Fraccionamiento de crudos por enfriamiento

Abstract

Cuando los crudos de petróleo fluyen a través del pozo se produce un gradiente de presión y temperatura entre el yacimiento y cabeza del pozo que rompe el equilibrio termodinámico, provocando la precipitación de ciertas partículas en función de la disminución de la temperatura y/o presión. Esta precipitación conlleva depósitos de partículas tales como asfaltenos y parafinas, entre otros, siendo motivo de preocupación permanente de ingenieros en yacimientos, producción, refino, transporte. La razón radica en los daños que estos depósitos pueden provocar, entre ellos destacan los taponamientos en líneas de trasporte, caídas de presión adicional, mayores costes de bombeo y en general dificultades operacionales. La industria del petróleo siempre se ha enfrentado a este tipo de problemas relacionados con el flujo de líquidos a través de tuberías. Por ello, los estudios de aseguramiento de flujo de una empresa petrolera pretenden garantizar el flujo en los entornos más exigentes y abarca numerosas áreas, tales como el análisis hidráulico de tuberías o problemas de operatividad en equipos de proceso. El presente proyecto estudia la prevención del bloqueo de tuberías debido a la precipitación de agentes obstructores, tales como las ceras o las parafinas. Se centra en la determinación de la curva de precipitación de parafinas de los crudos y en la obtención de la WAT (Temperatura de aparición de la primera cera), que indica la temperatura a la que empiezan a precipitar las parafinas, a una presión determinada. Para obtener la curva de precipitación y la WAT de los crudos se han desarrollado dos procedimientos. El primero se basa en Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC), se trata de un método rápido, pero se basa en un proceso de integración que tiene cierta incertidumbre. El segundo es un método de obtención de parafinas precipitadas por efecto de la temperatura, mediante un proceso de precipitación fraccionada, puesto a punto previamente en el Laboratorio de Aseguramiento de Flujo de esta Universidad. Este método se aplicó a dos crudos de distinta naturaleza con el fin de poder verificar la reproducibilidad del método así como para comparar los resultados obtenidos mediante la integración de DSC. Para poder comparar los resultados de DSC con los de precipitación fraccionada es necesario determinar la cantidad de crudo ocluido de la parafina precipitada. Con este fin, se han desarrollado dos procedimientos basados en RMN1H y DSC. A la vista de los resultados obtenidos, se pudo comprobar cómo al quitar la contribución del crudo embebido en la curva de precipitación, las diferencias en los porcentajes de sólido precipitado en cada ensayo se hacían más pequeñas. En base a los datos de crudo ocluido obtenidos por ambos métodos se sopesaron las ventajas e inconvenientes de cada uno. Ambas técnicas se han empleado también para caracterizar los crudos y sus fracciones. Mediante DSC se obtuvo distribución de átomos de carbono y mediante RMN1H se pudo realizar un análisis estructural de las parafinas a través de la relación CH2/CH3. Conocer y entender los fenómenos de cristalización de parafinas es tan importante como estudiar el efecto de las propiedades termodinámicas. Por ello, finalmente se realizó una puesta a punto de un microscopio óptico con el objetivo de ser utilizado como método de determinación de la WAT en crudos y fracciones. Los resultados obtenidos se compararon con los proporcionados por DSC y para establecer la eficiencia de cada método se calculó su error estándar correspondiente. Además, través de la microscopía se estudió la morfología de las parafinas precipitadas en cada crudo. También se analizaron los posibles efectos de la velocidad de enfriamiento y de la historia térmica en la precipitación de las parafinas en los crudos, ya que pueden provocar una modificación en la forma, tamaño y colores de los cristales precipitados. Todos los resultados obtenidos se compararon para ambos crudos y se concluyó, que el comportamiento de las parafinas de cada crudo no es muy distinto, ya que, a pesar de existir diferencias en la naturaleza de ambos crudos, éstas no son muy extremas, como se puede deducir a través de los valores de la KUOP.