Evaluación de los reductores de viscosidad en crudos pesados de

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Evaluación de los reductores de viscosidad en
crudos pesados de Occidente
Trabajo especial de grado presentado
para optar al titulo de Ingeniero Químico
Realizado por:
Br. Briceño Urdaneta, Mariheli Carolina.
Tutor académico:
Ing. Wilberto Hernández
Maracaibo, Septiembre de 2007
DEDICATORIA
A mi familia, por ser tan especiales y sobre todo por toda su confianza y ayuda
prestada en todo momento.
A mi mamá y a mi papá por creer en mí y darme todo su apoyo.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
A mis hermano Heli José por darme su ayuda y apoyo incondicional.
DERECH
A mi hermanita Helimar por estar conmigo siempre.
A mi tía Lenis por siempre estar allí para mí.
A mi primo J.L por darme su ayuda y apoyo siempre que lo necesito.
A mis amigos por estar presentes en el camino de esta meta.
Mariheli Carolina Briceño Urdaneta.
V
AGRADECIMIENTO
A Dios por brindarme la fuerza y oportunidad de realizar todo aquello que me he
propuesto y darme.
A mi mama y a mi papa, por ser siempre mi apoyo incondicional en todo momento
S
ADO
V
R
E
S
E
R esfuerzos.
Sde sus
O
porque todo lo que soyE
hoy
es
fruto
H
C
R
DE
dándome siempre su apoyo, comprensión, confianza y sobre todo su amor y sacrificio,
A la Empresa LIPESA, por y brindarme toda su colaboración para la realización de esta
investigación, también al Lcdo. José Matheus por toda su ayuda, dedicación, paciencia
y amistad, pero sobre todo por darme la oportunidad de aprender de sus experiencias.
Al Prof Mauro Urdaneta por darme su ayuda en todo momento con la mejor disposición
del mundo, y sobre todo, tener la grata oportunidad de aprender muchas cosas de él.
Al prof Humberto Martínez por su apoyo, dedicación, paciencia y sobre todo su buena
voluntad disponible todo momento.
Al Ing. José Nava por prestarme su ayuda y amistad en todo momento.
Al Ing. Gabriel López por tenderme su mano cuando más lo necesitaba.
A los profesores Oscar Urdaneta y José F Bohórquez, por brindarme todo el
conocimiento necesario para lograr este gran paso.
A mis amigos por su apoyo, y su entusiasmo cuando lo necesitaba, en especial a María
Paula González, Lourdes Andrade y Alejandra Cabrera por siempre estar conmigo.
Mariheli C. Briceño U
VI
Briceño Urdaneta, Mariheli Carolina. Evaluación de los reductores de viscosidad en
crudos pesados de Occidente especial de grado presentado para optar al título de
Ingeniero Químico. URU. Facultad de Ingeniería, Escuela de Química, Maracaibo, Zulia,
Venezuela, 2007. 146151 p.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
RESUMEN
El presente trabajo consistió en evaluar cuatro reductores de viscosidad para
crudos de la Segregación Tía Juana Pesado y Urdaneta Pesado, por solicitud de la
empresa LIPESA, con el fin de seleccionar el más eficiente en crudos que se
caracterizan por tener viscosidades altas y de alto contenido de metales pesados como
vanadio y níquel, que se encuentran presentes en forma de complejo orgánico-metálico,
asfáltenos y parafinas, los cuales aportan alta viscosidad.
Para evaluar la efectividad de estos productos reductores de viscosidad, se
realizaron pruebas de botella a diferentes concentraciones de dichos reductores, en los
cuales se determinaron sus viscosidades a diferentes concentraciones de muestras de
crudo de ambas segregaciones. Posteriormente se estudio la permanencia de la
viscosidad a través de pruebas elaboradas en el viscosímetro en un periodo de 10 días.
Luego se elaboraron gráficos de viscosidad versus dosis de productos químicos,
viscosidad versus tiempo y por último viscosidad versus emulsión, análisis éstos que
permitieron seleccionar el reductor mas eficiente.
Una vez evaluado todos los resultados, se pudo constatar que todos los
productos reductores, disminuyen la viscosidad del crudo, sin embargo el producto
LIPESA 7225 permitió bajar la viscosidad hasta un 30% en la Segregación Urdaneta
Pesado, de igual manera se constato que el mismo reductor redujo hasta un 28% la
viscosidad del crudo en la Segregación Tía Juana Pesado.
Finalmente se recomendó que los resultados de este trabajo de investigación
sean complementados con una evaluación económica.
Palabras claves: Reductor de viscosidad, crudo pesado, emulsión
[email protected]
VII
ÍNDICE GENERAL
Pág.
DEDICATORIA
V
AGRADECIMIENTOS
VI
RESUMEN
VII
ABSTRACT
ECH
R
E
D
INDICE GENERAL
INTRODUCCIÓN
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
INDICE DE TABLAS
VIII
IX
X
XV
INDICE DE GRAFICAS
XVIII
INDICE DE FIGURAS
XXI
INDICE DE FOTOS
XXII
CAPITULO I. EL PROBLEMA
24
1.1.-Planteamiento y formulación del problema
25
1.2.-Objetivos de la investigación
26
1.2.1.-Objetivo General
26
1.2.2.-Objetivos Específicos
26
1.3.-Justificación e Importancia
27
1.4.-Delimitación
28
1.4.1.-Delimitación Espacial
28
1.4.2.-Delimitación Temporal
29
1.5.-Alcance
29
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
30
2.1.-Reseña Histórica de la Empresa
31
2.2.-Antecedentes
32
2.3.-Bases Teóricas
35
2.4.-Viscosidad
35
2.4.1.-Clasificación de la Viscosidad
36
X
2.4.1.1.-Viscosidad Absoluta o Dinámica
36
2.4.1.2.-Viscosidad Cinemática
38
2.4.2.-Factores que afectan la viscosidad
39
2.4.2.1.-Temperatura
39
2.4.2.2.-Presión
39
2.4.3.-Equipos para medir la viscosidad
39
DOS
2.4.3.2.-Viscosimetro Brookfield ESERVA
SR
O
H
C
E
R
2.4.3.3.-Viscosimetro
Saybolt
DE
2.4.3.1.-Viscosimetro FANN
2.4.3.3.1.-Viscosimetro
de
la
40
42
43
2.4.4.-Productos Químicos Reductores de Viscosidad
2.4.4.1.-Ventajas
39
aplicación
del
reductor
44
de
44
viscosidad
2.4.4.2.-Aplicación del producto reductor de viscosidad
2.4.5.- Fundamentos importantes en la disminución de la
45
45
viscosidad por inyección de aditivos químicos.
2.4.6.-Reductores de viscosidad de viscosidad L7220, L7221-
46
S, L7224, L7225.
2.4.6.1.-Reductor de viscosidad LIPESA 7220
46
2.4.6.2.-Reductor de viscosidad LIPESA 7221-S
49
2.4.6.3.-Reductor de viscosidad LIPESA 7224
51
2.4.6.4.-Reductor de viscosidad LIPESA 7225
53
2.4.7.-Aminas de los Productos Reductores de viscosidad
55
L7220, L7221-S, L7224 y L7225.
2.4.8.- Agentes quelantes de los Productos Reductores de
61
viscosidad L7220, L7221-S, L7224 y L7225
2.5.-Xileno
62
2.6.-Fluidos
64
2.6.1.-Tipos de Fluidos
2.6.1.1.-Fluidos Newtonianos
66
66
XI
2.6.1.2.-Fluidos No-Newtonianos
68
2.7.-Reología
69
2.8.-Gravedad API
69
2.9.-Emulsión
70
2.9.1.-Fases de una Emulsión
70
2.9.2.-Tipos de emulsión
71
OS
D
A
V
R
2.9.4.-Agentes surfactantes o emulsionantes
E
ES
R
S
O
H
C
2.9.5.-Estabilidad
DEREde una Emulsión
73
2.9.6.-Factores que influyen en la estabilidad de la emulsiones
75
2.9.3.-Condiciones para la formación de emulsión
73
74
2.10.-Asfáltenos
79
2.11.-Resinas
80
2.12.-Parafinas
81
2.13.-Crudo
83
2.13.1.-Clasificación de los Crudos
3.-Sistema de Variables
83
84
3.1.-Definición conceptual
84
3.2.-Definición operacional
84
3.3.- Sistema de Variables
85
4.-Definición de Términos Básicos
86
CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO
87
3.1.-Tipo de Investigación
88
3.2.-Diseño de la Investigación
89
3.3.-Unidad de Observación
90
3.4.-Técnica de recolección de datos
90
3.4.1.-Observación directa
90
3.4.2.-Entrevistas no Estructuradas
90
3.4.3.-Revisión bibliográfica
91
3.4.4.-Toma de muestra
91
3.5.-Análisis e interpretación de los datos
91
XII
3.6.-Fases de la Investigación
91
3.6.1.-Fase I
91
3.6.2.-Fase II
92
3.6.3.-Fase III
92
3.7.-Metodología Experimental
3.7.1.-Selección de los pozos
92
92
ADOS
V
R
3.7.3.-Preparación de los reductoresE
deS
viscosidad
E
SR
O
H
C
E
R
3.7.4.-Preparación
de
la
muestra
DE
93
3.7.5.-Determinación de la viscosidad del crudo
97
3.7.6.-Empleo del Slug
99
3.7.2.-Adecuación de la muestra
3.8.-Métodos de Análisis Químicos
93
94
99
3.8.1.-Determinación del porcentaje de asfáltenos
99
3.8.2.-Determinación de la gravedad API
101
3.8.3.-Determinación del contenido de agua y sedimento en
103
crudos de petróleo por centrifugación
3.8.4.-Determinación del contenido de parafina
109
CAPITULO IV. ANALISIS DE RESULTADOS
112
4.1.-Fase I. Determinar el comportamiento de las variables de
113
flujo antes y después de la aplicación del producto reductor de
viscosidad a diferentes dosis.
4.1.1.-Segregación Tía Juana Pesado
114
4.1.2.-Segregación Urdaneta Pesado
117
4.2.-Fase II. Cuantificar la longevidad del efecto de los aditivos
119
reductores de viscosidad en crudos pesados
4.2.1.-Segregación Tía Juana Pesado
120
4.2.2.-Segregación Urdaneta Pesado
124
4.2.3.-Resumen de Resultados Obtenidos
128
4.3.-Fase III. Seleccionar el reductor de viscosidad que resulte
129
mas eficiente sobre crudos pesados de Occidente
XIII
4.3.1.-Relación de Viscosidad Vs porcentaje Reducción.
129
Segregación Tía Juana Pesado
4.3.1.1.-Resumen analítico de la relación Viscosidad Vs
133
Dosis. Segregación Tía Juana Pesado.
4.3.2.-Relación Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta
134
Pesado
OTíaS
D
A
V
R
4.3.3.-Relación de Viscosidad Vs Emulsión.
Segregación
E
ES
R
S
O
H
C
Juana Pesado
DERE
4.3.2.1.-Resumen de Resultados Obtenidos
4.3.3.1.-Resumen de Resultados Obtenidos
4.3.4.- Relación Viscosidad Vs Emulsión. Segregación
138
139
143
144
Urdaneta Pesado
4.3.4.1.- Resumen de Resultados Obtenidos
148
CONCLUSIONES
149
RECOMENDACIONES
150
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
151
XIV
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla
Pág
1
Clasificación de los crudos según su gravedad ºAPI
2
Características del crudo. Segregación Tía Juana
OS
D
A
V
R
E
RES
HOS
EREdeCFlujo.
DVariables
Segregación Tía Juana Pesado
Pesado
3
4
Relación de las cuatro viscosidades Vs Dosis
69
114
115
116
aplicadas. Segregación Tía Juana
5
Característica del crudo de la Segregación Urdaneta
117
Pesado
6
Variables de Flujo. Segregación Urdaneta Pesado
118
7
Relación de las cuatro viscosidades Vs Dosis
118
aplicadas. Segregación Urdaneta Pesado
8
Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana
120
Pesado Lipesa 7220
9
Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana
121
Pesado Lipesa 7221-S
10
Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana
122
Pesado Lipesa 7224
11
Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana
123
Pesado Lipesa 7225
12
Viscosidad
Vs
Tiempo.
Segregación
Urdaneta
124
XV
pesado. Lipesa 7220
13
Viscosidad
Vs
Tiempo.
Segregación
Urdaneta
125
Segregación
Urdaneta
126
Pesado Lipesa 7221-S
14
Viscosidad
Vs
Tiempo.
Pesado Lipesa 7224
15
16
Urdaneta
OS
D
A
V
R
E
ES
R
S
Pesado LipesaH
7225
O
C
DERE
Viscosidad
Vs
Tiempo.
Segregación
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado.
127
129
Lipesa 7220
17
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado.
130
Lipesa 7221-S
18
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado.
131
Lipesa 7224
19
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado.
132
Lipesa 7225
20
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado
134
Lipesa 7220
21
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado
135
Lipesa 7221-S
22
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado
136
Lipesa 7224
23
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado
137
Lipesa 7225
24
Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana
139
XVI
Pesado Lipesa 7220
25
Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana
140
Pesado Lipesa 7221-S
26
Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana
141
Pesado Lipesa 7224
27
28
S
ADO
V
R
E
S
E
SR
Pesado LipesaH
7225
O
C
E
R
DE
Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana
142
Viscosidad Vs Emulsión.
Segregación Urdaneta
144
Segregación Urdaneta
145
Segregación Urdaneta
146
Segregación Urdaneta
147
Pesado Lipesa 7220
29
Viscosidad Vs Emulsión.
Pesado Lipesa 7221-S
30
Viscosidad Vs Emulsión.
Pesado Lipesa 7224
31
Viscosidad Vs Emulsión.
Pesado Lipesa 7225
XVII
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura
Pág
1
Viscosímetro Brookfield Thermosel
41
2
Contenedor de la muestra
41
3
Herramientas del Viscosímetro
4
5
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
ECHalquil terciario
ERprimaria
DAmina
Posición relativa de los grupos metilo en el anillo de
42
59
62
benceno, orto-, meta-, y para- xileno
6
Deformación de un elemento de fluido
64
7
Fluido Newtoniano
66
8
Características de crudos de Venezuela
70
9
Tipos de emulsiones
72
10
Estructura asfalténicas de los crudos venezolanos
79
11
Vanadil porfirina
81
12
Níquel porfirina
82
21
ÍNDICE DE FOTOS
Foto
Pág
1
Preparación del producto químico al 10%.
93
2
Verificación de las botellas
94
3
Llenado de las botellas
4
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
y dosificación de las botellas
ERECH
DDosificadores
94
95
5
Agitación de las botellas
95
6
Baño de María
96
7
Muestras en el agitador mecánico
96
8
Control de encendido
97
9
Cilindro a utilizar en la muestra
98
10
Viscosímetro Brookfield Thermosel
98
11
Llenado del tubo con Xileno 50ml
104
12
Tubos con 50ml de Xileno
105
13
Llenado del cono, 50ml de crudo
105
14
Tubos con 50ml de xileno y 50ml de crudo
106
15
Tubos con Slug
106
16
Tubos dentro de la centrifugadora
107
17
Centrifugadora
107
18
Muestras Centrifugada sin Slug
108
19
Contenido de Agua y Emulsión
108
XXII
20
Muestras centrifugadas con Slug
109
S
DERECH
ADO
V
R
E
S
E
OS R
XXIII
ÍNDICE DE GRAFICAS
Gráfico
1
Pág
Relación de las cuatro viscosidades Vs Dosis
2
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
aplicadas. Segregación Tía Juana Pesado
de H
las
EREC
DRelación
116
cuatro viscosidades Vs Dosis
119
aplicadas. Segregación Urdaneta Pesado
3
Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana
121
Pesado. Lipesa 7220
4
Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana
122
Pesado. Lipesa 7221-S
5
Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana
123
Pesado. Lipesa 7224
6
Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana
124
Pesado. Lipesa 7225
7
Viscosidad
Vs
Tiempo.
Segregación
Urdaneta
125
Segregación
Urdaneta
126
pesado. Lipesa 7220
8
Viscosidad
Vs
Tiempo.
pesado. Lipesa 7221-S
XVIII
9
Viscosidad
Vs
Tiempo.
Segregación
Urdaneta
127
Segregación
Urdaneta
128
pesado. Lipesa 7224
10
Viscosidad
Vs
Tiempo.
pesado. Lipesa 7225
11
ECH
ER7220
DLipesa
12
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado.
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado.
130
131
Lipesa 7221-S
13
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado.
132
Lipesa 7224
14
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado.
133
Lipesa 7225
15
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado
135
Lipesa 7220
16
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado
136
Lipesa 7221-S
17
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado
137
Lipesa 7224
18
Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado
138
XIX
Lipesa 7225
19
Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana
140
Pesado Lipesa 7220
20
Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana
21
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
Pesado Lipesa 7221-S
ERECVsHEmulsión.
DViscosidad
141
Segregación Tía Juana
142
Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana
143
Pesado Lipesa 7224
22
Pesado Lipesa 7225
23
Viscosidad Vs Emulsión.
Segregación Urdaneta
145
Segregación Urdaneta
146
Segregación Urdaneta
147
Segregación Urdaneta
148
Pesado Lipesa 7220
24
Viscosidad Vs Emulsión.
Pesado Lipesa 7221-S
25
Viscosidad Vs Emulsión.
Pesado Lipesa 7224
26
Viscosidad Vs Emulsión.
Pesado Lipesa 7225
XX
INTRODUCCIÓN
El propósito de este trabajo de investigación es evaluar cuatro reductores de
viscosidad a diferente dosis con el fin de determinar el más eficiente en crudos pesados
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
de Occidente, debido a que se presenta dificultad en su transporte provocando alto
consumo de energía, rompimiento de las tuberías entre otros. Para ello se elaboro en el
DERECH
laboratorio de la empresa LIPESA una serie de ensayos donde se estimó las dosis
aplicadas en las muestras de crudo, obteniendo de esta manera beneficios como
aumentar la operabilidad del sistema obteniendo incremento en la capacidad de manejo
y disminución en los costos de mantenimiento.
La estructura de este trabajo de grado se refleja de la siguiente manera:
•
Capitulo I: presenta el planteamiento y formulación del problema, unido a los
objetivos, la justificación e importancia del trabajo, objetivos y delimitaciones en
el tiempo y espacio.
•
Capitulo II: Se presentan los antecedentes, las bases teóricas en las cuales se
apoya este trabajo.
•
Capitulo III: Se describe la metodología utilizada para el desarrollo de la
investigación.
