Cuestionario Emulsiones.docx

1. CUESTIONARIO 1. ¿A QUÉ SE DEBE QUE SE FORMEN EMULSIONES? El tipo de emulsión formada depende principalmente de los agentes emulsificantes presentes y, en menor medida, de las cantidades adecuadas de las fases acuosa y petróleo. La regla empírica de Bancroft predice que los surfactantes predominantemente solubles al petróleo forman emulsiones agua en petróleo (w/o) y los surfactantes solubles en agua producen emulsiones petróleo en agua (o/w). Las moléculas con fuerte interacción del grupo polar tienden a formar emulsiones petróleo enagua y si predomina la parte no polar, se tienden a formar emulsiones agua en petróleo. El volumen de las fases relativas controla el tipo de emulsión, es decir, el volumen más pequeño será para la fase interna (dispersa) y el más grande para la externa (continua). Las principales fuentes de formación de emulsiones son:  En pozos fluyentes, donde se produce una considerable agitación causada por la salida de gas que estaba en solución cuando decrece la presión. Este gas también genera turbulencia a medida que fluye a lo largo de la perforación, chokes, tubing, línea de conducción y otras restricciones.  En pozos de gas-lift, donde la emulsificación se produce principalmente en dos lugares: 1. En el punto donde el gas se introduce en la sarta de flujo 2. En el cabezal de pozo  En pozos de bombeo, donde la mayor fuente de emulsificación está en la bomba y en el tubing. Las causas de turbulencia en estos pozos son: 1. Válvulas estacionarias, viajeras, plungers, etc. con filtraciones 2. Producción de gas en pozos de bombeo que causan una considerable turbulencia en los pasajes angostos de la bomba 3. Golpeteo de la bomba que causa que en las varillas se genere una turbulencia adicional Las principales fuentes de turbulencia en manifolds y líneas de baterías son las bombas, válvulas y uniones en donde cambia abruptamente la dirección de flujo. Los métodos de recuperación mejorados pueden producir emulsiones muy compactas. Los químicos usados en la fracturación de formaciones, Workover, estimulación de pozos, etc., frecuentemente causan problemas muy severos de emulsión. El lodo ácido usado y los finos deformación producidos por la

estimulación de pozo causan emulsiones muy estables y difíciles de romper. La inyección de vapor agrega energía, agitación y agua fresca al reservorio y al agua producida, factores que provocan la formación de emulsiones. La inyección de vapor incrementa el WOR, lo cual puede bajar la salinidad del agua connata e hinchar las arcillas. Las altas velocidades del va por pozos abajo, pueden también desalojar los finos y agitar cualquier mezcla crudo - agua con nata. Todos los efectos previos intensifican la formación y estabilidad de emulsiones. La combustión in-situ o Fire Flooding también agravan los problemas de emulsión. La combustión parcial en profundidad y el craqueado del petróleo crudo genera una multitud de compuestos, que no están originalmente en el petróleo crudo (como asfáltenos y otros ácidos), de alto peso molecular, muchos de los cuales son potenciales emulsificadores. El uso de métodos térmicos especialmente en las etapas iniciales, produce arena la cual es un estabilizador común de las emulsiones. La inyección de surfactantes usa ácidos poliméricos sulfatados para reducir la tensión interfacial de la interfase agua- petróleo la cual, por definición, es la principal fuerza motora termodinámica para la coalescencia de burbuja. Tensión interfacial cero corresponde a una emulsión imposible (el peor caso posible). De la inyección de surfactantes, polímeros y CO2 puede, por consiguiente, esperarse que produzca severos problemas de emulsión. 1

2 ¿QUÉ INDICA LA BRILLANTEZ E INTENSIDAD DEL COLOR DEL CRUDO EMULSIFICADO? En un crudo emulsionado el color puede variar muchísimo, la brillantez e intensidad del color son inversamente proporcional con el contenido de BSW que existe en la muestra. Los colores más comunes de las emulsiones son rojizo morrón oscuro, verde-amarillo y gris-negro. La brillantez en una emulsión es indicador de la presencia de agua libre, de acuerdo a esto podemos determinar cuando el agua se ha separado del crudo. El crudo de nuestra prueba se utilizaron dos recipientes con 1000 ml y 200 ml de volumen, con un contenido de agua de 40% cada uno, se hizo el procedimiento de emulsionar el crudo ya que con el que se trabaja no tiene presencia de agua y se pudo constatar que un crudo emulsionado pierde la brillantez y esto lo podemos deducir ya que si observamos un crudo libre este va hacer totalmente negro y la luz reflejada en él va hacer mucha por lo que se va a ver brillante, una vez la muestra emulsionada pierde esta propiedad y se debe a que al contener agua esta va a tener

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Tomado de: https://www.academia.edu/6919874/Trabajo_Pr%C3%A1ctico_Emulsiones_agua_en_petr%C3%B3leo

menos capacidad de reflejar la luz por lo que será un poco más opaca también lo podemos decir por qué lo observamos y vimos físicamente que ocurre eso.

3. ¿QUÉ CONDICIÓN DEBE TENER EL AGUA QUE SE SEPARA DEL CRUDO EMULSIONADO? El agua obtenida en la prueba debe tener las siguientes características:  Clara  No deben existir gotas de aceite  La interfase agua-crudo debe ser clara, completamente definida, sin lodo ni colores lechosos y tampoco impurezas.

