Estudio del tamaño de partícula en la precipitación de sales con implicaciones en la formación de

Abstract

Este proyecto pertenece a la línea de investigación de la Precipitación de Sales Inorgánicas en crudos petrolíferos en el Aseguramiento de Flujo de Crudos de Petróleo del Grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la ESCET de la URJC. Además se están desarrollando otras tres líneas de trabajo: la aplicación de métodos de caracterización de crudos y fracciones petrolíferas (análisis SARA, DSC, GC-MS, RMN, etc.) y el estudio de la precipitación de ceras (parafinas) y de asfaltenos. El petróleo se encuentra de forma natural en yacimientos subterráneos de roca sedimentaria y suele estar acompañado por gas y agua. Los principales constituyentes del petróleo que generan problemas de deposición son las parafinas y los asfaltenos, ambos de naturaleza orgánica, y las sales inorgánicas, también denominados incrustaciones inorgánicas o scales. La composición de las mezclas petrolíferas es muy compleja en cuanto a la diversidad de las especies que contiene. Un cambio en la composición del crudo, así como en la presión, la temperatura, el pH, etc. puede dar lugar a la precipitación de fases sólidas en el seno del crudo. Estos depósitos constituyen uno de los principales problemas de aseguramiento de flujo en la industria petrolífera, ya que pueden producir obstrucciones en las tuberías durante la producción, la extracción y el transporte del petróleo. Estas obstrucciones disminuyen la tasa de producción de crudo, pudiendo llegar incluso a detenerla, ocasionando elevadas pérdidas económicas. Por ello resultan de vital importancia los sistemas de prevención y/o eliminación de los depósitos sólidos. Las incrustaciones de origen inorgánico más frecuentes están constituidas por carbonatos y sulfatos de calcio, estroncio y bario. El presente proyecto se centra fundamentalmente en el estudio de aditivos para la inhibición de depósitos de carbonato cálcico en diferentes condiciones. La eficacia y la actividad de los aditivos estudiados se valora en base a la disminución del tamaño que producen en las partículas de carbonato de calcio obtenidas con respecto al blanco de referencia, que no contiene aditivo. En este proyecto el carbonato cálcico se obtiene mediante un procedimiento de precipitación mezclando dos disoluciones: una de cloruro de calcio y otra de carbonato de sodio. Después de incorporar los aditivos correspondientes en diferentes condiciones experimentales según cada ensayo, se procede a la medición de la distribución del tamaño de partícula mediante difracción láser, empleando el Mastersizer 2000. Para evaluar la influencia que tienen las siguientes variables sobre el tamaño de las partículas de carbonato de calcio que contiene la mezcla, se realizan una serie de comparativas mediante la combinación de las distribuciones de tamaño de partícula. Los efectos estudiados son: ¿¿ El aditivo empleado. En general la incorporación de cualquier aditivo en la mezcla da lugar a una reducción en el tamaño de las partículas obtenidas con respecto al blanco. ¿¿ La concentración del aditivo. Existe una concentración óptima para la que el tamaño de partícula obtenido es mínimo, cuyo valor es de 500 ppm para todos los aditivos. ¿¿ La fuerza iónica y el efecto salino. El tamaño de partícula obtenido con agua con fuerza iónica 0,6 M es menor que el obtenido con agua miliQ, para los blancos y para todos los aditivos a excepción del aditivo 2, que presenta una tendencia contraria. Al aumentar la salinidad en el sistema, los iones que constituyen el precipitado son apantallados por los iones disueltos de sodio y cloro, que provocan impedimentos para que se unan los iones calcio y carbonato y den cristales de mayor tamaño. ¿¿ El tiempo de agitación de la mezcla. Se produce una disminución del tamaño de las partículas de la mezcla los primeros 15 minutos, tiempo a partir del cual el tamaño de partícula prácticamente no varía. Esta reducción inicial de tamaño de partícula podría deberse a que el Mastersizer 2000 requiere un tiempo mínimo inicial para estabilizarse ¿¿ La temperatura del aditivo. El tamaño medio de las partículas obtenidas con aditivo a 60ºC es superior al de las obtenidas con aditivo a 25ºC. Esto puede deberse a que a 60ºC los aditivos se degradan térmicamente y pierden eficacia ante la inhibición del crecimiento de partículas. En todos los casos los resultados de cada ensayo se comparan entre ellos y con el blanco para poder evaluar el efecto de cada variable en las diferentes condiciones experimentales. También se realiza un estudio conjunto del efecto de la fuerza iónica con otras variables estudiadas como el aditivo empleado, el tiempo de agitación y la temperatura del aditivo.