•
Capitulo IV: Capitulo en que se muestran los resultados finales.
Al final se plantean las Conclusiones y Recomendaciones de este trabajo de
investigación.
IX
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
24
Capítulo I
1.1.-Planteamiento y Formulación del Problema
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Venezuela posee en su mayoría crudos pesados y extra-pesados que tienen alto
contenido de metales pesados como vanadio y níquel, que se encuentran presentes en
forma de complejos órgano-metálicos, asfáltenos y parafinas, los cuales causan altas
viscosidades.
Petróleos de Venezuela cuenta con unidades de explotación en el occidente del
país, cuya función es la extracción de crudo pesado. El campo Tía Juana Pesado y
Urdaneta Pesado cuentan con un promedio de 10.9 y 12.4 ºAPI respectivamente,
clasificados como crudos de alta viscosidad.
Los productos químicos reductores de viscosidad LIPESA 7220, LIPESA 7221-S,
LIPESA 7224 y LIPESA 7225, muestran su eficiencia a medida que aumenta su
concentración en el crudo, en otras palabras a mayor concentración de los aditivos, la
resistencia al movimiento disminuye. Este efecto se evaluará en crudos pesados
obtenidos de los campos Tía Juana Pesado, estación F-6 y Urdaneta pesado, pozo 411.
Por motivo a los constantes problemas de fluidez de los crudo de Tía Juana
Pesado y Urdaneta Pesado, es razón para que este trabajo de investigación tenga
como finalidad la evaluación de los productos reductores antes mencionados e
25
incorporarlos en la industria petrolera específicamente Segregación Tía Juana Pesado y
Segregación Urdaneta Pesado.
Con la utilización de estos productos se reduce considerablemente la viscosidad
y a su vez disminuyen los problemas de altas presiones en las líneas de flujo, el alto
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
consumo de energía de transferencia (bombeo) y los costos de mantenimiento de los
equipos.
DERECH
En consecuencia, de acuerdo al planteamiento anterior, se requiere realizar un
estudio acerca de la evaluación de los reductores de viscosidad en crudos pesados de
occidente.
1.2.-Objetivos de la Investigación
1.2.1.-Objetivo General:
•
Evaluar los reductores de viscosidad en crudos pesados de
Occidente.
1.2.2.-Objetivos Específicos:
•
Determinar el comportamiento de las variables del flujo antes y
después de la aplicación de los productos reductores de viscosidad a diferentes
dosis.
26
•
Cuantificar la longevidad (permanencia en el tiempo) del efecto de
los aditivos reductores de viscosidad en crudos pesados.
•
Seleccionar el reductor de viscosidad que resulte más eficiente
sobre crudos pesados de occidentes.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
1.3.-Justificación e Importancia de la Investigación
La evaluación de los productos reductores de viscosidad LIPESA 7220, LIPESA
7221-S, LIPESA 7224 y LIPESA 7225 en crudos pesados se consideran de gran
importancia ya que en ella se pueden solventar problemas relacionados con el
transporte de crudos pesados, disminuyendo los riesgos tecnológicos, ambientales y de
seguridad, así como, para optimizar aspectos económicos.
En algunos casos las altas presiones pueden llegar a superar las presiones
máximas de operación, debido a que hay más restricción del flujo, generando rupturas
de las tuberías, produciendo derrames de hidrocarburos, pérdidas ambientales
irreversibles e incluso pérdidas humanas.
Por otro lado en algunos crudos pesados es necesario suministrar hidrocarburos
de mayor grado API para poder disminuir la viscosidad de la mezcla y pueda fluir con
más facilidad. Como los crudos livianos son de alto costo, es por ello que la aplicación
de los reductores de viscosidad comienzan a ganar importancia ya que disminuyen los
requerimientos de crudo liviano o diluente para el manejo de crudo pesado.
27
LIPESA provee productos y servicios que contribuyen a aumentar la
productividad del cliente, en este caso PDVSA, en los procesos de producción y
refinación de petróleo, como lo son los reductores de viscosidad.
Por ello, este estudio evaluativo es de importancia ya que con estos reductores
se puede aumentar la operabilidad de los sistemas de bombeo de PDVSA, obteniendo
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incrementos de capacidad de manejo, se mantienen las presiones de operación y
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disminuyen los costos de mantenimientos de los equipos.
Este trabajo de investigación contribuyó a consolidar la imagen de la Universidad
Rafael Urdaneta como institución que forma profesionales aptos para resolver
problemas de ingeniería de cualquier índole.
1.4.-Delimitación de la Investigación
1.4.1.-Delimitación Espacial:
La investigación se llevara a cabo en la empresa LIPESA Occidente S.A. ubicada
en la carretera N, zona industrial, Ciudad Ojeda.
1.4.2.-Delimitación temporal:
Esta investigación se realizará en el lapso comprendido desde el 15 de febrero
de 2007 hasta 15 de junio de 2007.
28
1.5.-Alcance
El alcance de esta investigación se basará en la evaluación de los reductores de
viscosidad L7220, L7221-S, L7224 y L7225 y sus efectos en los crudos pesados de
Occidente para la selección del más efectivo, para esto se determina el comportamiento
de las variables de flujo, así como también cuantificar los efectos de la aplicación de
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aditivos reductores de viscosidad en diferentes dosis en crudos pesados; para
seleccionar
RECdeH viscosidad
el E
reductor
D
más
eficiente
sobre
crudos
pesados
seleccionados.
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CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
30
Capítulo II
OS
D
A
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ES fabrica, formula
R
una empresa que O
diseña,
desarrolla,
S
H
C
DERE
2.1.-RESEÑA HISTORCA DE LA EMPRESA. LIPESA
Es
y mercadean
especialidades químicas asociadas a asistencia técnica, en las siguientes áreas:
-Petróleo y Gas
-Pinturas
-Refinación
-Acero, Aluminio y Cobre
-Tratamiento de Aguas
-Pulpa y Papel
-Ambiente
-Agricultura
-Azúcar
Inició sus operaciones en el año 1980 y desde 1988 también comercializan sus
productos fuera de las fronteras venezolanas. Sus clientes internacionales provienen de
Colombia,
Ecuador,
Guatemala,
Francia
y
República
Dominicana.
Los altos estándares de calidad de su empresa están certificados por:
•
ISO-9001:2000
•
Calidad Covenin
•
Intevep (PDVSA)
31
•
Sencamer
2.2.-ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
Para la realización de esta investigación fue necesaria la revisión y consulta de
investigaciones relacionadas con el tema, de evaluación de los reductores de
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viscosidad L7220, L7221-S, L7224 y L7225 y sus efectos en crudos pesados de
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Occidente para la selección del más efectivo, por lo cual las mismas son resumidas a
continuación.
Mas y Rubi, Maryelin Margota Y Nava Quintero, José Domingo, (2006)realizaron
una
investigación
titulada
EVALUACIÓN
DEL
VISCOSIDAD LIPESA 7220 EN POZOS DE LA
PRODUCTO
REDUCTOR
DE
SEGREGACIÓN TIERRA ESTE
PESADO EN EL ÁREA TIA JUANA de la Universidad del Zulia Tomando en cuenta la
viscosidad de los crudos al momento de agregarle el producto y al haber obtenido
excelentes resultados como disminución de la viscosidad en presión cabezal del pozo y
el costo del producto es económico lo cual resulta rentable para utilizarlo en cualquier
pozo presente de alta viscosidad porque permite aumentar la producción del mismo.
La investigación se enmarcó metodológicamente en un estudio de tipo
descriptiva con diseño de campos y laboratorio. La población objeto de estudio fue de
1000 pozos activos en la segregación de Tierra Este pesado en el área de Tía Juana.
Para las pruebas de laboratorio se tomaron los pozos (P-4883, P-4183, P-4903, P-3376,
P-4009) utilizando como técnicas de recolección de datos las observaciones directas y
entrevistas no estructuradas con las cuales se determinó la necesidad de trabajar con el
32
producto para disminuir la viscosidad del crudo lo que permitió garantizar
mayor
producción y facilitando el manejo y el transporte.
Este trabajo se considera un relevante aporte para el presente estudio en función
de la metodología utilizada, así como el proceso de recolección de datos manejados,
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por lo cual, podrá servir de apoyo para la definición del tipo y diseño de investigación a
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ser manejada en este proyecto.
Gutierrez (2001) realizó una investigación cuyo propósito fue EVALUAR LOS
CAMBIOS
EN LA COMPOSICIÓN QUÍMICA Y PROPIEDADES FISICAS DE
CRUDOS PESADOS Y EXTRAPESADOS MEDIANTE CALENTAMIENTO CON
ENERGIA DE MICROONDAS de la Universidad de los Andes. La cual expresa que los
crudos pesados y extrapesados venezolanos, en especial los de la faja petrolífera del
Orinoco se caracterizan por su alto contenido de fracciones pesadas y heteroatomos,
así como por su baja gravedad ºAPI y alta viscosidad la cual restringe el paso del crudo
a través del medio poroso. Desde hace algún tiempo se han venido implementando
técnicas para mejorar la composición química y propiedades físicas de estos crudos
como por ejemplo disminuir la viscosidad y así obtener mejores factores de recobro. En
el presente estudio se evalúa una nueva tecnología a ser aplicada sobre crudos
pesados y extrapesados una nueva tecnología como lo es radiación de microondas,
más específicamente sobre los crudos Hamaca (extrapesado) y Melones (pesado), a fin
de observar los posibles cambios en la composición química y propiedades físicas, así
como también observar los cambios sobre sus diferentes fracciones y arenas de
33
formación. Al exponer los crudos HAMACA y Melones a la radiación de microondas por
un tiempo de dos horas a una frecuencia de 2450 MHz y 100% de potencia (630 Watt)
se
consiguió
que
dichos
crudos
alcanzan
temperaturas
de
293
y
308ºC,
respectivamente. Se observó como tendencia general un craqueo moderado y
desulfuración lo que se ve reflejado en el aumento de las relaciones H/(a+ H) (obtenida
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por RMN) y H (obtenida por IR), así como también en la producción de compuestos
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gaseosos de bajo peso molecular como: propano, butano, isobutano, pentano y otros,
además de H2S y otros mercaptanos.
Esta investigación fue importante para el presente estudio porque aporto
información relevante tanto al marco teórico como a la metodología utilizada en la
misma.
Delgado
G.,
Omayra
Z.(2004)
realizaron
una
investigación
titulada
MEJORAMIENTO DE CRUDOS PESADOS USANDO ADITIVOS EN CONDICIONES
DE INYECCIÓN DE VAPOR de la Universidad de los Andes, la cual nos dice que
Venezuela es el país del hemisferio occidental con las mayores reservas de petróleo y
también con las mayores reservas de crudo extrapesado, pero la explotación de estos
recursos ha encontrado serios obstáculos originados principalmente por la dificultad
para transportar y tratar dichas reservas, debido a su alta viscosidad y su alto contenido
de contaminantes. Aunado a esto la continua disminución de las reservas de crudos
livianos y medianos ha obligado a que en los últimos años los crudos que sirven de
alimentación a las refinerías son de menor calidad, pero se ha incrementado la
necesidad a productos livianos de alto valor agregado y de mayor calidad ecológica.en
34
relación a lo expuestos propuso el estudio de la reactividad de crudo Hamaca en
condiciones de baja severidad, ya que en estas condiciones, típicas de yacimiento, se
podrían producir crudos más livianos y menos contaminantes.
Este trabajo se considera un relevante aporte para el presente estudio en función
de la metodología
teórico.
utilizada y también aporto información relevante para el marco
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2.3.-BASES TEÓRICAS
A continuación se presentan la visión de diversos autores, los cuales hacen
referencias notorias al estudio realizado y por ende permitieron obtener una amplia
formulación teórica la cual incluye detalles de cada uno de los elementos utilizados en
el estudio.
2.4.-VISCOSIDAD
La viscosidad según Vila (2000, p. 25), es la resistencia a fluir ofrecida por
líquidos, resultantes de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia. Se
produce por el efecto de corte o deslizamiento resultante del movimiento de una capa
de flujo con respecto a otro.
Prosiguiendo con el mismo autor este plantea que la viscosidad es la principal
característica de la mayoría de los productos lubricantes, es también la medida de la
fluidez a determinadas temperaturas, constituye un parámetro el cual influye en la
35
potencial emisión de contaminantes dado que es un determinante en las condiciones de
la combustión.
Para Hansen (1999, p.30) la viscosidad es una manifestación del movimiento
molecular dentro del fluido, el esfuerzo necesario para hacer fluir el líquido (esfuerzo de
desplazamiento que está en función de esta resistencia).
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De acuerdo a lo planteado por los autores anteriormente citados se puede inferir
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que la viscosidad es una de las propiedades más importantes de un lubricante, también
se puede decir que la resistencia de un líquido a fluir estaba afectada por las
condiciones ambientales, como la temperatura y por la presencia de aditivos
modificadores de la misma, que varían la condición y estructura del aceite.
Prosiguiendo con Vila (2000, p.29) explica que la viscosidad es una
manifestación del movimiento molecular dentro del fluido. Las moléculas de regiones
con alta velocidad del fluido global chocan con moléculas que se mueven con una
velocidad global menor y viceversa.
Estos choques permiten, transportar cantidades de movimiento de una región de
fluido a otra, porque los movimientos moleculares aleatorios se unen afectados por la
temperatura del medio, la viscosidad resulta ser una función de la temperatura.
2.4.1.-CLASIFICACIÓN DE LA VISCOSIDAD
2.4.1.1.-Viscosidad Absoluta o Dinámica
Roberson (2001, p. 20) plantea que la viscosidad absoluta o dinámica de la
mayoría de los fluidos muestra una gran variación con la temperatura, pero
relativamente insensible a la presión, a menos que esta alcance valores elevados.
36
Según el autor antes citado esta dependencia se explica al considerar la
interpretación microscópica molecular de la viscosidad; o sea desde el punto de vista
microscópico, la viscosidad, es decir, la resistencia a la deformación de un fluido, tiene
un doble origen, por una parte la molécula se atrae entre sí mediante fuerzas de
cohesión que dificultan un desplazamiento relativo y, por otra parte, la agitación térmica
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produce una transferencia de cantidad de movimiento entre capas que no se mueven
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con la misma velocidad. Como resultado de este doble efecto, la viscosidad resulta
depender de la temperatura y la presión.
Así mismo una condición fundamental que se presenta cuando un fluido real esta
en contacto con una superficie frontera, es que el fluido tiene la misma velocidad que la
frontera. El hecho de que la tensión de corte del fluido es directamente proporcional al
gradiente de velocidad, puede establecerse matemáticamente como
T= μ(Δv/Δy)
En donde la constante de proporcionalidad µ (letra griega my) se conoce como
viscosidad dinámica del fluido.
Las unidades de viscosidad según Roberson (2001, pag 27) son las siguientes:
Sistemas de Unidades
-Sistema Internacional (SI)
-Sistema Británico
-Sistema CGS (Obsoleto)
37
Unidades de Viscosidad Dinámica
N.s/m2; Pa.s ó Kg/m.s
Lb.s/ pie2 ó pulg/ pies.s
Poise= DINA.s/cm2= g/(cm.s)= 0.1Pa.s
Centipoise= poise/100= 0.001Pa.s= 0.1m.Pa.s
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2.4.1.2.-VISCOSIDAD CINEMÁTICA
Según Roberson (2001, p. 20), la viscosidad cinemática (ν), aparece en muchas
aplicaciones. La unidad (SI) de la velocidad cinemática es 1m2/s y la unidad USC es el
pie2/s. La unidad CGS llamada Store (ST) es el pie2/s.
La viscosidad cinemática de los líquidos y de los gases a una presión dada es
sustancialmente una función de la temperatura.
Sistemas de Unidades
-Sistema Internacional (SI).
-Sistema Británico de Unidades.
-Sistema CGS (Obsoleto).
Unidades de Viscosidad Cinemática
m2/s
pies2/s
Store= cm2/s= 1x10-4 m2/s
Centistoke= Stoke/100= 1x10-6 m2/s
38
2.4.2.-FACTORES QUE AFECTAN LA VISCOSIDAD
2.4.2.1.-TEMPERATURA: Conforme la temperatura aumenta la viscosidad
disminuye, así se puede observar que todos los fluidos exhiben este comportamiento en
algún grado.
2.4.2.2.-PRESIÓN: La viscosidad se ve afectada por las condiciones
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ambientales como la presión, a medida que aumenta la viscosidad del crudo crece su
presión.
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2.4.3.-EQUIPOS PARA MEDIR LA VISCOSIDAD
2.4.3.1.-Viscosímetro FANN.
Se basa en el principio de la fuerza centrífuga (Newton supone la medición de
una fuerza tangencial que actúa sobre un plano en movimiento). Su medida básica es el
momento rotacional necesario para rotar un vástago interno en un recipiente lleno de
fluido.
El método consiste en depositar una muestra en el recipiente porta-muestra del
equipo hasta la medida indicada en el mismo (aproximadamente 350 cc); posarlo en la
base metálica del viscosímetro y subirlo hasta sumergir el rotor hasta la marca de
referencia. Unas
veces se coloca un ventilador estratégicamente para así despojar
estos vapores en posición, proceder a encender el motor ubicando el interruptor de
encendido en alta velocidad, dándole agitación a la muestra hasta que la temperatura 1
sea uniforme. Una vez estabilizada la temperatura, se inician las lecturas en el
tacómetro del FANN comenzando a 600 r.p.m., posteriormente bajando a 300, 200,
39
100, 6 y 3 r.p.m., alternando con el interruptor de velocidades. Se anotan las
desviaciones tomadas en el tacómetro.
2.4.3.2.-Viscosímetro Brookfield
Está compuesto de varias piezas de variable complejidad. El motor y la
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Transmisión de engranaje, se encuentran en el tope del instrumento dentro de la
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cáscara del motor, a la cual está adherida la placa del equipo. Este equipo determina la
viscosidad mediante la medición de la fuerza requerida para rotar el vástago en un
fluido. Las fuerzas a las cuales responde son extremadamente pequeñas, y el máximo
rendimiento del instrumento depende de la eliminación de cualquier fricción extraña que
pudiera molestar la sensibilidad de la medición.
El equipo a utilizar en esta investigación es el
viscosimetro Brookfield
Thermosel, según su manual tiene la ventaja de mantener el control de temperaturas
elevadas para así obtener datos que puedan ser significativos.
Prosiguiendo con la misma fuente varios factores contribuyen al ambiente
estable:
•
Control de la temperatura No-que fluctúa:
-Volumen de muestra pequeño y compartimiento aislado de la misma que reduce
gradientes de la temperatura dentro de ella.
