Determinación del tamaño de partículas de CaCO3 y CaSO4 en presencia de inhibidores de formación de incrustaciones

Abstract

Este proyecto pertenece a la línea de investigación de la Precipitación de Sales Inorgánicas en crudos petrolíferos para el Aseguramiento de Flujo de Crudos de Petróleo del Grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la ESCET de la URJC. Este proyecto estudia uno de los problemas que pueden aparecer en la extracción y transporte del crudo de petróleo (que se extrae conjuntamente con agua), concretamente la formación de depósitos debido a la precipitación de sales inorgánicas que se encuentran en el agua que acompaña al crudo, a causa de cambios en la temperatura, pH, o la mezcla de aguas incompatibles. Las incrustaciones de origen inorgánico más frecuentes están constituidas por carbonatos y sulfatos de calcio, estroncio y bario. Dichas incrustaciones producen un taponamiento de tuberías que reduciría la producción de crudo, obligando incluso a parar la extracción. Para evitar este problema tradicionalmente se realizaba una limpieza de las tuberías con un ácido, que ha sido sustituido por la adición de aditivos que reducen la formación de depósitos. Estos aditivos actúan por distintos mecanismos (inhibición del crecimiento de cristales, inhibición de formación de núcleos, etc.). El presente proyecto se centra fundamentalmente en el estudio de los métodos utilizados para determinar la eficacia de los distintos aditivos utilizados para las incrustaciones de carbonato y sulfato de calcio. Así, se comparará un método de difracción láser mediante el que se relaciona la distribución de tamaños de partícula con la eficacia de los aditivos con el método tradicionalmente usado en discriminación de aditivos, que es el denominado método de la botella (NACE Standard TM0374-2007). Con los resultados obtenidos se observa que el orden de discriminación de aditivos en el caso de carbonato cálcico es el mismo para ambos métodos (aditivo 3 >aditivo 2>aditivo 4 >aditivo 5>aditivo 1) por lo que se demuestra que el método de difracción láser es una alternativa al método tradicional con la ventaja fundamental de que requiere menor tiempo de análisis y es un método sencillo. En el caso de sulfato cálcico algún aditivo no mantiene el orden observado con respecto al método tradicional, lo cual puede ser debido a que los aditivos utilizados en el presente trabajo son específicos para carbonatos. Con el mismo fin se realiza un estudio que relaciona el tamaño de partícula con el porcentaje de inhibición observándose que para el carbonato cálcico a mayores porcentajes de inhibición corresponden menores tamaños de partícula, en cambio para el sulfato cálcico esta tendencia no es tan clara y sólo se observa para algunos de los aditivos. Una vez determinado la utilidad de este método de difracción láser, en el presente proyecto también se estudia el efecto que provoca la concentración de aditivo adicionado en el tamaño de partícula de los carbonatos y sulfatos observándose que existe una concentración óptima para la que el tamaño de partícula obtenido es mínimo. Esta concentración mínima es diferente para cada uno de los aditivos y tampoco es la misma para el caso de carbonato cálcico que para el sulfato cálcico. Por último se estudia la influencia de la presencia de magnesio en el tamaño de partícula y en la morfología del carbonato cálcico, que es otra de las diferencias existentes entre ambos métodos, observándose que a diferentes concentraciones de magnesio se modifica la morfología del carbonato cálcico formado.