4. INDIQUE LOS MÉTODOS TERMO MECÁNICOS USADOS EN LA PRÁCTICA. En esta prueba se utiliza combinación de sistemas químicos y eléctricos, ya que se debe realizar un tratamiento antes al uso de los dos métodos de combinación con ellos. Para emulsiones inestables el uso del calor exclusivamente genera que el rompimiento de la emulsión se produzca de manera más rápida. Para el uso de tratamientos químicos y eléctricos se usa la temperatura de las muestras cercanas a los +-60°C un poco más alto del punto de ebullición del agua, aunque con esta temperatura nos exponemos a que las fracciones volátiles que estén dentro de la muestra de crudo puedan evaporarse incurriendo en errores de procedimiento ya que el tiempo de exposición a la temperatura sufrida por las zanahorias (muestras) es prolongada. Los métodos termo mecánicos desarrollados durante el ensayo realizado por nuestro grupo de trabajo son:  Aplicación de Calor.  Centrifugación  Separación por gravedad o asentamiento.

5. NOMBRE Y EXPLIQUE LOS PRINCIPIOS DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS EN PRODUCCIÓN.  Separadores horizontales o verticales: Sirven para separar el gas asociado al crudo que proviene desde los pozos de producción. El

procedimiento consiste en que las mezclas de fluidos entrantes chocan con las placas de impacto o bafles desviadores a fin de promover la separación gas-líquido mediante la reducción de velocidad y diferencia de densidad. El número de separadores varía en función del volumen de producción de gas y petróleo en las estaciones. Se identifican cuatro secciones de separación: a) Separación primaria: Comprende la entrada de la mezcla crudo-agua-gas. b) Separación secundaria: Está representada por la etapa de separación máxima de líquido por efecto de gravedad. c) Extracción de neblina: Consiste en la separación de las gotas de líquido que aún contiene el gas. d) Acumulación de líquido: Está constituida por la parte inferior del separador que actúa como colector, posee control de nivel mediante un flotador para manejar volúmenes de líquidos obtenidos durante la operación.2  Separadores gravitacionales: El asentamiento gravitacional se lleva a cabo en grandes recipientes llamados tanques, sedimentadores, tanques de lavado, “gun barrels” y eliminadores de agua libre (EAL ó “Free Water Knockout FWK”). Los eliminadores de agua libre (EAL) son utilizados solamente para remover grandes cantidades de agua que es producida en la corriente, pero que no está emulsionada y se asienta fácilmente en menos de 5-20 minutos. El crudo de salida de un EAL todavía contiene desde 1 hasta 30 % de agua emulsionada.3  Calentadores: Los tratadores-calentadores pueden ser de tipo directo e indirecto en función de la forma en que se aplica el calor. En los calentadores de tipo directo el calor es transferido por contacto directo de la corriente alimentada con la superficie interna del calentador. Aunque este tipo presenta problemas de sedimentos y de corrosión pueden manejar mayores volúmenes de fluidos con menor gasto de combustible que los calentadores indirectos. Operan eficientemente en procesos de baja presión y donde los fluidos manejados no son muy corrosivos. Los más utilizados son los calentadores de fuego directo con cajas de fuego de tipo vertical.  Coalescedores electroestáticos: Los procesos de deshidratación electrostática consisten en someter la emulsión a un campo eléctrico intenso, generado por la aplicación de un alto voltaje entre dos electrodos. Este dispositivo, generalmente tiene características similares a los de los equipos

Tomado de: https://www.glossary.oilfield.slb.com/es/Terms/s/separator.aspx?p=1 Tomado de: https://www.cosmos.com.mx/producto/separadores-gravitacionales-para-vertimientode-emulsiones-d18h.html 2 3

de separación mecánica presurizados, añadiendo a éstos el sistema de electrodos y de generación de alto voltaje. La aplicación del campo eléctrico sobre la emulsión induce a la formación de dipolos eléctricos en las gotas de agua, lo que origina una atracción entre ellas, incrementando su contacto y su posterior coalescencia. Como efecto final se obtiene un aumento del tamaño de las gotas, lo que permite la sedimentación por gravedad.4

6. ¿POR QUE LA CENTRIFUGA DEBE IR A 1500 RPM? Teniendo en cuenta la norma ASTM D4007-11, utilizada para la determinación del BSW pero que se puede emplear en esta práctica por que el procedimiento para el tratamiento térmico y mecánico es similar, tenemos que la velocidad de la centrífuga se determina, así: 𝑅𝑃𝑀 = 1335 ∗ √

𝑟𝑐𝑓 𝑑

Donde, rcf es la fuerza centrífuga relativa, que según la norma ASTM 4007-11 debe ser 600 para garantizar que la fuerza sea capaz de separar el agua que se encuentra como fase dispersa dentro del crudo. d, es el diámetro de giro medido en la práctica = 460 mm 𝑅𝑃𝑀 = 1335 ∗ √

600 = 1524 ≅ 1500 460

Dando como resultado una velocidad de 1500 rpm aproximadamente, para acelerar la fuerza gravitacional y que se precipite el agua en el fondo de las zanahorias.

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Tomado de: http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/S853PP_Deshidratacion.pdf