-El huso que rota, que actúa como dispositivo de revolvimiento incorporado.
•
Características y Ventajas
-Proporciona el control de la temperatura de la muestra hasta 300 °C.
40
-El regulador ofrece hasta 10 puntos de ajuste programables. La temperatura ramping
entre los puntos de ajuste es posible si está utilizada con el software de Rheocalc (DVIII ultra).
-Compatible con los Viscometers estándares de Brookfield y de DV-III los reómetros
ultra.
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-Posee el envase de muestra reutilizable de acero inoxidable y de cinco
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compartimientos de aluminio disponible para la muestra.
Figura # 1: Viscosímetro Brookfield Thermosel
Fuente: Manual del Viscosímetro Brookfield Thermosel
En el manual planteado anteriormente se obtiene información adicional como:
•
El soporte de la alineación asegura la concentricidad del compartimiento
del huso y de la muestra.
Figura # 2: Contenedor de la muestra.
Fuente: Manual del Viscosímetro Brookfield Thermosel
41
•
Otros componentes proveídos incluyen el sostenedor del compartimiento
de la muestra, la punta de prueba de RTD, el casquillo aislador, el acoplamiento que se
junta, la tuerca de acoplador y la opción del huso SC4.
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Figura # 3: Herramientas del Viscosímetro.
Fuente: Manual del Viscosímetro Brookfield Thermosel
•
La herramienta que extrae permite al compartimiento de la muestra ser
manejada fácilmente y con seguridad.
•
Opción: El compartimiento disponible de la muestra con el huso disponible
opcional SC4-27D es ideal para los asfaltos o cualquier material difícil-a-limpio.
2.4.3.3.-Viscosímetro Saybolt
Determina experimentalmente la viscosidad cinemática. Su principio se basa en
el concepto de aforamiento (medir cantidad de un fluido corriente en una unidad de
tiempo), determinándose así la viscosidad en segundos Saybolt. El viscosímetro
42
Saybolt es él más representativo de los instrumentos. Ha sido modificado por la A.S.T.M
en forma apropiada para mediciones en aceites lubricantes y para el ensayo de aceites
combustibles y de carrera.
El método consiste en emplear un tubo de metal con orificio calibrado en su parte
inferior. Por la parte superior se vierte un fluido, manteniéndolo a temperatura constante
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y de valor conocido. Abriendo el orificio del tubo (previamente colocación del vaso
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colector), se mide el tiempo en segundos que tarda en fluir una cantidad del fluido,
determinándose así la viscosidad en segundos Saybolt.
-Viscosímetro tubo capilar.
-Viscosímetro rotatorio.
Los equipos y los procedimientos para medir la viscosidad se pueden clasificar
en los que emplean los principios fundamentales de la mecánica de fluidos, para tener
la viscosidad en sus unidades básicas y los que indican solo valores relativos de la
viscosidad que se pueden utilizar para comparar diferentes flujos. Estos son:
2.4.3.3.1.-VISCOSIMETRO
Este equipo determina la viscosidad mediante la medición de fuerza requerida
para rotar el vástago en un fluido, responde a las fuerzas extremadamente pequeñas y
su rendimiento depende de la eliminación de cualquier fricción extraña. Una de las
recomendaciones para su manejo es que se debe evitar su uso en materiales que
43
expidan vapor de agua, vapores corrosivos, debido al daño que pueden ocasionar a la
capa de pivote.
2.4.4.-PRODUCTOS QUÍMICOS REDUCTORES DE VISCOSIDAD
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Son una mezcla de aminas suspendidas en una solución solvente, cuyas
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fórmulas son propiedad exclusiva de las empresas fabricantes. Sus componentes tienen
una capacidad de reacción tan efectiva como un diluente (petróleo liviano). Se usan
para mejorar la producción del crudo (petróleo extrapesado), añadiendo capacidad de
fluidez a los mismos y mejorando su transporte, como consecuencia de la reducción de
viscosidad que ejercen en el crudo.
Los reductores de viscosidad actúan sobre las características del crudo
(viscosidad, gravedad ºAPI); por su facilidad de adaptación y aplicabilidad, son
independientes del pozo en cuanto a su arquitectura de completación, método de
producción del yacimiento en cuanto a su presión, porosidad, permeabilidad, espesor
neto de arena, factor de daño y de los métodos de levantamiento artificial (bombeo
mecánico, levantamiento artificial por gas, bombeo de cavidad progresiva, bombeo
electrosumergible, entre otros).
2.4.4.1.-VENTAJAS
DE
LA
APLICACIÓN
DEL
REDUCTOR
DE
VISCOSIDAD
Permite un amplio sistema de negocios, que puede ir desde los contratos de
suministro hasta los paquetes de servicios químicos de limpieza,
estimulantes de
pozos, limpieza y recuperación de líneas de transporte y estaciones de flujo, facilitar la
44
extracción de petróleo de los pozos con incremento de productividad, recuperación de
petróleo oxidado en fosas de residuos petroleros (pasivos ambientales).
2.4.4.2.-APLICACIÓN DEL PRODUCTO REDUCTOR DE VISCOSIDAD
Son productos que se fundamentan en el análisis de las características del crudo
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(viscosidad y Gravedad ºAPI) por su factibilidad de adaptación y aplicabilidad son
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independientes del pozo en cuanto a su arquitectura, completación, métodos de
producción del yacimiento en cuanto a su presión, porosidad, espesor, factor de daño,
entre otros.
2.4.5.-FUNDAMENTOS
IMPORTANTES
EN
LA
DISMINUCIÓN
DE
LA
VISCOSIDAD POR INYECCIÓN DE ADITIVOS QUÍMICOS
1.- La amina primaria puede extraer el vanadio o metales de transición por los
rifles de Porphyrin, sin embargo, la cantidad de química de LIPESA 7220, LIPESA
7221-S, LIPESA 7224 Y LIPESA 7225 es mucho menor que los agregados de
asfáltenos, pero si esta amina logra extraer los iones del metal, esto contribuirá a la
desestabilidad de las miscelas asfáltenicas, lo cual posiblemente repercutirá en un
cambio drástico de la viscosidad.
2- La amina primaria logra unir al complejo de vanadio y metales en transición del
crudo para así intercalar la estructura miscelar. Esto debería, significativamente, reducir
las interacciones de enlaces pi-pi y desestabilizar la estructura miscelar, lo cual traerá
consecuencialmente, la reducción de la viscosidad.
45
Las altas viscosidades en crudos depende de la estructura macrocristalina de
cada parafina o asfáltenos, sin embargo, se cree que en ciertos casos, la primera causa
de los incrementos de viscosidad se debe a estas dos razones.
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2.4.6.-REDUCTORES DE VISCOSIDAD L7220, L7221-S, L7224, L7225
Los productos químicos reductores LIPESA 7220, 7221S, 7224 y 7225 son
productos experimentales formulados para disminuir la viscosidad del crudo pesado y
extrapesado en forma permanente. La aplicación comercial del producto radica en la
posibilidad de facilitar la producción de crudo pesado desde la formación manteniendo
la reducción de viscosidad hasta el producto final obtenido en los procesos de
deshidratación.
2.4.6.1.-REDUCTOR DE VISCOSIDAD LIPESA 7220
L-7220 es un producto patentado y formulado para disminuir la viscosidad del
crudo pesado y extrapesado en forma permanente. La aplicación comercial del producto
radica en la posibilidad de facilitar la producción de crudo pesado desde la formación,
manteniendo la reducción de viscosidad hasta el producto final obtenido en los
procesos de deshidratación.
46
PROPIEDADES DEL PRODUCTO 7220
•
Reduce la viscosidad de crudos pesados.
•
La reducción es proporcional a la dosis aplicada.
•
Actúa sobre crudos limpios o en presencia de emulsiones.
•
La reducción sobre crudos es permanente.
•
No tiene carga iónica.
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•
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Refecto
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tiene
indeseable en la formación.
•
Es soluble en petróleo y no se pierde con el agua de la formación.
•
No tiene efectos secundarios con relación a los taponamientos, depósitos
orgánicos o inorgánicos.
•
No es corrosivo.
•
No interfiere con los procesos de refinación.
•
Reduce los residuos en los trenes de calentamiento de crudo en los
procesos de refinación.
PROPIEDADES FÍSICAS DEL REDUCTOR DE VISCOSIDAD 7220
•
Color: ámbar rojizo.
•
Olor: característico.
•
Densidad relativa: 0,86 — 0,91 @ 60 ºF.
•
pH al 5%: 10,1-11,1.
La dosis varía de acuerdo a la reducción deseada, la gravedad del crudo y la
cantidad de emulsiones presentes. La dosificación va desde 500-5000 ppm, puede
47
reducir la viscosidad del crudo de hasta 50%, la dosis más indicada deben ser basadas
en los programas de investigación que complemente la información deseada.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PRODUCTO 7220
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Los complejos presentes en estos productos están generalmente formados por el
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calentamiento de ciertas aminas orgánicas con ciertos agentes quelantes. La
cantidades de aminas y agentes quelantes usadas para formar los complejos puede
variar ampliamente, dependiendo de diversos factores tales como la aplicación
particular, la composición del crudo pesado, las propiedades físicas del crudo y de la
formación de la cual es extraído, sin embargo, en general la relación molar equivalente
de amina y agente quelante ácido equivalente debe estar en el rango de 10:1 a 1:2
siendo él la relación ideal de 5:1 a 4,5:1.
También pueden ser utilizadas combinaciones de diferentes complejos del
producto. Las combinaciones pueden ser preparadas mediante la mezcla de diferentes
aminas, agentes quelantes, o ambos, para formar mezclas de complejos, o por la
mezcla de diferentes complejos preparados individualmente.
Dependiendo del método de recuperación, además de inyectarlo directamente a
la formación, el producto puede también ser inyectado al crudo una vez ya ubicado en
superficie, para facilitar el transporte del crudo desde el pozo hasta las estaciones de
flujos o refinerías. Si se desean complejos adicionales, estos pueden ser agregados en
el pozo durante la recuperación o en cualquier momento posterior.
48
2.4.6.2.-REDUCTOR DE VISCOSIDAD LIPESA 7221-S
L-7221 es un producto patentado y formulado para disminuir la viscosidad del
crudo pesado y extrapesado en forma permanente. La aplicación comercial del producto
radica en la posibilidad de facilitar la producción de crudo pesado desde la formación
manteniendo la reducción de viscosidad y ayuda a deshidratar con mayor facilidad el
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crudo.
DERECH
PROPIEDADES DEL PRODUCTO 7221-S
•
Reduce
permanentemente
la
viscosidad
en
crudos
pesados
y
extrapesados.
•
La reducción es proporcional a las dosis aplicadas.
•
Actúa sobre crudos limpios o en presencia de emulsiones.
•
No tiene carga iónica.
•
No tiene efecto indeseable en la formación.
•
Es soluble en petróleo y no se pierde con el agua de formación.
•
No tiene efectos secundarios con relación a los taponamientos, depósitos
orgánicos o inorgánicos, ni es corrosivo.
•
No interfiere con los procesos de refinación.
•
Reduce la viscosidad y ayuda a deshidratar con mayor facilidad el crudo.
49
PROPIEDADES FÍSICAS DEL REDUCTOR DE VISCOSIDAD 7221-S
Color: Ámbar rojizo
Olor: Característico
Gravedad específica: 0,86 - 0,91 @ 60 ° F
pH al 5 % alcohol/agua: 10,1 – 11,1
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Punto de inflamación: Mínimo 104 ºF
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La dosis del producto varía según la reducción de viscosidad deseada, la
gravedad del crudo y la cantidad de emulsión presente. Dosificaciones de 500 - 5000
ppm pueden reducir la viscosidad del crudo hasta 50 %. Las dosis más indicadas deben
ser buscadas en los programas de investigación que completen la información deseada.
DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO 7221-S
LIPESA 7221-S es un producto formulado para reducir la viscosidad del crudos
pesados y extrapesados en forma permanente. La aplicación comercial del producto
radica en la posibilidad de mejorar la reología y facilitar la producción del crudo, desde
la formación o a nivel de superficie, manteniendo la reducción de viscosidad hasta el
producto final obtenido en los procesos de deshidratación.
Se alimenta según la aplicación, para su uso en formación se recomienda
desplazarlo por forzamiento, formación adentro y una penetración de 3 - 10 pies
radiales. Puede ser también inyectado con los sistemas de distribución diluyente bien
sea en la boca del pozo o a diferentes niveles dentro de la completación.
50
Desplazamiento por inyección en la cubierta y cualquier otro método que lleve el
producto en el sitio deseado de aplicación.
Este reductor se despacha en tambores de 55 galones, en contenedores de 550
galones y a granel. Se recomienda no almacenarlo por más de un año. Almacenar en
lugar fresco y ventilado.
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Por otra parte en su manejo y seguridad es inflamable y debe ser manejado
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como un solvente. Evitar el contacto con la piel y los ojos. No lo ingiera. En caso de
contacto con piel y ojos, lavar las partes afectadas con abundante agua. En caso de
irritación de los ojos, acudir inmediatamente al médico. Evite inhalar sus vapores de
manera repetida o prolongada.
2.4.6.3.-REDUCTOR DE VISCOSIDAD LIPESA 7224
L-7224 es un producto patentado y formulado para disminuir la viscosidad del
crudo pesado y extrapesado en forma permanente. La aplicación comercial del producto
radica en la posibilidad de facilitar la producción de crudo pesado desde la formación
manteniendo la reducción de la viscosidad y controla eficientemente la formación de
espuma en crudos de producción.
PROPIEDADES DEL PRODUCTO 7224
•
Reduce la viscosidad de la fase crudo, de manera permanente, en crudos
pesados y extrapesados.
•
La reducción de viscosidad es proporcional a la dosis aplicada.
•
Actúa sobre crudos limpios o en presencia de emulsiones y de espuma.
51
•
No tiene carga iónica.
•
No tiene efecto indeseable en la formación.
•
Es soluble en petróleo y no se pierde con el agua de formación.
•
No tiene efectos secundarios con relación a los taponamientos, depósitos
orgánicos o inorgánicos, ni es corrosivo.
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•
No interfiere con los procesos de refinación.
•
Reduce la viscosidad y controla eficientemente la formación de espuma en
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crudos de producción
PROPIEDADES FÍSICAS DEL REDUCTOR DE VISCOSIDAD 7224
Color: Ámbar
Olor: Característico
Gravedad específica: 0,825 – 0,855 a 15,5ºC
Solubilidad: 100 % en solventes orgánicos
Punto de inflamación: Mínimo 40ºC (CC) x (CA)
La dosis del producto varía según la reducción de viscosidad deseada, la
gravedad del crudo, la cantidad de emulsión y espuma presente. Dosificaciones de 200
- 2000 ppm pueden reducir la viscosidad del crudo hasta 50 %. Las dosis más indicadas
deben ser buscadas en las pruebas de laboratorio, para llegar a su nivel final en la
optimización de campo.
52
DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO 7224
LIPESA 7224 es un producto formulado para reducir la viscosidad del crudos
pesados y extrapesados en forma permanente. La aplicación comercial del producto
radica en la posibilidad de mejorar la reología y facilitar la producción del crudo, desde
la formación o a nivel de superficie, manteniendo la reducción de viscosidad hasta el
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producto final obtenido en los procesos de deshidratación. LIPESA 7224 no sólo reduce
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la viscosidad de la fase hidrocarburo sino que, además, favorece la ruptura de la
emulsión que pueda estar presente ayudando así a optimizar el consumo de químicos
demulsificantes; también favorece la ruptura de la espuma que pueda estar presente,
ayudando así a optimizar el consumo de químicos antiespumantes. Esta triple marcada
acción reduce las presiones de operación y en consecuencia, optimiza el proceso de
extracción del crudo.
Se alimenta según la aplicación, para su uso en formación se recomienda
desplazarlo por forzamiento, formación adentro y una penetración de 3 - 10 pies
radiales. Puede ser también inyectado con los sistemas de distribución diluyente bien
sea en la boca del pozo o a diferentes niveles dentro de la completación,
desplazamiento por inyección en la cubierta y cualquier otro método que lleve el
producto en el sitio deseado de aplicación.
2.4.6.4.-REDUCTOR DE VISCOSIDAD LIPESA 7225
L-7225 es un producto patentado y formulado para disminuir la viscosidad
del crudo pesado y extrapesado en forma permanente. La aplicación comercial del
producto radica en la posibilidad de facilitar la producción de crudo pesado desde la
53
formación manteniendo la reducción de viscosidad y controla eficientemente la
cristalización de parafinas presentes en crudos de producción.
PROPIEDADES DEL PRODUCTO L7225
•
Reduce la viscosidad de crudos pesados.
•
La reducción es proporcional a la dosis aplicada.
•
Actúa sobre los crudos limpios o en presencia de emulsiones.
•
La reducción sobre los crudos es permanente.
•
No tiene carga iónica.
•
No tiene efecto indeseable en la formación.
•
Es soluble en petróleo y no se pierde con el agua de formación.
•
No tiene efectos secundarios con relación a los taponamientos, depósitos
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orgánicos o inorgánicos, ni es corrosivo.
•
No interfiere con los procesos de refinación.
•
Reduce la viscosidad y controla eficientemente la cristalización de parafinas
presentes en crudos de producción.
PROPIEDADES FÍSICAS DEL REDUCTOR DE VISCOSIDAD 7225
Color: Ámbar
Olor: Característico
Gravedad específica: A 15,55ºC: 0,825 - 0,855
Solubilidad en agua (%PESO): Insoluble
Punto de ebullición: 760 mmHg
54
La dosis del producto varía según la aplicación, varia según la reducción de
viscosidad deseada, la gravedad del crudo y la cantidad de emulsión presente. Su
dosificación va desde 500 – 5000 ppm puede reducir la viscosidad del crudo pesado de
hasta 50%. La dosis más indicada debe ser buscada en los programas de investigación
que complementen la información deseada.
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DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO LIPESA 7225
LIPESA 7225 es un producto formulado para reducir la viscosidad del crudo
pesado y extrapesado en forma permanente, además de inhibir la cristalización de
parafinas presentes.
LIPESA 7225 se alimenta según la aplicación para su uso en formación, y se
recomienda alimentarlo por forzamiento, formación adentro de 3 – 10 pies radiales.
Puede ser también inyectado con los sistemas de diluyente en la boca del pozo.
Desplazamiento por inyección en la cubierta y cualquier otro método que lleve el
producto en el sitio deseado de aplicación.
