone-libraries were generated. The dsrA sequences showed Desulfovibrio, Desulfomicrobium and Desulfohalobium, Desulfonatronum (Desulfovibrionales) and Desulfosarcina and Desulfobulbus (Desulfobacterales). Uncultured SRB were the main sequences at 60°C in high salinity. Regarding the dsrA gene expression, it dropped dramatically when systems were set with seawater conditions, suggesting that sulfate reduction took place in the connate water of oil reservoirs at high values of NaCl. The aforementioned results provide further insight into the diversity and activity of halophilic SRB that inhabit water associated with oil reservoirs.
Descripción : El agua de producción es generada durante los procesos de explotación de los yacimientos petroleros. Ésta puede ser tratada y re-inyectada a los yacimientos maduros para la recuperación mejorada de hidrocarburos (EOR por sus siglas en inglés – Enhanced Oil Recovery). La inyección de agua es una estrategia común dentro de los procesos EOR, suministra presión y ayuda a empujar y barrer el aceite remanente en la roca para dirigirlo a los pozos productores. El mantenimiento de la calidad del agua de producción evita grandes pérdidas económicas en el proceso de explotación, con esta medida se evita la degradación del hidrocarburo y el amargamiento del gas y del aceite en los yacimientos, y se controla la biocorrosión en las instalaciones petroleras propiciada por microorganismos. El gen dsrAB codifica la subunidad alfa y beta de la sulfito-reductasa desasimilatoria, implicada en la respiración por sulfato de las bacterias reductoras de sulfato (BSR). El gen nifD codifica la subunidad alfa de la nitrogenasa para la fijación de nitrógeno, proceso acoplado a la reducción de Fe (III). El objetivo de este estudio fue conocer las comunidades bacterianas que habitan aguas de producción con alta salinidad, y que están involucradas con la biocorrosión de instalaciones petroleras marinas, a través de la obtención de secuencias de genes funcionales, como dsrAB y nifD de los órdenes Desulfovibrionales, Desulfobacterales y Desulfuromonadales. Adicionalmente, se cuantificó la expresión génica de dsrA en agua congénita de yacimientos petroleros con alta temperatura. Se obtuvieron cinco librerías de clonas con las secuencias adquiridas de diferentes muestras de agua de producción, con y sin dosificación de biocida. Los análisis filogenéticos con las secuencias dsrAB mostraron a las BSR Desulfomicrobium, Desulfovibrio y Desulfohalobium, así como Desulfococcus, Desulfosarcina, Desulfobacter, Desulfobacterium y Desulfobulbus. El análisis del gen nifD mostró a las bacterias reductoras de Fe (III) (Desulfuromonadales): Desulfuromusa, Pelobacter, Malonomonas, y Desulfuromonas. La abundancia relativa en todas las aguas de producción fue: Desulfovibrionales representado por un 55.28% de las clonas analizadas, Desulfobacterales por 26.83%, y 17.89% para el orden Desulfuromonadales. La diversidad calculada por el índice Shannon (H’), mostró valores similares entre todas las muestras de agua de producción analizadas. Hubo dominancia del taxón Desulfovibrio en una de las aguas de producción con biocida. Los niveles de transcripción del gen dsrA del orden Desulfovibrionales se cuantificaron en sistemas incubados a 40ºC y 60ºC con salinidad aproximada de 100 g/L NaCl. Se generaron tres librerías de clonas que mostraron a Desulfovibrio, Desulfomicrobium, Desulfohalobium y Desulfonatronum (Desulfovibrionales) y a Desulfosarcina y Desulfobulbus (Desulfobacterales). En los sistemas a 60ºC con alta salinidad se detectaron BSR no cultivables. La expresión de dsrA se abatió sustancialmente cuando los sistemas fueron desarrollados en salinidad de agua de mar, lo que sugirió que la reducción de sulfato sucede en el agua congénita del yacimiento a altas concentraciones de NaCl. Los hallazgos de este estudio proveen información importante sobre la diversidad y la actividad de BSR halófilas, y que son habitantes comunes del agua asociada a los yacimientos petroleros.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/16139
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