Este reductor se despacha en tambores de 55 galones, en contenedores de 550
galones y a granel. Se recomienda no almacenarlo por más de un año. Almacenar en
lugar fresco y ventilado.
En cuanto a su manejo y seguridad, el reductor LIPESA 7225 es inflamable y
debe ser manejado como un solvente. Evitar el contacto con la piel y los ojos. No debe
ser ingerido. En caso de contacto con la piel, lavar las partes afectadas con abundante
agua. Evitar inhalar sus vapores de manera repetida o prolongada.
55
2.4.7.-AMINAS DE LOS PRODUCTO REDUCTORES DE VISCOSIDAD L7220,
L7221-S, L7224 y L7225
Las aminas útiles para hacer los complejos del producto son aminas orgánicas,
preferiblemente aminas primarias. El termino “amina” se utiliza para referirse tanto a las
monoaminas como a las poliaminas. Es preferible usar aminas solubles en el crudo
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para preparar los complejos del producto.
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De manera global, las aminas que se prefieren son las monoaminas primarias
alifáticas la cuales poseen la siguiente formula general:
R-NH2
Especialmente
se
prefieren
aminas
primarias
alifáticas
saturadas
u
oleofinicamente insaturadas tales como n-octilamina, 2 etilexilamina, t-octilamina, ndecilamina, amina primaria alquil terciaria C4-C40 (simple o alguna combinación de
ellas),
tridecilamina,
dodecilamina,
palmitoleylamina,
oleylamina,
linoleylamina,
eicosenilamina y polietiramina; y polialkilaminas tales como poli-isobutileno-amina.
Comercialmente disponibles mezclas de aminas alifáticas primarias en el rango de C12C18 que incluyen ARMEEN O y ARMEEN OD (Akzo Nobel; Stratford, Conn).
Es preferible utilizar aminas alifáticas solubles en petróleo en la cual el grupo
alifático es un grupo alifático terciario, más preferible aun un grupo alquil terciario.
Comercialmente disponible mezclas de aminas apropiadas de este tipo que incluyen
aminas PRIMENE TOA, PRIMENE BC-9, PRIMENE 81-R y PRIMENE JM-T (Rohm and
Haas Company; Philadelphia, Pa).
También provechosas son las aminas secundarias (C8-C40) alifáticas saturadas o
substancialmente saturadas, tales como dietanolamina, morfonila, di-isoamilamina, di-n56
octilamina, di(2-etilhexil)amina, di(ciclohexil)amina, di-(t-octil)amina, di-n-nonilamina,
dilaurilamina,
di-hexadecilamina,
di-octadecilamina
y
di-oleilamina.
Una
amina
secundaria comercialmente disponible es la alquilamina de cadena larga conocida como
AMBERLITE LA-2 (Rohm and Haas Company; Philadelphia, Pa).
También deseables son las monoaminas terciarias ejemplificadas por la ciclohexil
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dimetil amina, trietanolamina, piridina y trioctilamina..
DERECH
Unas muestras poco representativas de poliaminas reaccionantes las cuales
podrían ser empleadas en este producto incluyen alcanos de cadena lineal o ramificada
contenedores de dos o más grupos amino donde al menos uno de ellos es un grupo
amino primario.
Otras poliaminas útiles incluyen polioxialquileno poliaminas tales como la
polioxialquileno diamina y la polioxialquileno triamina, la cual podría tener varios
números promedios de peso molecular, típicamente en el rango de 200 a 4000. Las
polioxioalquileno poliaminas se encuentran comercialmente disponible y podrían ser
obtenidas por ejemplo de Huntsman Chemical Company, Inc. (Corroe, Texas) bajo la
marca registrada de JEFFAMINE (JEFFAMINE D-230, JEFFAMINE D-400, JEFFAMINE
D-1000, JEFFAMINE D-2000, JEFFAMINE T-403).
Otro grupo de polioxialquileno poliaminas son aquellos que son representados
por la formula:
R-C(O)-C(R)H-CH2-C(O)-R
Donde en R es igual a NH-(alquileno-O)nalquileno-NH2 y n igual a 2 o 3. Los
grupos alquilenos pueden ser los mismos o diferentes y son grupos de cadenas lineales
o ramificadas contenedores de 2 a 8 átomos de carbono cada uno, preferiblemente de 2
57
a 4 átomos de carbono cada uno. Estos compuestos son creados por la reacción de 3 a
3,5 moles de ácido carboxílico reaccionante tales como ácido maleico, ácido furmarico,
sus anhídridos o dialquil eter C1-4 con una polioxialquileno diamina de la fórmula H2N(alquileno-O)n alquileno-NH2.
La alquileno poliamina reaccionante la cual es de utilidad en este producto
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incluye poliaminas la cuales son lineales, ramificadas, cíclicas o una combinación de
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ellas donde cada grupo alquileno contiene de 1 a 10 átomos de carbono. En esta clase
de aminas son los etilenos poliaminas las cuales pueden ser representadas por la
formula:
H2N(CH2CH2NH)nH
Donde N es un número entero del uno al diez.
Los etilenos poliaminas preferidas son poliaminas que contienen de 2 a 10
átomos de nitrógeno por molécula o una mezcla de poliaminas que contienen un
promedio de 2 a 10 átomos de nitrógeno por molécula. Estos compuestos incluyen pero
no limita a: etilenodiamina, dietileno triamina, trietileno tetramina, tetraetileno pentamina,
pentaetileno hexamina, hexaetileno heptamina, heptaetileno octamina, octaetileno
nonamina, nonaetileno decamina y combinaciones de ellas.
Con respecto a las propileno poliaminas tales como propileno diamina,
dipropileno triamina, tripropileno tetramina, tetrapropileno pentamina y pentapropileno
hexamina son también aminas reaccionantes apropiadas. Particularmente se prefirió
poliaminas poliaminas o mezclas de poliaminas que poseen un promedio de 3 a7
átomos de nitrógeno en combinación con ditileno triamina o mezcla de etileno
58
poliaminas cuyas propiedades físico-químicas se aproximan a la de la dietileno triamina.
En la selección de la poliamina apropiada se debe tomar en consideración
su
solubilidad en el crudos.
Las mezclas de etileno poliamonas comercialmente disponibles generalmente
contienen menor cantidad de especies ramificadas y especies ciclicas tales como N-
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amino-etil peperazina, N,N’-bis(aminoetil)piperazina, N,N’-bis(piperazinil)etano como
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componentes. Las mezclas comerciales preferidas tienen una composición total
aproximada que cae en el rango correspondiente desde la dietileno triamina ala
pentaetileno
examina,
las
mezcla
que
generalmente
corresponden
en
total
compaginación a la tetraetileno pentamina son las mas preferidas. Varias mezclas de
polietileno poliaminas, accesibles y de bajos costos estan disponibles bajo varias
marcas registradas tale como POLYAMINE H, POLYAMINE 400, DOW POLYAMINEE100 y DOW S-1107 (Dow Chemicals,; Midland, Match.).
Una de las clases preferidas de aminas utilizadas en este producto son las
aminas primarias alquil terciarias (figura Nº 2) de formula:
Figura Nº 4: Amina primaria alquil terciario.
Fuente: Manual de PDVSA (2001)
59
En donde R1, R2 y R3 son cada una independientemente seleccionada de: (C1C37) alquil; sustituido por (C1-C37)alquil; (C1-C37) alquenil; y sustituido por (C1C37)alquenil. El termino (C1-C37) significa una cadena lineal o ramificada del grupo alquil
o alquenil la cual posee de 1 a 37 átomos de carbono por grupo.
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Muestras apropiados de (C1-C37) alquil incluyo pero no limita a: metil, etil, n-
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propil, isopropil, nbutil, isobutil, t-butil, n-pentil, isopentil, n-hexil, 2-etilhexil, octaldecil,
isodecil, undecil, dodecil, tridecil, tetradecil, pentadecil, hexadecil, heptadecil, octadecil,
nonadecil, cosil y eicosil.
Muestras apropiados de (C1-C37) alquenil incluyen pero no limita : etenil, npropenil, 1-butenil, cis-2-butenil, isobutileno, trns-2butenil, 2,3-dimetil-2-butenil, 3-metil1-butenil, 2-metil-2-buteno, 1-pentenil, cis-2-pentenil, trans-2-pentenil, 1-hexenil, 1heptenil, 1-octenil, 1-nonenil y 1-decenil.
Muestras apropiados de (C1-C37) alquenil y alquil sustituido incluye pero no limita
a los grupos alquenil y alquil ya mencionados con: hydroxido; halidos tales como
fluorino, clorito o bromino; ciano; alkoxy; haloalquil; carbalcoxido, carboxido; amino;
derivados de alquilaminos y parecidos; y los grupos nitro.
Estas aminas primarias alquil terciarias podrían ser utilizadas como una amina
simple o como combinación de aminas y que incluyen pero no limitan a: 1,1,3,3tetrametilbutilamina (PRIMENE TOA); una mezcla isométrica de aminas primarias alquil
terciaria de C16 a C22(PRIMENE JM-T); una mezcla isométrica de aminas primarias
alquil terciaria de C8 a C10(PRIMENE BC-9); mezcla isométrica de aminas primarias
60
alquil terciaria de C12 a C14(PRIMENE 81-R); o mezcla de ellas. El mas preferido para
usarse es PRIMENE BC-9.
2.4.8.-AGENTES QUELANTES DE LOS PRODUCTO REDUCTORES DE
VISCOSIDAD L7220, L7221-S, L7224 y L7225
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Un quelante o agente quelante es un compuesto el cual contiene dos o más
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átomos donantes de electrones que pueden formar enlaces coordinados con un simple
átomo de metal. Un compuesto quelante podría ser una molécula neutral o un ión
complejo asociado con dirección opuesta al ión. Los agentes quilates podrían ser
orgánico o inorgánicos, aromáticos o alifáticos, lineales o cíclicos, alifáticos lineales o
ramificados. Para propósitos de la invención de este producto, aquello agentes
quelantes que pueden formar complejos solubles en el petróleo con dichas aminas son
los preferidos.
Algunas de las clases preferidas de agentes quelantes útiles en el producto
incluye: ácidos orgánicos tales como ácido acético, ácido acrílico y ácido láurico; ácidos
aminocarboxílicos
tales
como
hydroxietiletilenodiaminotetracético,
ácido
ácido
etilenodiaminotetraacético,
nitrilotriacético,
ácido
N-dihidroxietilglicina
y
etilenobishidroxifeniglicina; ácidos fosforitos tales como ácido fosfórico, ácido metileno
fosfórico y ácido hidroxietilidenofosfórico; polifosfatos como tripolifosfato de sodio y
ácido hexametafosfórico; 1,3 dicetonas tales como acetilacetona, trifluoroacetilcetona y
ternoiltrifluorocetona; fenoles tales como salicilaldehido, disulfuropirocatenol y acido
cromotrópico; aminofenoles tales como oxna, 8-hidroxiquinolina y ácido oxino-sulfunico;
oxímas tales como dimetilglioxima y salicylaldoxima; compuestos sulfúricos tales como
61
ácido tioglicolico, ácido dietil ditiofosfórico; compuestos macrociclicos como dibenzo[18]-vertice-6, hexametil-[14]-4, 11-dienoN4 y (2.2.2-criptato);
ácidos policarboxilicos
como ácido cítrico y ácido poli-vinilbenziliminodiacético.; oligómeros de ácido acrilico
completamente
insaturado;
otros
compuestos
polimétricos
tales
como
polimetacriloilacetona; y sales de compuestos. Se prefiere usar acido acético, ácido
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tetraacético etilinodiamina, acido nitriloacético y sus sales, siendo la más preferida las
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sales del ácido tetraacético etilinodiamina.
2.5.-XILENO (Solvente)
Para wikipedia.org/wiki/Xileno, el Xileno es el nombre de los dimetilbencenos.
Según la posición relativa de los grupos metilo en el anillo de benceno. Se diferencia
entre orto-, meta-, y para- xileno (o con sus nombres sistemáticos 1,2-; 1,3-; y 1,4dimetilbenceno. Se trata de líquidos incoloros e inflamables con un característico olor
parecido al tolueno.
Figura # 5: Posición relativa de los grupos metilo en el anillo de benceno,
orto-, meta-, y para- xileno.
Fuente: Wilkipedia.org/wiki/xileno
62
Prosiguiendo con la misma fuente, esta plantea que los xilenos se encuentran en
el los gases de coque, en los gases obtenidos en la destilación seca de la madera (de
allí su nombre: xilon significa madera en griego) y en algunos petróleos. Los xilenos son
buenos disolventes y se usan como tales. Además forman parte de muchas
formulaciones de combustibles de gasolina donde destacan por su elevado índice
octano.
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Según la Agencia para
sustancias Toxicas y Registro de enfermedades.
(ATSDR). Atlanta, GA: Departamento de Salud y Servicios Humanos, Servicio de salud
Pública, EE.UU 2005, es un líquido incoloro, de aroma dulce que se inflama fácilmente.
Ocurre en forma natural en petróleo y en alquitrán, y se forma durante incendios
forestales. Usted puede oler xileno a niveles de 0.08-3.7 partes de xileno por millón de
partes de aire (ppm) y puede empezar a sentir su sabor en el agua a niveles de 0.53-1.8
ppm. El xileno se usa como solvente y en la imprenta y en la industria de goma y de
cuero. También se usa como agente para limpiar, para diluir pinturas, y en pinturas y
barnices. Ocurre en pequeñas cantidades en combustible para aviones y en gasolina.
2.6.-FLUIDOS
El fluido es una sustancia que sede forma continuamente cuando se somete a un
esfuerzo cortante, sin importar que tan pequeño sea este esfuerzo cortante el cual es la
componente de fuerzas tangentes a una superficie y esta fuerza dividida por el área de
la superficie es el esfuerzo cortante promedio de superficie.
Los fluidos se clasifican en forma general de acuerdo con la relación entre el
esfuerzo de corte aplicado y la relación de deformación: Según el Manual de PDVSA
(2001).
63
Según el manual de PDVSA (2001) los fluidos se clasifican en forma general de
acuerdo con la relación entre el esfuerzo de corte aplicado y la relación de deformación,
ejemplo:
Se considera un elemento de fluido entre las placas paralelas finitas, en la cual la
placa superior, se mueve a velocidad constante bajo la influencia de una fuerza
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aplicada constante, dFx. El esfuerzo de corte tyx aplicado al elemento de fluido esta
dado por:
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Tyx= lim dAy
Y 0
dFx = dFx
dAy dAy
Donde dAy es el área del elemento de fluido en contacto con la placa. Según el
manual de PDVSA (200, p, 18) durante el intervalo de tiempo dt, el elemento de fluido
se deforma de la posición MNOP a la posición M'NOP'. La relación de deformación del
fluido está dada por:
Relación de deformación = limdt-->0 dα = dα
t--->0
dt
dt
Figura Nº 6. Deformación de un elemento de fluido
Fuente: Manual de PDVSA (2001)
64
Para calcular el esfuerzo de corte τyx, es deseable expresar dα/dt en términos de
cantidades medibles fácilmente. Esto puede hacerse sin dificultades. La distancia dl
entre los puntos M y M' es:
dl = du x dt
O de manera alternativa para ángulos pequeños:
dl =dy x dα
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DERECH
Igualando estas dos expresiones para dl se obtiene:
dα =du
dt
dy
Tomando el límite de ambos lados de la igualdad, se obtiene:
dα = du
dt
dy
Por lo tanto el elemento de fluido de la figura Nº 6 cuando se somete a un
esfuerzo de corte, experimenta una relación de deformación (relación de corte) dada
por du/dy. Los fluidos en que los esfuerzos de corte son directamente proporcionales a
la tasa de deformación, son fluidos Newtonianos. El término No-Newtoniano se utiliza
para clasificar todos los fluidos en los cuales el esfuerzo de corte no es directamente
proporcional a la relación de corte.
2.6.1.-TIPOS DE FLUIDOS
Para Hasen (2000, p. 38)los fluidos se clasifican como newtonianos o no
newtonianos y consiste en:
65
2.6.1.1.-Fluidos newtonianos
Es el tipo más simple de fluidos, se llama así en honor a Isaac Newton, que fue
el primero en formular esta ley de fricción de los fluidos.
En estos fluidos el esfuerzo cortante es deformación fluidos como el aire, el
agua, la gasolina, son básicamente newtonianos, pero algunos aceites lubricantes y
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ciertas suspensiones no pueden clasificarse como tal.
DERECH
Otros autores como Roberson (2001, p.17) expresa que un fluido newtoniano es
aquel donde existe una línea entre la magnitud del esfuerzo de corte aplicado y la
rápidez de la deformación resultante. Su viscosidad dinámica depende de la presión y la
temperatura pero no del gradiente de la velocidad.
El mismo autor explica que un fluido newtoniano es un fluido con viscosidad
donde las tensiones tangenciales de razonamiento son directamente proporcionales al
Esfuerzo de Corte
gradiente de velocidades.
Tasa de Corte
Figura. N° 7. Fluido Newtoniano
Fuente: Manual de PDVSA (2001)
66
Los fluidos más comunes tales como el agua, el aire y la gasolina son
Newtonianos en condiciones normales.
Se considera la deformación de dos fluidos Newtonianos diferentes, digamos
glicerina y agua, se puede deformar a diferentes proporciones ante la acción del mismo
esfuerzo de corte aplicado. La glicerina presenta una resistencia mucho mayor a la
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deformación que el agua y por ello se puede decir que es mucho más viscosa. La
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constante de proporcionalidad es la viscosidad absoluta (dinámica), indicada con la letra
griega µ. Así, en términos de las coordenadas de la figura N° 7, la ley de viscosidad de
Newton está dada para un flujo unidimensional por:
τYx = µ x (du/dy)
En el sistema métrico, la unidad básica de viscosidad se denomina poise (poise
= g/cm ∗ sg), y la densidad g/cc.
En la mecánica de fluidos a menudo surge la relación entre la viscosidad
absoluta y la densidad. Esta relación recibe el nombre de viscosidad cinemática y se
representa mediante el símbolo ν. Las dimensiones de ν son [L2 /t]. La unidad para ν es
un stoke (stoke = cm2/s).
2.6.1.2.-Fluidos no-newtonianos
Según Roberson (2000, p. 27) un fluido no newtoniano es aquel cuya viscosidad
varia con el gradiente de tensión que se le aplica. O sea no tienen un valor de
viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano.
67
Estos fluidos se pueden caracterizar mejor mediante otras propiedades
geológicas, las cuales tienen que ver con la relación entre el esfuerzo y los tensores
bajo diferentes condiciones de flujo, tales como condiciones de esfuerzo cortante
oscilante. El término no newtoniano se utiliza para clasificar todos los fluidos donde el
esfuerzo de corte no es directamente proporcional a la rápidez de deformación.
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Los fluidos no newtonianos se clasifican en función de su comportamiento con el
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tiempo y del comportamiento independiente del tiempo.
•
Comportamiento en función del tiempo: Tixotrópico , Reopéctico.
•
Comportamiento independiente del tiempo: Plástico, Pseudoplástico, Dilatante.
La mayor parte de los fluidos no newtonianos poseen viscosidad aparente que
son relativamente altas comparadas con la viscosidad del agua. Los fluidos en los
cuales la viscosidad aparente disminuye con el aumento de la relación de deformación
(n < 1) se llaman seudoplásticos. Casi todos los fluidos no Newtonianos entran en este
grupo.
2.7.-REOLOGÍA
Es el comportamiento de los fluidos sometidos a diferentes tipos de esfuerzos.
Para tales estudios, se usan equipos llamados Reómetros; que permiten a través de
mediciones gráficas la relación entre el esfuerzo y el cizallamiento, o velocidad de
deformación, los cuales se denominan τ y D.
Si existe una relación lineal entre τ y D el fluido es Newtoniano; es el caso de la
mayoría de los fluidos simples, pero no de las emulsiones o suspensiones, las cuales
presentan a menudo un comportamiento pseudoplástico.
68
2.8-GRAVEDAD ºAPI
Según Vila (2000, p .27) la gravedad API, es la escala utilizada por el Instituto
Americano Del Petróleo para expresar la gravedad específica de los aceites, en esta
escala, cuanto más ligero es un petróleo, mayor es su gravedad API y cuanto más
pesado sea el petróleo, menor será su gravedad API.
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CH
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TIPO DE CRUDO
GRAVEDAD
Condensado
> 41.9
Liviano
de 30 hasta 41.9
Mediano
22,0 hasta 29,9
Pesado
10,0 hasta 21,9
Extrapesado
< 9,9
Bitumen
promedio 8,2
Tabla Nº 1. Clasificación de los crudos según su gravedad ºAPI
Fuente: Manual de PDVSA (2001)
Según el manual de PDVSA (2001) a medida que los crudos son más densos y
pesados también es más viscoso, factor determínate para la producción, transporte de
petróleo, mientras más viscoso el petróleo más energía se necesitará para moverlo y su
transporte será más costoso.
69
La viscosidad del petróleo depende de la temperatura, se puede disminuir
mediante calentamiento, así como por procesos llamados reductores de viscosidad. La
figura Nº 8 muestra un diagrama comparativo de las escalas de densidad, viscosidad y
gravedad API de crudos venezolanos, su clasificación y algunos ejemplos de petróleos
típicos del país.
S
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DERECH
Figura N° 8. Características de crudos de Venezuela.
Fuente: Manual de PDVSA (2001)
2.9.-EMULSIÓN
Para Hansen (2000, p. 67) Una emulsión es una mezcla de dos líquidos
inmiscibles, es decir, líquidos que no se mezclan bajo condiciones normales, donde uno
de los líquidos están dispersos en el otro en forma de pequeñas gotas.
2.9.1.-FASES DE UNA EMULSIÓN
En una emulsión, el líquido que aparece en pequeñas gotas se conoce como la
fase dispersa o interna. El líquido que rodea las gotas se llama fase continua o externa.
70
En una emulsión de petróleo y agua, la fase dispersa puede ser cualquiera de los dos
(agua o petróleo), según las características del agente emulsionante, aunque en la
mayoría de los casos en el petróleo, el agua se forma en pequeñas gotas.
Desde un pequeño indicio de agua, las emulsiones pueden contener hasta un
80% o más. Pueden ser muy estables o inestables, lo cual depende de varios factores
S
ADO
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S
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tales como las propiedades de los líquidos, el porcentaje de cada uno, la clase y
DERECH
cantidad de agentes emulsionantes.
2.9.2.-TIPOS DE EMULSIÓN
Las emulsiones de petróleo y agua pueden encontrarse en cuatro formas
diferentes.
•
Agua en petróleo: Este tipo de emulsión comprende aproximadamente el
99% de las emulsiones presentes en la Industria Petrolera. El contenido de agua puede
variar entre cero y ochenta porciento (0% y 80%) pero generalmente se encuentra entre
diez y treinta y cinco porciento (10% y 35%).
•
Petróleo en agua: Este tipo de emulsión consiste en glóbulos de petróleo
dispersos en una fase continua de agua. Este tipo ocurre en aproximadamente el 1% de
las emulsiones producidas en la Industria del Petróleo.
71
Gotas de agua dispersas en el
petróleo
Gotas de petróleo dispersas en el
agua
S
ADO
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Gotas de petróleo dispersas en agua
que a su vez están dispersas en
petróleo
Gotas de agua dispersas en petróleo
que a su vez están dispersas en agua
w/o/w
Figura # 9: Tipos de emulsiones
Fuente: Briceño y Mejía.
•
Petróleo en Agua en Petróleo: Este tipo de emulsión raramente es
encontrado en la producción de petróleo. En las áreas donde se encuentra este tipo de
emulsión, el petróleo es de alta viscosidad y gravedad específica o el agua es
relativamente blanda y fresca.
La forma de este tipo de emulsión es hasta cierto sentido muy compleja. Los
glóbulos de petróleo están dispersos en glóbulos más grandes de agua, los cuales, a su
vez, están dispersos en una fase continua de petróleo.
72
•
Agua en Petróleo en Agua: Este tipo de emulsión no ha sido encontrado
en la producción de petróleo, aunque experimentalmente puede prepararse. En
estructura es exactamente el recurso del tipo petróleo - agua - petróleo.
2.9.3.-CONDICIONES PARA LA FORMACIÓN DE UNA EMULSIÓN
S
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Las condiciones que favorecen la formación de las emulsiones son:
•
CH
ERE
Contacto
de dos líquidos inmiscibles.
D
•
Efecto de turbulencia o agitación.
•
Existencia de agentes emulsionantes.
2.9.4.-AGENTES SURFACTANTES O EMULSIONANTES
Son los agentes que le dan estabilidad a una emulsión, los cuales son solubles
en agua y aceite, denominados sustancias anfifila por poseer doble afinidad o dualidad
polar, dividiéndose la molécula de un anfifilo en:
Un grupo polar puede contener: oxígeno (O), azufre (S), fósforo (P) o
nitrógeno (N), que se encuentran en grupos como alcohol, fosfato, aminos, sulfatos,
ácidos, etc.
Un grupo apolar que son hidrocarburos de tipo aquil o aquilbenceno que
pueden contener átomos de halógenos u oxígenos. La parte polar posee afinidad por
los solventes polares en particular el agua y se denomina comúnmente la parte
hidrofílica o hidrófila. Por el contrario el grupo apolar se llama la parte hidrófoba o
hidrofóbica, o bien lipofilica.
73
De hecho por su doble afinidad, la molécula de anfifilo "no se siente bien" en el
sino en un solvente, sea este polar o apola, puesto que existirá siempre una interacción
que no será satisfecha. Por esto las moléculas de anfifilo muestran una fuerte tendencia
a migrar a las interfases, de tal forma que su grupo polar se encuentre dentro del agua y
su grupo apolar se encuentre orientado hacia un solvente orgánico o en la superficie.
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2.9.5.-ESTABILIDAD DE UNA EMULSIÓN
La estabilidad de una emulsión depende del agente emulsionante. Al someter
una mezcla de agua y aceite a un cizallamiento una se dispersa en la otra, pero bastará
con dejarla en reposo para que estas se separen por la diferencia de densidad de las
dos fases lo que produce una segregación gravitacional, en la cual las gotas de la fase
dispersa se desplazan, se juntan y luego coalescen. No así en presencia de un agente
emulsionante donde las gotas pueden acercarse pero no coalescen, bien sea por
repulsión entre ellas o porque exista una barrera esférica o película interfacial que no
permite el contacto.
Prácticamente todos los crudos contienen sustancias con propiedades
emulsionantes (Surfactantes) como asfálteno, resinas, ácidos naftéticos y otros.
La edad de la emulsión es un factor importante en su estabilidad, a medida que
la interfase envejece la absorción de la sustancia sulfactante se compleja y la rigidez de
la película interfacial aumenta, hasta lograr un calor estable, por lo cual mientras más
gruesa es la emulsión, más estable es.
74
2.9.6.-FACTORES
QUE
INFLUYEN
EN
LA
ESTABILIDAD
DE
LAS
EMULSIONES
Existen varios factores que contribuyen a mantener la estabilidad de la misma,
entre las cuales se mencionan los siguientes:
•
Tipos de crudos:
S
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S
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Los petróleos de base naftécnica o asfáltica se emulsionarán con mayor rápidez
DERECH
y permanencia que los de base parafínica. Esto se debe a que el asfalto y el betumen
que se encuentran en los crudos de base naftécnica actúan como excelentes agentes
emulsionantes. La validez de lo antes dicho puede verse claramente, si comparamos lo
extenso que es este problema en los campos que producen este tipo de petróleo.
•
Viscosidad del Petróleo:
Se define por viscosidad de un líquido, a la resistencia que presente cuando fluye
a través de un conducto. Mientras mayor sea dicha resistencia a fluir, mayor será su
viscosidad y recíprocamente, el fluido fluirá fácilmente cuando su viscosidad sea baja.
Un petróleo con una viscosidad alta, es decir, que fluye lentamente,
mantendrá en suspensión gotas 'muchos más grandes que otras de viscosidad baja, un
ejemplo común de esto se obtiene al observar la velocidad lenta con la que las burbujas
de aire ascienden en un jarabe (viscosidad alta), cuando es comparada con la que
tuvieran si lo hicieran en el agua (viscosidad baja).
Por mantener gotas más grandes y por ser más lenta la velocidad con que
precipitan, en petróleo con viscosidad alta requiere más tiempo para que las gotas de
agua puedan unirse y romper la emulsión. Por otra parte, el tiempo necesario para que
75
precipiten las gotas de agua es considerablemente mayor. Por lo tanto, entre más alto
sea la viscosidad más estable será la emulsión.
•
Contenido de Agua:
El contenido de agua de una emulsión tiene un efecto en su estabilidad, para una
cantidad dada petróleo y agua. Una emulsión estable puede formarse para una gran
S
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cantidad de volumen mezcla, pero la emulsión de máxima estabilidad ocurrirá a una
DERECH
relación dada de agua y petróleo, dependiendo del tipo de crudo. En operaciones
comunes, se ha notado que las emulsiones alcanzan su máxima estabilidad para un
contenido de agua en el orden de uno porciento (1 %), aunque se han encontrado
algunas muy estables en las que el contenido de agua es de hasta un setenta y cinco
porciento (75%).
•
Edad de una emulsión:
Si un crudo emulsionado es almacenado y no es tratado, una cierta cantidad de
agua precipitará por gravedad y otra parte se mantendrá emulsionada. Al menos que
una forma de tratamiento sea empleada para completar la ruptura total, habrá un
porcentaje pequeño de agua en el petróleo aunque se prolongue el tiempo de
sedimentación. Como señala anteriormente, este pequeño porcentaje de agua tiende a
estabilizar la emulsión. Esto explica él porque algunas emulsiones se hacen más
estables y más difíciles de tratar después que han envejecido, es decir, con el paso del
tiempo, una porción de agua precipitada y el porcentaje más pequeño que permanece
en el petróleo hace esa porción de la producción total mas difícil de tratar.
76
•
Temperatura:
La estabilidad de una emulsión depende de la temperatura ya que ésta controla
la viscosidad hasta cierta extensión. Por lo tanto, una emulsión será más estable a
menor temperatura, ya que así la viscosidad aumenta siendo mayor la resistencia al
movimiento de las gotas. Es por ello que se aplica calor en los sistemas de tratamiento.
•
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CH
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Tamaño
de las partículas:
D
El tamaño de las gotas en una emulsión afecta su estabilidad. Se ha encontrado
que cuando las gotas se acercan a un tamaño de 10 micrones (0,01 mm) en diámetro,
la emulsión se hace más estable.
•
Agentes Emulsificantes:
En un agente emulsificante es probablemente el factor determinante en la
estabilidad de las emulsiones. Sin un agente emulsificante, la formación de una
emulsión estable sería imposible. No hay duda de que existe una diferencia entre la
potencia de estos agentes emulsificantes para afectar la estabilidad de las emulsiones.
•
Residuo de carbón:
El efecto de los residuos de carbón en la estabilidad de las emulsiones es
comparable al de la viscosidad del petróleo, es decir, entre mayor sea el contenido de
residuos de carbón presentes en el petróleo, mayor será la estabilidad de una emulsión
y viceversa.
77
•
Campos eléctricos:
La estabilidad de una emulsión aumentará cuando las cargas eléctricas de las
partículas aumenten. Algunas emulsiones son estabilizadas completamente por la
atracción eléctrica.
•
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Exposición al aire:
DERECH
Se ha comprobado que las emulsiones se hacen más estables cuando están
expuestas al aire. Esto es debido a que el oxígeno en el aire va ha reaccionar con los
componentes en el crudo para formar un agente emulsionante. Esta acción ocurre muy
rápidamente y solo unos pocos segundos de exposición al aire, son necesarios para
estabilizar la emulsión.
2.10-ASFÁLTENOS
Para
S.A. CHANEN (2001, p. 390) los asfáltenos son cuantitativamente los
constituyentes mas importantes de los asfaltos ordinarios, son sustancias que se
precipitan a partir de una suspensión del asfalta en gran exceso.
En este mismo orden PDVSA (2001) plantea que los asfáltenos consisten en
hidrocarburos complejos de alto peso molecular formados por tres o más anillos
aromáticos que mantienen unidas pequeñas cadenas alifáticas. Ellos también contienen
componente aromáticos heterocíclicos que contienen sulfuro, oxígeno y nitrógeno.
Normalmente se cree que los asfáltenos forman una estructura pseudomicelar
estabilizada por resinas. (Figura Nº 10).
78
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Figura Nº 10: Estructura asfalténicas de los crudos venezolanos
Fuente: Manual de PDVSA (2001)
Los asfáltenos poseen pesos moleculares en el orden de 5.000 y 10.000,
contienen de 80 a 90% de metales y de 2 a 20% de sulfuro y nitrógeno.
Metales de transición tales como el níquel y el vanadio, también se encuentran
presente como complejos metálicos concentrados en los asfáltenos y en las resinas en
fracciones del petróleo.
Varios investigadores han propuesto un modelo estructural para los asfáltenos, el
cual los escribe como una pila de láminas o placas en vez de largas cadenas como la
de los polímeros convencionales. Trabajos mas recientes implican que bajo condiciones
de temperaturas y con el solvente apropiado, estas láminas pueden ser separadas de la
pila y ser retiradas de la solución individualmente.
Cabe decir que las altas viscosidades observadas en petróleos crudos se origina
en parte por las estructuras auto ensambladas tales como las resinas microcristalinas y
79
los asfáltenos. Como sea, en ciertos casos la primera causa de las altas viscosidades
se debe a los agregados asfalténicos en míscelas de forma agrupada.
2.11-RESINAS
OS
D
A
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EdeSla presencia de éstas.
R
ya que su comportamiento depende
mucho
S
O
H
C
DERE
Al hacer referencia de los asfáltenos se hace necesario considerar a las resinas,
Las resinas comprenden aquella fracción que se solubiliza cuando el petróleo o
bitumen se disuelve en un n-alcano, pero se absorbe en un material activo
superficialmente. Las resinas son oscuras, semisólidas, muy adhesivas, de peso
molecular alto y su composición depende del precipitante empleado. Son un producto
intermedio originado en la transformación del crudo en asfáltenos, proceso que ocurre
tanto por oxidación aérea como por tratamiento directo con oxígeno y azufre.
Las resinas proveen una transición entre las fracciones polares (asfáltenos) y las
no polares del petróleo, por lo tanto previenen la acumulación de agregados polares
que no pueden dispersarse en el crudo.
2.12.-PARAFINAS
Para Vila (2000, p. 60) la parafina (Wax) es un material sólido derivado. Los
llamados hidrocarburos normales límites o parafinas se forman cuando se sitúan los
átomos de C unos al lado de otros, correspondiendo a la formula: CNH2N+2. A partir del
petróleo según el número de átomo del carbono, que existan en la molécula, se debe
acotar: todas las parafinas que finalizan con la terminación “alcanos”.
80
Se observa que la parafina normal hasta el butano (C4) aparece en estado
gaseoso hasta a presión y temperatura normales, desde el pentano hasta el
hexadecano inclusive son líquidos y los hidrocarburos parafínicos superiores son
cuerpos sólidos en las mencionadas condiciones.
Según PDVSA (2001) En el aspecto estructural se ha comprobado que los
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asfáltenos se componen de fracciones de compuestos agregados de núcleos
DERECH
aromáticos condensados que existen en el crudo, sustituidos por grupos alifáticos y
nafténicos, los cuales poseen heteroátomos como N, S, O, que se encuentran
localizados en la estructura. Además se ha detectado la presencia de metales como el
V, Ni y Fe; estos se encuentran concentrados en estructuras de anillos grandes
denominados porfirinas, (figuras Nº 11 y 12) y particularmente, de los cuales el Vanadio
y el Níquel son los metales a extraer de los asfáltenos.
Figura Nº 11: Vanadil porfirina
Fuente: Manual de PDVSA (2001)
81
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Figura Nº 12: Níquel porfirina
Fuente: Manual de PDVSA (2001)
2.13.- CRUDO
El término petróleo crudo se refiere a los hidrocarburos líquidos no refinados. Su
gravedad alcanza hasta los cuarenta grados API y su color varía de amarillo a negro.
2.13.1.-CLASIFICACIÓN DE LOS CRUDOS
La clasificación de los crudos por rango de grados API que utiliza el ministerio de
Energía y minas de Venezuela es la siguiente:
•
Crudos Livianos: Son aquellos hidrocarburos líquidos que tienen una
gravedad comprendida en el rango de 30,0° API a 40,1° API (ambos inclusive).
•
Crudos Medianos: Son aquellos hidrocarburos líquidos que tienen una
gravedad comprendida en el rango de 22,0° API a 29,9° API (ambos inclusive).
82
•
Crudos Pesados: Son aquellos hidrocarburos líquidos que tienen una
gravedad comprendida en el rango de 10,1 ° API a 22,9° API.
•
Crudos Extrapesados: Son aquellos hidrocarburos líquidos que tienen
una gravedad menor o igual a 9,90 API Y una viscosidad mayor de 10.000 centipoises a
condiciones de yacimiento. Otra modalidad que se utiliza para clasificar los crudos es la
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"base" de la composición de cada crudo, pudiendo ser catalogados como de base
DERECH
parafínico, naftécnica y mixta o intermedia de acuerdo a la naturaleza de los
hidrocarburos que contienen:
•
Crudo de base Parafíníca: Contiene parafina o muy poco o ningún
material asfáltico. Son aptos para obtener gasolina de bajo octanaje. De ellos se
producen cera parafínica y aceites lubricantes de alta calidad.
•
Crudo de base Naftécníca: Contiene poco o ninguna parafina, pero
contienen material asfáltico en grandes proporciones, de estos se producen aceites
lubricantes.
•
Crudo de base Mixta o Intermedia: Contiene material tanto asfáltico
como parafínico. En su composición entran hidrocarburos parafínicos y naftécnica junto
con cierta proporción de hidrocarburos aromáticos.
3-SISTEMA DE VARIABLES
Variable: Reductores de Viscosidad
83
3.1-Definición conceptual:
Conceptualmente los reductores de viscosidad son una mezcla de aminas
suspendidas en una solución solvente, cuyas formulas son propiedad de reacción
tan efectiva, como un diluente (petróleo liviano)
S
ADO
V
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S
E
3.2-Definición operacional:
SR
O
H
C
E
R
DE
Productos usados para mejorar la producción del crudo, añadiendo capacidad
de fluidez a los mismos, actúa sobre las características del crudo (viscosidad,
gravedad API)
84
3.3-SISTEMA DE VARIABLES
Objetivo General: Evaluar el efecto de los reductores de viscosidad sobre las propiedades de flujo en crudos pesados de
occidente.
Técnicas de recolección de
Fases
Objetivo Específicos
Variables
Indicadores
datos
1.-Determinar
el
• Viscosidad
• Ensayos de laboratorio.
comportamiento de las
• Gravedad API
• Entrevista no estructurada.
del • Emulsión
variables del flujo antes y Variables
• Revisión de manuales de la
después de la aplicación comportamiento del • Asfáltenos.
empresa.
del producto reductor de flujo
• Parafinas
I
viscosidad a diferentes
dosis.
OS
D
A
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HOS RE
DEREC
2.-Cuantificar
la
longevidad (permanencia
en el tiempo) del efecto
de los aditivos reductores
de viscosidad en crudos
pesados.
• Grafico
Permanencia en el evaluativo
tiempo del efecto de -Viscosidad Vs Tiempo
los aditivos(prueba de
laboratorio)
• Ensayo de laboratorio.
3.-Seleccionar
el
reductor de viscosidad
que resulte más eficiente
sobre
los
crudos
pesados de occidentes
• Criterio
de •
Selección
de
un evaluación propuesto.
•
reductor que resulte
• Tabla de resultado.
mas eficiencia sobre
• Viscosidad Vs dosis.
crudos pesados.
• Viscosidad
Vs
Emulsión.
II
Cuadro de resultado.
Graficas
III
FUENTE: BRICEÑO (2007)
85
4-DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS
Crudo: Nombre que se le da a los hidrocarburos líquidos cuando no se les han
sometido a procesos de deshidratación. www.definiciones .com.
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Emulsión: Es la mezcla de dos líquidos inmiscibles, uno de los cuales se
encuentra
H el
disperso
en
EREC
D
otro,
en
forma
de
pequeñas
gotitas.
http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/ap/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/apfisquim-farm14/c21.2.html
Fluido: Es una sustancia que se deforma continuamente al ser sometida a un
esfuerzo cortante (esfuerzo tangencial) no importa cuan pequeño sea.
http://www.ilustrados.com/publicaciones/epzkzfvfzvqoguwgrw.php
Gravedad API: La Gravedad API es una escala arbitraria que expresa la
densidad relativa de los productos de petróleo. Manual de PDVSA
Gravedad Específica: La Gravedad Específica es la relación que existe entre el
peso del volumen dado de dicha sustancia y el peso del mismo volumen de agua;
ambas medidas a una misma temperatura de referencia. Manual de PDVSA
Pipeta: Cada pipeta sirve para medir un determinado volumen. Las de volumen
fijo miden solamente un único volumen. En las de volumen variable, se puede
86
seleccionar un volumen dentro de un rango de valores determinado. En éstas, no se
deben ajustar volúmenes superiores o inferiores a los que se recomiendan para cada
pipeta. www.definiciones .com.
PPM. (Partes por millón): Unidad del peso del soluto por un millón de unidades
S
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de peso de solución (Solución más solvente). Corresponde al porciento en peso.
DERECH
www.monografias.com
Viscosidad: La viscosidad es la resistencia interna que presenta un fluido debido
a la atracción molecular, y se mide como la relación del esfuerzo cortante por el
esfuerzo valorado. www.google.com
Viscosidad Absoluta: Es la fuerza tangencial en dinas necesarias para mover
una unidad de área de un plano a unidad de velocidad con respecto a otro plano fijo.
www.monografias.com
87
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DERECH
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA
87
CAPÍTULO III
OS
D
A
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E
S de investigación, el diseño, población,
En este capítulo se pormenoriza
elE
tipo
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S
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H
C
DERE
muestra, instrumento, técnica, tratamiento estadístico y el análisis de los datos.
3.1.-Tipo De Investigación:
Esta investigación por sus características se ubica dentro de los parámetros de
una investigación de tipo descriptivo, según lo expresado por
Tamayo y Tamayo
(2003, p.33), cuando plantean que la descriptiva comprende descripción, registro,
análisis e importancia de la naturaleza actual, composición o proceso de los fenómenos.
El enfoque se hace sobre las conclusiones dominantes o sobre una persona, grupo o
cosa, como se produce o funciona el presente. Este tipo de investigación trabaja sobre
las realidades de los hechos y su característica fundamental es la de presentar una
investigación correcta.
Por otra parte, atendiendo a los criterios de Bavaresco (2003), la investigación
es un estudio de Campo, en virtud de que los datos se recolectaran en el mismo sitio
donde el fenómeno ocurre.
88
Así mismo, la investigación según el marco en el cual tendrá lugar, se tipifica
como evaluativo, que según Sierra Bravo (2004) señala que las investigaciones
evaluativas tiene por objetivo apreciar y enjuiciar el diseño, ejecución, efectos y el grado
en que se alcanzan los objetivos en programas llevado a cabo en diversos campos,
con el fin de corregir las deficiencias que pudieran existir e introducir los ajustes
necesarios.
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3.2.-Diseño De La Investigación:
Según la inferencia de las investigadoras en el fenómeno que se analizará se
encuentra enmarcada en un diseño de campo y de laboratorio.
Según Tamayo y Tamayo (2003) entre las más completas de las clasificaciones
de las investigaciones realizadas con el método de reducción de viscosidad, se
encuentra el marco o lugar donde se desarrolla, aclarando que las investigaciones de
laboratorio son las que se llevan a cabo en un ambiente artificial.
En este caso la data se tomará directamente de la fuente de origen del estudio y
el análisis de la información obtenida por los realizados en el laboratorio permitiendo así
evaluar los reductores de viscosidad sobre crudos pesados de occidente.
89
3.3.-Unidad de Observación
Se analizaron cuatro (4) reductores de viscosidad, fabricados y formulados por la
empresa LIPESA, los cuales serán aplicados en pozos que presentan problemas de
altas presiones especificados por PDVSA.
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3.4.-Técnica De Recolección De Datos
3.4.1.-Observación directa:
En la presente investigación se utilizará la técnica de la observación directa la
cual para Sabino (2001) consiste en el uso sistemático del sentido, aumentando a la
capacidad del área que se quiere estudiar, permitiendo a los investigadores obtener
datos en forma variable con el fin de realizar la manipulación de los datos durante la
ejecución de la investigación.
3.4.2.-Entrevistas no estructuradas:
Se utilizó la entrevista no estructurada que para Sabino (2001), establece que es
aquella en que existe un margen mas o menos grande para formular las preguntas y
repuestas no se guían por lo tanto, por un cuestionario.
Las entrevistas no estructuradas se realizaron a ingenieros especialistas en el
área, los cuales intervinieron en el manejo del producto reductor de viscosidad.
90
3.4.3.-Revisión bibliográfica:
Para la elaboración de este trabajo de investigación se requirió la revisión
bibliográfica de libros, manuales, guías y paginas de internet referentes al tema tratado.
Se observo el procedimiento empleado en el laboratorio, comprobando la información
de los manuales adquiridos en la empresa.
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3.4.4.-Toma de muestra:
Las muestras de crudo pesado fueron tomadas directamente de los pozos por el
personal que labora en LIPESA y luego fueron trasladados al laboratorio de la empresa
para su evaluación con cada reductor.
3.5.-Análisis e Interpretación de los Datos:
La base fundamental de esta investigación radicó en el procedimiento aplicado
para la obtención de resultados, donde la información se compara, sintetiza e interpreta
de manera cualitativa y cuantitativa.
3.6.-Fases de la Investigación
3.6.1.-Fase I: Determinar el comportamiento de las variables del flujo antes y
después de la aplicación del producto reductor de viscosidad a diferentes dosis.
Para elaborar esta variable se necesitó trabajar con crudos sin tratamiento y a su
vez se realizaron entrevistas no estructuradas al Jefe de Laboratorio y al Tutor
Industrial, los cuales facilitaron manuales de trabajo y capacitación para el manejo de
equipos. Se obtuvieron datos mediante pruebas realizadas en el laboratorio, que
91
determinaron los valores de: Viscosidad, Gravedad API, Emulsión, contenido de
asfáltenos y parafina.
3.6.2.-Fase II: Comprobar la longevidad del efecto de los aditivos reductores de
viscosidad en crudos pesados.
Una vez realizados los análisis para la obtención de las variables del crudo
S
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pesado, se utilizaron las mismas muestras para comprobar la longevidad del reductor
DERECH
en el crudo por medio de análisis elaborados en el laboratorio.
Para la determinación de este efecto sobre el crudo pesado se efectuó una
medición de la viscosidad en diversos períodos evaluados en un tiempo comprendido
de diez días de envejecimiento.
3.6.3.-Fase III: Seleccionar el reductor de viscosidad que resulte más eficiente
sobre crudos pesados de occidentes.
La selección del reductor de viscosidad se determinó con los datos presentados
en la fase I, los cuales fueron obtenidos en el laboratorio de la empresa.
Estos resultados fueron representados en tablas y gráficos, basándose en la
relación de la viscosidad con la dosis y la viscosidad con la emulsión dando facilidad de
observación y basando el resultado en la relación mencionada anteriormente.
3.7.- Metodología Experimental
3.7.1.- Selección de los Pozos
Para el desarrollo de esta investigación PDVSA seleccionó los pozos a evaluar
por presentar problemas de altas presiones.
92
3.7.2.- Adecuación de la Muestra
Las muestras de crudo pesado al llegar al laboratorio, se dejaron acondicionar a
la temperatura interna del laboratorio (28°C) por un lapso de 18 horas.
3.7.3.- Preparación de los reductores de viscosidad
S
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Los reductores de viscosidad utilizados fueron preparados al 10%, para su
DERECH
evaluación en crudos pesados.
La preparación de la solución reductora se realizó de igual manera para todos los
reductores de la siguiente forma:
-En una probeta de 100ml se le agrego 90ml de xileno (utilizado como solvente) y
10ml de la solución reductora, se tapa la probeta y se agita para que se mezcle bien.
Esta solución se considera estable por lo tanto se puede reservar varios días sin
cuidado especial.
Foto Nº 1: Preparación del producto químico al 10%.
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
93
3.7.4.- Preparación de la muestra
Una vez que el crudo se halla acondicionado a la temperatura del laboratorio y la
solución reductora se halla preparada al 10% se procedió a la preparación de la
muestra de crudo pesado por medio de un método elaborado por LIPESA.
1.- Se verifica que las botellas sean del mismo tamaño y estén limpias.
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Foto Nº 2: Verificación de las botellas.
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
2.- Se toma el envase que contiene la muestra tomada del pozo y se calienta
hasta 140°F.
3.- Se llenan las botellas hasta 100cc del crudo pesado.
Foto Nº 3: Llenado de las botellas.
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
94
4.- Dosificar cada botella con la cantidad pre-establecida para el crudo de Tía
Juana Pesado (500, 1000 y 1500) ppm y Urdaneta Pesado (100, 200, 300, 400) ppm.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Foto Nº 4: Dosificadores y dosificación de las botellas.
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
5.- Agitar cada muestra dosificada por un minuto.
Foto Nº 5: Agitación de las botellas
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
95
6.- Introducir las muestras en Baño de María para regular su temperatura a
140°F.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Foto Nº 6: Baño de María
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
7.- Sacar las muestras del Baño de María y llevarlas al agitador mecánico por
unos 30 min a unos 110 golpes por minuto.
Foto Nº 7: Muestras en el agitador mecánico.
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
8.- Las muestras están listas para ser evaluadas.
96
3.7.5.- Determinación de la viscosidad del crudo
Para determinar la viscosidad se utiliza el viscosímetro de Brookfield, el
procedimiento fue tomado del manual del equipo.
1.- Encender el equipo y seleccionar al vástago apropiado, como el producto es
muy viscoso se utilizara el cilindro SC4_xx Link Harging. Luego se procede a
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
seleccionar la velocidad de operación que puede ser 5, 6, 10, 12, 30 o 60 RPM.
DERECH
Foto Nº 8: Control de encendido
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
3.- Una vez que se a elegido el vástago adecuado, se procede a sumergir el
mismo en el fluido hasta la marca que presenta el cilindro en su parte intermedia,
manipulando para este caso el tornillo que se encuentra ubicado al lado derecho del
equipo.
97
DE
OS
D
A
V
R
E
EaSutilizar en la muestra
R
Foto
Nº
9:S
Cilindro
O
H
C
RE
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
4.- Se lleva a cero en la escala del equipo, para seleccionar la velocidad de
operación, que puede ser 5.6, 10, 12, 30 o 60 RPM.
Foto Nº 10: Viscosímetro Brookfield Thermosel
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
5.- Se deja en estas condiciones por espacio de cinco minutos para que se
establece la medida en la escala.
6.- Al cabo de cinco minutos se procede a accionar simultáneamente el
interruptor que fija la caja y el que pone en movimiento el eje de cilindro. Esta operación
98
se debe realizar en el momento en el que la escala del equipo se aprecie un indicador
rojo (aguja).
7.- Se procede a tomar la lectura indicada en la escala del equipo.
8.- Una vez realizada esta operación se procede a levantar el vástago girando el
tornillo ubicado a la derecha del equipo y se procede a retirar el vástago y el eje del
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
cilindro para realizar su limpieza.
DERECH
3.7.6.- Empelo del Slug:
El Slug es un rompedor de emulsión, cuyo nombre comercial es F-46 y es
empleado para apreciar la cantidad total de agua que se encuentra presente en la
muestra.
Este rompedor de emulsión se emplea de la siguiente manera:
-Se utilizo tubos de 100ml, los cuales se llenaron con 50ml de xileno y 50ml de
muestra preparada y se procede a agitarlo. Una vez mezclado se le agregan dos gotas
del Slug (F-46) y se vuelve a mezclar para luego introducirlo en la centrifugadora por 5
minutos.
3.8.-Métodos de Análisis Químicos
3.8.1.- Determinación del Porcentaje de Asfáltenos
Fuente: ISO 9001. FONDONORMA.
•
Alcance:
El método es aplicable ara determinar las cantidades aproximadas de
compuestos de compuestos de alto peso molecular, llamados asfáltenos en crudos de
diversas gravedades API.
99
•
Equipos:
-Plancha de Calentamiento.
-Horno.
-Filtro de vacío.
-Baño de María.
-Beaker de 100ml.
DERECH
-Embudo.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
-Papel de Filtro # 42.
•
Reactivos:
-N-Heptano.
-Tolueno.
•
Procedimiento:
1.-Pesar un (1) gramo de muestra y colocar en un elenmeyer de 250 ml.
2.-Añadir 100ml de N-HEPTANO y agitar vigorosamente por 5 minutos la muestra.
3.-Coloque el frasco tapado con un tapón de algodón en un Baño de María y déjelo en
reposo por una hora.
4.-Filtrar el contenido del erlenmeyer con un papel filtrante de porosidad media. (Nº 42).
5.-Pesar el beaker de 100ml y colocar el embudo con los asfáltenos sobre él.
6.-Disolver con la menor cantidad de tolueno caliente, aproximadamente 30ml.
7.-Someter el beaker a un proceso de evaporación en una plancha de calentamiento
bajo campana hasta quedar aproximadamente 20ml de solución.
100
8.-Colocal el beaker a una temperatura de 150 ºF por aproximadamente cinco minutos
y/o hasta que los asfáltenos queden secos.
9.-Pesar el beaker con el residuo sólido.
10.-Determinar el peso de los asfáltenos (A).
•
Cálculos:
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
%Asfáltenos = A / W x 100
Donde:
A= Peso de la cantidad de asfálteno obtenida = Peso de beaker más el residuo –
Peso del beaker.
W= Peso de la muestra.
3.8.2.- Determinación de la Gravedad API
Norma: ASTM 287-92
Serial Nº AMSYSG-IE-3.1.2
•
Alcance:
Esta instrucción contempla la determinación de la gravedad API a crudos de
petróleo y productos normalmente manipulados como líquidos y con una presión de
vapor Reíd de 26psi o menos, utilizando el hidrómetro como instrumento de medición,
mediante el método ASTM 287 y abarca desde la preparación de la muestra hasta el
reporte de los resultados.
101
•
Equipos:
-Hidrómetro (de vidrio, graduado en grados API).
-Termómetro.
•
Materiales:
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
-Cilindro de ensayo de material plástico, vidrio o metal. El mismo debe estar
DERECH
provisto con un pico en el borde para facilitar el vertido líquido.
•
Reactivos:
-No aplica
•
Procedimiento:
1.-Primero se recolecta una muestra de crudo en un cilindro graduado (20 ml).
2.-La muestra de crudo debe ser vigorosamente agitada en su recipiente antes
de ser analizada, con el fin de obtener una muestra homogénea y representativa.
3.-Introducir termómetro en la muestra, sujetar el cilindro de ensayo y asegurarse
de que el bulbo de mercurio este completamente inmerso en la muestra.
Nota: La temperatura de la muestra no debe cambiar apreciablemente durante el
tiempo necesario para realizar el ensayo. La temperatura ambiente no debe cambiar
más de 2°C (5°F).
4.-Introducir lentamente el hidrómetro apropiado en el interior de la muestra
evitando que este se sumerja más allá del nivel al cual flota.
102
5.-Cuando se allá estabilizado el hidrómetro, realizar primeramente la lectura del
termómetro. Posteriormente se lee el valor de gravedad específica mostrada ( γ CRUDO ).
6.-Observar la lectura indicada en el termómetro que esta sumergido en la
muestra y anotarla en la Hoja de Recolección de Datos correspondientes.
7.-Luego se procede a determinar los º API con la siguiente ecuación.
•
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Cálculo:
º API =
141,5
γ CRUDO
− 131,5
3.8.3.- Determinación del contenido de agua y sedimento en crudos de
petróleo por centrifugación.
Norma: ASTM D-96
Serial: AMSYSG-IE-3.1.5
•
Alcance:
Esta instrucción contempla la determinación del porcentaje de Emulsión por el
método de centrifugación y comprende desde la preparación de la muestra hasta el
reporte de los resultados obtenidos.
•
Equipo:
-Centrifugadora.
103
•
Materiales:
-Probetas para centrífuga, debe ser cónica, de vidrio templado, de 203mm –
8pulgadas. Conforme a lo establecido en la norma ASTM D-96 (Covenin 422-82),de
100ml.
-Gotero para agregar solución de desemulsificante.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
ECH
• ER
Reactivos:
D
-Xileno.
-Demulsificante (nombre comercial: Petrolife F-46).
•
Procedimiento
1.-Disolver en un tubo de centrifugación 50% de crudo en 50% de xileno y agitar
hasta que la mezcla sea homogénea.
Foto Nº 11: Llenado del tubo con Xileno 50ml
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
104
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
H
DERECFoto
Nº 12: Tubos con 50ml de Xileno
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
Foto Nº 13: Llenado del cono, 50ml de crudo
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
105
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
Foto Nº 14: Tubos con 50ml de xileno y 50ml de crudo
DERECHFuente: Briceño y Mejía (2007)
2.-Añadir a uno de los dos conos dos gotas de demulsicante.
Foto Nº 15: Tubos con Slug
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
106
3.-Colocar los tubos en la centrífuga.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Foto Nº 16: Tubos dentro de la centrifugadora
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
4.-Centrifugar por 5 minutos.
Foto Nº 17: Centrifugadora
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
107
5.-Anotar la cantidad de agua libre, emulsión y sedimentos presentes en el cono
sin desemulsicante.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Foto Nº 18: Muestras Centrifugada sin Slug
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
Foto Nº 19: Contenido de Agua y Emulsión
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
108
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Foto Nº 20: Muestras centrifugadas con Slug
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
3.8.4.- Determinación del Contenido de Parafina
Norma: Intevep (PDVSA)
Código: MDL 002
•
Alcance:
El método es aplicable para determinar las cantidades aproximadas de contenido
de alto peso molecular, llamados parafinas, presentes en diversas gravedades API.
•
Equipos:
-Plancha de calentamiento.
-Horno.
-Refrigerador.
109
-Centrifugadora.
•
Materiales:
-Filtro de vacío.
-Embudo.
ECH
-Pipeta
ER100ml.
D
•
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
-Papel de filtro Nº 42.
Reactivos:
-Acetona.
-Hexano.
•
Procedimiento:
1.-Pesar un (1) gramo de muestra y colocar en un erlenmeyer de 250 ml.
2.-Añadir 100 ml de acetona y agitar vigorosamente por 5 minutos la muestra. De
ser necesario calentar para facilitar la solubilización. En caso de existir sustancias no
solubles, filtre la mezcla y lave el filtro con acetona caliente y junte estas fracciones en
un erlenmeyer.
3.-Coloque el frasco tapado con un tapón de algodón en una refrigeradora y
déjelo enfriar dos (2) horas.
4.-Filtrar el contenido del erlenmeyer con un papel filtrante de porosidad media.
Enfriar el embudo y el papel de filtro a la misma temperatura de la muestra. Además,
se puede aplicar vacío para acelerar la filtración.
110
5.-Transferir el papel de filtro con la parafina a otro embudo.
6.-Pesar la cubeta de 100 mL y colocar el embudo con la parafina sobre ella.
7.-Disolver la parafina con la menor cantidad de hexano caliente.
8.-Someter la cubeta a un proceso de evaporación en una plancha de
calentamiento bajo campana hasta quedar aproximadamente 20 mL de solución.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
9.-Colocar la cubeta en un horno a una temperatura de 150 ºF por
DERECH
aproximadamente 5 minutos y/o hasta que la parafina quede seca.
10.-Sacar la cubeta del horno y dejarla enfriar a temperatura ambiente.
11.-Pesar la cubeta con el residuo sólido.
12.-Determinar el peso de las parafinas (A).
•
Cálculo:
A = Peso la cubeta más el residuo - Peso de la cubeta
%P =
A
× 100
W
111
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
CAPÍTULO IV
RESULTADOS
112
CAPÍTULO IV
OS
D
A
V
R
E
ESdel estudio realizado en el laboratorio de
R
El análisis de los resultados
obtenidos
S
O
H
C
DERE
LIPESA se realizó con la finalidad de recolectar información de cada reductor y con los
resultados obtenidos establecer comparaciones de reducción y emulsión con respecto a
la viscosidad, para poder seleccionar el reductor que muestre mejores resultados en
disminución de viscosidad.
En la elaboración de esta investigación, se obtuvo estos resultados para cada
una de las fases anteriormente presentadas.
4.1.- Fase I. Determinar el comportamiento de las variables del flujo antes y
después de la aplicación del producto reductor de viscosidad a diferentes dosis.
Para determinar esta variable se necito trabajar con muestras de crudo sin
tratamiento, los cuales fueron tomados directamente de los pozos por el personal que
labora en LIPESA. Esta muestra fue traslada al laboratorio y una vez que se encuentre
acondicionada a la temperatura interna del laboratorio (28°c) se procedió a realizarle
una serie de ensayos siguiendo los procedimientos pautados por los manuales de la
empresa para determinar el comportamiento de viscosidad, gravedad API, emulsión,
contenidos de asfáltenos y parafina.
113
Con el objeto de comprobar los resultados obtenidos en los ensayos, se
realizaron duplicadores de los mismos.
Las muestras estudiadas en el laboratorio fueron sometidas para despojarlas de
agua libre. Estas muestras se presentan con y sin Slug se observa el contenido de agua
y emulsión, por otro lado al aplicarle Slug se aprecia la cantidad total de agua.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
4.1.1.- SEGREGACIÓN TIA JUANA PESADO
Como se observa en el cuadro la segregación Tía Juana Pesado ubicado en el
estado Zulia al Occidente de Venezuela, posee características de un crudo pesado,
reflejándose en los análisis realizados. Los datos obtenidos muestran una gravedad API
de 10.9 grados, un contenido de 6% en agua, 40% en parafinas y una presencia de 9%
de asfáltenos. Demostrándose con estos resultados que el crudo de esta segregación
es pesado dificultando su manejo.
ºAPI@ 60 ºF
10.9
AyS
Emulsión
Parafinas
Asfáltenos
(%)
(%)
(%)
(%)
6
40
4
9
Tabla Nº 2 Características del crudo. Segregación Tía Juana Pesado.
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
114
Variables de Flujo
En el siguiente cuadro se muestran los resultados de un blanco con las
condiciones iniciales del crudo si tratamiento químico y los valores obtenidos al aplicarle
diversas dosis de los reductores de viscosidad. Los valores de Agua y emulsión
presentados en la tabla están referidos a cantidades porcentuales (%) y la unidad d la
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
viscosidad se encuentra en centipoise. Por otro lado se muestran los valores arrojados
DERECH
al agregarle el Slug (rompedor de emulsión), apreciando la cantidad total de agua que
se encuentra presente en la muestra.
PPM VISCOSIDAD TORQUE TEMPºF CILINDRO RPM H2O EMULSIÓN SLUG
Blanco
0
4463
74,2
140
31
5
6
40-D
32
Lipesa 7220 500
4369
89,4
140
31
6
9
40-D
28
100
3414
68,4
140
31
6
19
23-D
28
1500
2855
95,2
140
31
10 18
26-D
28
Lipesa 7221S 500
100
1500
3784
3539
3134
75,6
70,4
63,4
140
140
140
31
31
31
6
6
6
18
20
8
12-D
16-D
22-D
28
30
30
Lipesa 7224
500
100
1500
3824
3549
2903
76,5
71
97
140
140
140
31
31
31
6
6
10
12
24
10
28-D
12-D
24-D
34
34
32
Lipesa 7225
500
100
1500
4079
3269
2843
80
65,4
93
140
140
140
31
31
31
6
6
10
24
22
20
8-D
8-D
6-D
28
27
32
Tabla Nº 3. Variables de Flujo. Segregación Tía Juana Pesado
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
115
Presentando de forma mas concreta los resultados de viscosidad expresados en
la tabla anterior tenemos lo siguiente:
Dosis(PPM)
0
500
1000
1500
L 7220
4463
4369
3414
2855
L 7221-S
4463
3784
3539
3134
L 7224
4463
3824
3549
2903
L 7225
4463
4079
3269
2843
S
O
D
A
V
R
E
Tabla Nº 4: Relación de las cuatro viscosidades
ES Vs Dosis aplicadas. Segregación
R
S
O
H
C
DERE
Tía Juana Pesado
Fuente. Briceño y Mejía (2007)
Se ha considerado de interés práctico mostrar el comportamiento de cada uno de
los reductores a evaluar a diversas dosis químicas. Así mismo se aprecia que a medida
que se incrementa la dosis del reductor de viscosidad se presenta una disminución de
viscosidad en el crudo.
Grafico Nº 1: Relación de las cuatro viscosidades Vs Dosis aplicadas
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
116
4.1.2.- SEGREGACIÓN URDANETA PESADO
Representado en el cuadro mostrado a continuación, la segregación Urdaneta esta
caracterizada por ser uno de los crudos más pesados del Occidente del país,
presentando una gravedad API de 12.4%, un contenido de 0.4% en agua, 57% de
emulsión, 3.01% de asfáltenos y 9.20% de parafinas, los cuales le confiere alta
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
resistencia al crudo para fluir, dificultando su transporte.
DERECH
ºAPI@ 60 ºF
12.4
AyS
Emulsión
Parafinas
Asfáltenos
(%)
(%)
(%)
(%)
0.4
57.0
9.20
3.01
Tabla Nº 5: Característica del crudo de la Segregación Urdaneta Pesado
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
Variables de Flujo
En el cuadro mostrado a continuación, se muestran las condiciones iniciales que
presenta el crudo sin tratamiento químico, y los valores obtenidos al aplicarle diversas
dosis de los reductores de viscosidad. Los valores de Agua y emulsión presentados en
la tabla están referidos a cantidades porcentuales (%) y la unidad d la viscosidad se
encuentra en centipoise. Por otro lado se muestran los valores arrojados al agregarle el
Slug (rompedor de emulsión), apreciando la cantidad total de agua que se encuentra
presente en la muestra.
117
PPM VISCOSIDAD TORQUE TEMPºF CILINDRO RPM H2O EMULSIÓN SLUG
Blanco
0
2040
81
140
31
12 0,4
57,6-D
32
Lipesa 7220 100
1657
66,3
140
31
12 4,8
55,2-D
32
200
1348
89,9
140
31
20
7
45-D
32
300
1273
84,9
140
31
20
6
50-D
32
400
1198
79,9
140
31
20
7
47-D
32
Lipesa 7221-S 100
200
300
400
1470
1414
1335
1072
Lipesa 7225
140
140
140
140
31
31
31
31
20
20
20
20
12
10
14
24
24-D
34-D
26-D
14-D
32
34
32
30
140
140
140
140
31
31
31
31
12
20
20
20
15
15
18
18
27-D
25-D
22-D
22-D
32
32
34
34
140
140
140
140
31
31
31
31
20
20
20
20
20
24
27
28
16-D
8-D
0,0-D
0,0-D
32
32
32
32
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
CH
DE100RE1660
Lipesa 7224
98
94,2
89
71,5
200
300
400
1384
1322
1239
66,4
92,2
82,5
81,4
100
200
300
400
1410
1320
1233
1162
94
88
82
77,3
Tabla Nº 6: Variables de Flujo. Segregación Urdaneta Pesado
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
Los datos expresados en la tabla anterior se presentan a continuación, en forma
concreta con los valores de viscosidad y la dosis que se aplico
Dosis(PPM)
0
100
200
300
400
L 7220 L 7221-S
2040
2040
1657
1470
1348
1414
1273
1335
1198
1072
L 7224
2040
1660
1384
1322
1239
L 7225
2040
1410
1320
1233
1162
Tabla Nº 7: Relación de las cuatro viscosidades Vs Dosis aplicadas. Segregación
Urdaneta Pesado
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
118
Se observan cuatro (4) reductores de viscosidad, los cuales actúan a diferentes
dosis químicas para obtener disminución en la viscosidad del crudo a tratar. Por otro
lado se aprecia que al aumentar la dicha dosis química disminuye la viscosidad del
petróleo. Comportamiento que se observa en el gráfico siguiente.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 2: Relación de las cuatro viscosidades Vs Dosis aplicadas.
Segregación Urdaneta Pesado
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
4.2.- Fase II: Cuantificar la longevidad del efecto de los aditivos reductores de
viscosidad en crudos pesados.
Una vez realizados los análisis para obtener las variables del crudo pesado, se
utilizaron las mismas muestras para comprobar la longevidad del reductor en el crudo.
Para la determinación de este efecto sobre el crudo pesado se efectuó una
medición de la viscosidad en los primeros cuatro (04) días de envejecimiento, luego se
119
realizó la segunda y tercera medición en el séptimo (07) y décimo (10) día de
envejecimiento respectivamente.
Las muestras con aditivo por un lapso de diez (10) días pueden ser detalladas en
las tablas y gráficos a continuación.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
4.2.1.-SEGREGACIÓN TIA JUANA PESADO.
DERECH
Se observa en la siguiente tabla las viscosidades obtenidas a diferentes dosis en
distintos periodos de tiempo.
Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7220
Tiempo 0 PPM 500PPM 1000 PPM 1500 PPM
4 Días
4463
4369
3414
2855
7 Días
4463
4359
3420
2845
10 Días 4463
4366
3414
2850
Tabla Nº 8: Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
La viscosidad del crudo a lo largo de los días se mantuvo constante para todas
las dosis aplicadas sin ninguna variación, es decir, para un lapso de diez días el
reductor de viscosidad sigue siendo tan efectivo como al momento de su aplicación. Se
puede observar este comportamiento en la siguiente grafica Nº 3:
120
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 3: Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la siguiente se expresa lo planteado en la tabla Nº 8
Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7221-S
Tiempo 0 PPM 500PPM 1000 PPM 1500 PPM
4 Días
4463
3784
3824
4079
7 Días
4463
3784
3822
4079
10 Días 4463
3785
3822
4073
Tabla Nº 9: Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7221-S
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En esta relación de Viscosidad y Tiempo, muestra que la viscosidad del crudo se
mantuvo constante para todas las muestras a medida que transcurrió el tiempo. Se
refleja en el gráfico Nº 4:
121
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 4: Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7221-S
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la siguiente se expresa lo planteado en las tablas Nº 8 y 9
Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7224
Tiempo 0 PPM 500PPM 1000 PPM 1500 PPM
4 Días
4463
3824
3549
3134
7 Días
4463
3824
3552
3130
10 Días 4463
3821
3545
3130
Tabla Nº 10. Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7224
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
Al igual que el anterior se observa que la viscosidad del crudo también se
mantuvo constante para cada muestra en el transcurso del tiempo, aplicando dosis de
química constantes para cada una de las muestras. En el grafico Nº 5 se muestra lo
siguiente:
122
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 5: Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7224
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la siguiente se expresa lo planteado en las tablas Nº 8 ,9 y 10.
Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7225
Tiempo 0 PPM 500PPM 1000 PPM 1500 PPM
4 Días
4463
4079
3269
2843
7 Días
4463
4079
3264
2840
10 Días 4463
4079
3267
2839
Tabla Nº 11. Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7225
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
La viscosidad del crudo perteneciente a la muestra se mantuvo constante para
todas las muestras en el transcurso de estos 10 días, aplicando la misma dosis de
química para cada muestra. Observar la grafica Nº 6:
123
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 6: Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7225
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
4.2.2.-SEGREGACIÓN URDANETA PESADO
Las viscosidades obtenidas a diferentes dosis en diferentes periodos de tiempo.
Se observan en la siguiente tabla:
Tiempo
4 Días
7 Días
10 Días
Segregación Urdaneta pesado. Lipesa 7220
0 PPM 100 PPM 200 PPM 300 PPM 400 PPM
2040
1657
1348
1273
1198
2040
1650
1340
1269
1198
2040
1654
1345
1273
1198
Tabla Nº 12. Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Urdaneta pesado. Lipesa 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
124
La viscosidad que se observa en el gráfico, muestra que la viscosidad de este
crudo permaneció constante para todas las muestras, aplicando la dosis de química
constante para cada evaluación a medida que transcurrió el tiempo. Observar los
resultados en la grafica Nº 7.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 7: Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Urdaneta Pesado. Lipesa 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la presente se expresa lo planteado en la tabla Nº 12.
Tiempo
4 Días
7 Días
10 Días
Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7221-S
0 PPM 100 PPM 200 PPM 300 PPM 400 PPM
2040
1470
1414
1335
1072
2040
1463
1409
1331
1068
2040
1469
1414
1331
1071
Tabla Nº 13: Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Urdaneta Pesado. Lipesa 7221-S
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
125
En el grafico se visualiza que la viscosidad del crudo se mantuvo constante para
cada muestra en el transcurso de estos 10 días, tomando en cuenta que la aplicación
de la dosis de química, fue constantes para cada una de las muestras. Observe la
grafica Nº 8.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 8: Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Urdaneta Pesado. Lipesa 7221-S
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
Se puede observar por medio de la tabla Nº 14 las viscosidades obtenidas a
diferentes dosis en diferentes períodos de tiempo.
Tiempo
4 Días
7 Días
10 Días
Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7224
0 PPM 100PPM 200 PPM
300 PPM
2040
1660
1384
1322
2040
1650
1383
1318
2040
1650
1383
1309
400 PPM
1239
1239
1239
126
Tabla Nº 14. Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7224
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
Para este grafico, la viscosidad del crudo que se observa se mantuvo constante
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
para cada muestra en el transcurso de estos días, aplicando la dosis química
DERECH
establecida para cada muestra. Vea la grafica siguiente:
Grafico Nº 9: Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7224
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la siguiente se expresa lo planteado en la tabla Nº 15.
Tiempo
Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7225
0 PPM 100PPM 200 PPM
300 PPM
400 PPM
127
4 Días
7 Días
10 Días
2040
2040
2040
1410
1410
1410
1320
1317
1315
1233
1230
1232
1162
1160
1162
Tabla Nº 15: Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7225
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
OS
D
A
V
R
E
se mantuvo constante para
cada
ESmuestra en el transcurso
R
S
O
H
C
DERE
En el grafico Nº 10 al igual que el anterior se aprecia que la viscosidad del crudo
también
del tiempo,
aplicando dosis de química constantes para cada una de las muestras.
Grafico Nº 10: Viscosidad Vs Tiempo. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7225
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
4.2.3.-Resumen de Resultados Obtenidos
En resumen sobre los análisis realizados en esta fase, la efectividad de estos
reductores con respecto a su permanencia en el crudo durante los 10 días establecidos,
128
muestra que todos los reductores se comportan igual, no hubo diferencia apreciable
entre ellas.
4.3.-FASE III: Seleccionar el reductor de viscosidad que resulte más eficiente
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
sobre crudos pesados de occidentes.
DERECH
La selección del reductor de viscosidad se determinará con los datos
presentados en la fase I, los cuales fueron obtenidos en el laboratorio de la empresa.
Estos resultados se representaran en tablas y gráficos, basándose en la relación
de la viscosidad con la dosis y la viscosidad con la emulsión. Dando facilidad de
observación y basando el resultado en la relación mencionada anteriormente.
4.3.1.-Relación Viscosidad Vs % Reducción. Segregación Tía Juana Pesado
Se puede observar en la tabla siguiente una relación de datos entre la dosis
establecida, la viscosidad obtenida en los análisis del laboratorio y el porcentaje de
reducción de viscosidad calculado. Los datos mencionados anteriormente se pueden
observar rápidamente en la siguiente tabla:
Segregación Tía Juana Pesado. Lipesa 7220
Dosis (PPM)
0
500
1000
1500
Viscosidad
4463
4369
3414
2855
% Reducción
0
2,1
23,5
36
129
Tabla Nº 16: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado. Lipesa 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En el grafico Nº 11 se muestra el comportamiento de este reductor a diferentes
dosis en el crudo, donde se aprecia disminución de la viscosidad a medida que se
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
incrementa la inyección del reductor, a su vez, se observa una lenta reducción de
DERECH
viscosidad en la primera dosis, sin embargo los resultados mejoran a partir de la
segunda dosis.
Grafico Nº 11: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado. Lipesa 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la siguiente tabla se expresa lo planteado en la tabla Nº 16
Segregación Tía Juana Pesado. Lipesa 7221-S
130
Dosis (PPM)
Viscosidad
% Reducción
0
4463
0
500
3784
15,2
1000
3539
20,7
1500
3134
29,7
Tabla 17: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado. Lipesa 7221-S
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
Los diferentes valores de viscosidad obtenidos a diferentes dosis en el crudo
DERECH
muestra la efectividad del reductor a medida que se incrementa la dosis de aditivo
química. Observando de igual manera en la grafica Nº 12 una relación con el porcentaje
de reducción, presentando una progresiva disminución a partir de la primera dosis.
Grafico Nº 12: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado. Lipesa 7221-S
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la presente se expresa lo planteado que en las tablas Nº 16 y 17
131
Segregación Tía Juana Pesado. Lipesa 7224
Dosis (PPM)
0
500
1000
1500
Viscosidad
4463
3824
3549
2903
% Reducción
0
14,3
20,4
35
Tablas Nº 18: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado. Lipesa 7224
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Los valores de viscosidad reflejados en el grafico Nº 13 muestra una continua
disminución de viscosidad en este crudo a medida que aumenta la dosis química del
reductor, por otra parte se aprecia una relación con el porcentaje de reducción
permitiendo visualizar rápidamente disminución de viscosidad a partir de la primera
dosis.
Grafico Nº 13: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado. Lipesa 7224
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
132
En la presente se expresa lo planteado que en las tablas Nº 16, 17 y18
Segregación Tía Juana Pesado. Lipesa 7225
Dosis (PPM)
0
500
1000
1500
Viscosidad
4463
4079
3269
2843
% Reducción
0
8,6
26,8
36,3
S
Tabla Nº 19: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado. Lipesa 7225
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
Los resultados de la viscosidad obtenidos para este crudo se observan en la
grafica Nº 14, reflejando una disminución de viscosidad a medida que se incrementa la
dosis química del reductor a su vez, estos resultados se comparan con los del
porcentaje de reducción.
Grafico Nº 14: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Tía Juana Pesado. Lipesa 7225
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
133
4.3.1.1.- Resumen de Resultados Obtenidos. Segregación Tía Juana Pesado
En resumen, se estima que los análisis realizados en el laboratorio muestran
disminución en la viscosidad a medida que se incrementa la dosis del reductor químico,
siendo conveniente estos resultados para prestar un buen servicio al cliente (PDVSA).
Para establecer el producto reductor de viscosidad más apto en crudos de Tía Juana
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
Pesado, se estableció comparaciones de resultados de viscosidad para cada dosis
DERECH
aplicada de cada reductor, junto a esto va calculando el porcentaje de reducción de
viscosidad, determinando que el producto reductor de viscosidad
más eficiente en
crudos de Tía Juana Pesado es LIPESA 7225.
Cabe mencionar que el producto reductor de viscosidad L7221-S tuvo resultados
semejantes al producto reductor L7225.
4.3.2.-Relación Viscosidad Vs Dosis Segregación Urdaneta Pesado
El la tabla siguiente se observa la relación que se presenta en datos obtenidos
en el laboratorio como la viscosidad, los calculados realizados como el porcentaje de
reducción y las dosis establecidas, visualizando en la tabla siguiente de una forma
rápida y ordenada las cantidades obtenidas.
Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7220
Dosis (PPM)
0
100
200
300
Viscosidad
2040
1657
1348
1273
% Reducción
0
18,8
33,9
37,6
400
1198
41,3
Tabla Nº 20: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
134
En la grafica Nº 15 se observa como actúa este reductor de viscosidad en el
crudo. A medida que aumenta la dosis química va disminuyendo la viscosidad del
petróleo y se establece una relación con el porcentaje de reducción con respecto a cada
dosis aplicada, mostrando una rebaja continua a partir de la primera dosis.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 15: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la siguiente tabla se expresa lo que se plantea en la tabla Nº 20.
Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7221-S
Dosis (PPM)
0
100
200
300
Viscosidad
2040
1470
1414
1335
% Reducción
0
27,9
30,7
34,6
400
1072
47,5
135
Tabla Nº 21: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
El progreso en la disminución de viscosidad en este crudo se refleja en la grafica,
OS
D
A
V
R
E
ES
R
de porcentaje de reducción, visualizándose
desde la primera dosis un descenso de
S
O
H
C
E
R
DE
a medida que aumenta la dosis química. Estos resultados se comparan con los datos
viscosidad. Observe la grafica Nº 16.
Grafico Nº 16: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7221-S
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la siguiente tabla se expresa lo que se plantea en las tablas Nº 20 y 21.
Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7224
Dosis (PPM)
0
100
200
300
Viscosidad
2040
1660
1384
1322
400
1239
136
% Reducción
0
18,6
32,2
35,2
39,3
Tabla Nº 22: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7224
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
La grafica Nº 17, presenta una reducción de viscosidad a medida que aumenta la
OS
D
A
V
R
E
ES
S
reflejando un descenso de
viscosidad
aR
partir
de la primera dosis.
O
H
C
DERE
dosis química, se muestra a su vez los resultados de porcentaje de reducción,
Grafico Nº 17: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7224
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la presente se expresa lo que se plantea en las tablas Nº 20, 21 y 22
Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7225
Dosis (PPM)
0
100
200
300
Viscosidad
2040
1410
1320
1233
% Reducción
0
30,9
35,3
39,6
400
1162
43
137
Tabla Nº 23: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7225
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
Los valores de viscosidad que se visualizan en el grafico muestran que a partir
de la primera dosis se da la disminución de viscosidad, mostrando la efectividad del
OS
D
A
V
R
E
ESse observan de igual manera con los
R
aumenta la dosis química. Estos
resultados
S
O
H
C
DERE
reductor. A su vez se observa que dicha viscosidad va descendiendo a medida que
valores de porcentaje de reducción de viscosidad, el cual aumenta a medida que
disminuye su viscosidad.
Grafico Nº 18: Viscosidad Vs Dosis. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7225
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
4.3.2.1.-Resumen de Resultados Obtenidos. Segregación Urdaneta Pesado
138
En síntesis de los resultados obtenidos, se aprecia disminución de la viscosidad
a medida que se incrementa la dosis del reductor químico, siendo favorable ya que se
espera prestar buenos servicios al cliente, en este caso PDVSA.
Para determinar el producto de viscosidad más eficiente, se baso en
comparación de resultados de cada reductor empleado, calculado el porcentaje de
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
reducción de viscosidad de cada dosis aplicada de los reductores evaluados y se
DERECH
considero que el producto más eficiente de todos los reductores evaluados en la
segregación Urdaneta Pesado fue LIPESA 7225
Cabe mencionar que el producto reductor de viscosidad L7221-S tuvo resultados
semejantes al producto reductor L7225.
4.3.3.-Relación Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana Pesado
El la tabla siguiente se observar la relación entre la dosis aplicada, la viscosidad
y el porcentaje de emulsión obtenido en el laboratorio, se muestra en la tabla siguiente
de una forma rápida y ordenada las cantidades obtenidas en los análisis.
Segregación Tía Juana Pesado L-7220
Dosis (PPM)
0
500
1000
1500
Viscosidad
4463
4369
3414
2855
Emulsión
40
41
23
26
Tabla Nº 24: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
139
En el grafico Nº 19 se muestra disminución de viscosidad a medida que
incrementa la dosis química y por otro lado la emulsión que se obtiene con cada dosis.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico 19: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la presente se expresa lo que se plantea en la tabla Nº 24
Segregación Tía Juana Pesado L-7221-S
Dosis (PPM)
0
500
1000
1500
Viscosidad
4463
3748
3539
3134
Emulsión
40
12
16
22
Tabla Nº 25: Viscosidad Vs Emulsión Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7221S
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
140
Los resultados reflejados en la grafica muestran un descenso en la viscosidad a
medida que aumenta la dosis del reductor, a su vez se observa el comportamiento de la
emulsión en presencia del mismo.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 20: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana Pesado L-7221-S
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la tabla mostrada a continuación se expresa lo que se plantea en las tablas Nº
24 y 25.
Segregación Tía Juana Pesado L-7224
Dosis (PPM)
0
500
1000
1500
Viscosidad
4463
3824
3549
2903
Emulsión
40
28
12
24
Tabla Nº 26: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7224
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
141
En la grafica Nº 21 se observa la reducción de la viscosidad en presencia de
diferentes dosis químicas las cuales aumentan progresivamente, junto a esto se
muestra el comportamiento adaptado de la emulsión en presencia de este reductor.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 21: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana Pesado L-7224
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la siguiente tabla se expresa lo que se plantea en las tablas Nº 24, 25.y 26.
Segregación Tía Juana Pesado L-7225
Dosis (PPM)
0
500
1000
1500
Viscosidad
4463
4079
3269
2843
Emulsión
40
8
8
6
Tabla Nº 27: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa 7225
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
142
La dosis química inyectada en este crudo se muestra en la grafica Nº 22,
observando la reducción de la viscosidad a medida que se incrementan las dosis, a su
vez esta representada la emulsión y su comportamiento en presencia de este aditivo
aplicado.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 22: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Tía Juana Pesado Lipesa
7225
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
4.3.3.1.-Resumen de Resultados Obtenidos
En extracto se plantea que los resultados obtenidos en el laboratorio muestran el
comportamiento adoptado por la emulsión, la cual tiende a disminuir continuamente a
medida que se incrementa la dosis química aplicada. Para establecer el producto mas
apto se comparó los resultados obtenidos de la aplicación de dosis de cada reductor, al
143
calcular el porcentaje de reducción de emulsión se asentó que el producto reductor de
viscosidad mas efectivo de todos es LIPESA 7225.
4.3.4.-Relación Viscosidad Vs Emulsión Segregación Urdaneta Pesado
OS
D
A
V
R
E
S
y el porcentaje de emulsión obtenido
enR
elE
laboratorio.
Se muestra en la siguiente tabla
S
O
H
C
E
R
DE
El la tabla siguiente se establece la relación entre la dosis aplicada, la viscosidad
de una forma ordenada y rápida las cantidades obtenidas en los análisis.
Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7220
Dosis (PPM)
0
100
200
300
Viscosidad
2040
1657
1348
1273
Emulsión
57,6
55,2
45
50
400
1198
47
Tabla Nº 28: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
Se muestra en la grafica la reducción de la viscosidad en presencia de diferentes
dosis químicas que aumentan progresivamente, junto a esto se muestra el
comportamiento adaptado de la emulsión en presencia de este reductor.
144
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 23: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Urdaneta Pesado L- 7220
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la presente se expresa lo que se plantea en la tabla Nº 28.
Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7221-S
Dosis
0
100
200
300
Viscosidad
2040
1470
1414
1335
Emulsión
57,6
24
34
26
400
1072
14
Tabla Nº 29: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Urdaneta Pesado L-7221-S
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
La dosis química aplicada en este crudo se muestra en el grafico, visualizando la
reducción de este, a medida que se incrementa dicha dosis, a su vez esta representada
la emulsión y su comportamiento en presencia de este reductor junto a las diferentes
dosis aplicadas
145
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafica Nº 24: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Urdaneta Pesado L-7221-S
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la presente se expresa lo que se plantea en las tablas Nº 28 y 29.
Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7224
Dosis(PPM)
0
100
200
300
Viscosidad
2040
1660
1384
1322
Emulsión
57,6
27
25
22
400
1239
22
Tabla Nº 30: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7224
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
Los resultados reflejados en el grafico muestran una disminución en la viscosidad
a medida que aumenta la dosis del reductor, donde, a su vez se observa el
comportamiento de la emulsión en presencia de este reductor.
146
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 25: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Urdaneta Pesado L-7224
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
En la presente se expresa lo que se plantea en las tablas Nº 28, 29 y 30.
Dosis(PPM)
Viscosidad
Emulsión
Urdaneta Pesado Lipesa 7225
0
100
200
300
2040
1410
1320
1233
57,6
16,8
8
0
400
1162
0
Tabla Nº 31: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Urdaneta Pesado Lipesa 7225
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
La aplicación de dosis química que se aplicó en este crudo se muestra en el
grafico, visualizando la reducción de este, a medida que se incrementa dicha dosis, a su
147
vez esta representada la emulsión y su comportamiento en presencia de este reductor
junto a las diferentes dosis aplicadas.
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
DERECH
Grafico Nº 26: Viscosidad Vs Emulsión. Segregación Urdaneta Pesado L-7225
Fuente: Briceño y Mejía (2007)
4.3.4.1.-Resumen de Resultados Obtenidos
En resumen los resultados adquiridos en el laboratorio de LIPESA, se aprecia el
comportamiento de la emulsión en presencia de los reductores de viscosidad. Dicha
emulsión tiende a disminuir a medida que se incrementa la dosis química del reductor
de viscosidad. Se determinó el producto más efectivo por medio de comparaciones con
cada uno de los reductores evaluados, calculando en porcentaje de reducción de la
emulsión, donde se estimó que el reductor que arrojo mejores resultados fue LIPESA
7225.
148
CONCLUSIONES
1.- Los crudos que fueron evaluados constan de una gravedad de 10.9 ºAPI para la
Segregación Tía Juana Pesado y 12.4 ºAPI para la Segregación Urdaneta pesado,
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
verificando que dichos crudos fueron adecuados para la evaluación de estos
ERECH
D
2.- Los análisis realizados para evaluar la permanencia de estos reductores en el crudo
reductores.
pesado, fue efectivo para todas las muestras evaluadas de la Segregación Tía Juana
Pesado y Segregación Urdaneta Pesado para todos los reductores.
3.-Se determinó que el reductor de viscosidad más eficiente fue LIPESA 7225 tanto
para la Segregación Tía Juana Pesado como para la Segregación Urdaneta Pesado
obteniendo una reducción de viscosidad de 28% y 30% respectivamente.
4.-El producto reductor LIPESA 7224 obtuvo resultados muy cercanos a los arrojados
por el reductor LIPESA 7225, siendo este una segunda opción para su empleo en
reducción de viscosidad.
5.-Todos los productos reductores afectan la viscosidad del crudo, sin embargo unos
actúan mejor que otros obteniendo el primer lugar el reductor LIPESA 7225, el segundo
lugar LIPESA 7224, el tercer lugar LIPESA 7221-S y por último LIPESA 7220.
149
RECOMENDACIONES
1.- Se recomienda complementar los resultados de este trabajo de investigación
con una evaluación económica.
2.- .Utilizar el producto reductor de viscosidad LIPESA 7225 en la Segregación
S
ADO
V
R
E
S
E
OS R
Tía Juana Pesado y Urdaneta Pesado ya que reduce satisfactoriamente la alta
DERECH
viscosidad en estos crudos, a demás de permanecer con una viscosidad constante.
3.-Seguir aplicando el slug (rompedor de emulsión), en las muestras de crudo
pesado para separar el crudo del agua en las emulsiones presentes.
4.- Se recomienda condicionar el ambiente de laboratorio a una temperatura de
23ºC más o menos 2 y una humedad relativa de 55% más o menos 5.
150
REFERENCIAS BILIOGRAFICAS
•
BAVARESCO, Aura. El Proceso Metodológico de la investigación.
Academia Nacional de Ciencias Económicas, Caracas, Venezuela 1994.
• CHAVEZ, N. Introducción a la investigación Educativa. 3ra Edición.
OS
D
A
V
R
E
ES
R
S
Diccionario delH
Petróleo
Venezolano.1997.
O
C
DERE
Editorial La Columna. 1992.
•
• Manual de propiedades físicas de los crudos, PDVSA (2001).
• Manual de Productos Químicos de PDVSA.
• Norma ASTM 287-92: Determinación de la gravedad API
• Norma ASTM D-96: Determinación del contenido de agua y sedimento en
crudos de petróleo por centrifugación (Procedimiento de Laboratorio)
•
Norma ISO 9001: determinación del porcentaje de asfáltenos.
• SABINO, C. El Proceso de Investigación. 2da Edición. Editorial PANAPO.
México. Mayo de 1998.
• TAMAYO y TAMAYO. Metodología Formal de la Investigación Científica.
2da Edición. Editorial Sumisa Noriega. 1985.
151