Presentación Emulsion

TRATAMIENTO DE EMULSIONES

Operaciones Petroleras para Personal No-

Santa Cruz – Bolivia - Agosto 03

TEORIA DE LA EMULSION Y SELECCIÓN DE DEMULSIFICANTES Por: Enrique J. Cuéllar MI Fluids Bolivia S.A. Operaciones Petroleras para Personal No-


TEORIA DE LA EMULSION

 LA CARACTERISTICA DEL PETROLEO  CONTAMINANTES DE LAS EMULSIONES  FACTORES QUE AFECTAN LA EMULSION  EL TAMAÑO DE LA GOTA



LA CARACTERISTICA DEL PETROLEO

 NUMEROS DEL CARBON 1 HASTA 50  FENOLES / ACIDOS CARBOXILADOS / PRODUCTOS SULFURADOS COMPUESTOS NITROGNADOS  CONTAMINANTES QUE FORMAN LA CAPA ACTIVA  DENSIDAD 930 - 100 kg / m3 API 6 - 35+  CORTE DE AGUA 0 - 99%  O/W O W/O EMULSIONES


 NO SE PUEDE TRATAR TODO EL PETROLEO DEL MUNDO CON SOLO UN DEMULSIFICANTE Santa Cruz – Bolivia - Agosto 03

CONTAMINANTES DE LA EMULSION

 DIFERENCIA EN SOLUBLIDAD ENTRE LA FASE CONTINUA Y LA FASE EMULSIFICADA  CONTAMINANTES QUE TIENEN SOLUBILIDAD PARCIAL EN AMBAS FASES ASFALTENOS/ MATERIALES RESINOSOS / ACIDOS ORGANICOS CARBONATOS/ SILICE / ARENA / SULFATOS / SULFUROS


 ENERGIA APLICADA Santa Cruz – Bolivia - Agosto 03

FACTORES QUE AFECTAN LA EMULSION

 TERMODINAMICA TEMPERATURA

TAMAÑO DE LA GOTA VISCOSIDAD

 PELICULA DEBIL -- PELICULA QUE IMPIDE LA COALESCENCIA DE GOTAS DE AGUA  PELICULA PERSISTENTE -- OBSTACULO STERICO A COALESCENCIA



FACTORES QUE AFECTAN EL TRATAMIENTO

 Agente Emulsificante (1Y determinante - Esfuerzo de película  interfacial)

    



Contenido de Agua ( Colisión de Agua/ Unidad de Volumén)  Edad de la Emulsión ( Espesor de la película emulsificadora sobre las gotas de agua ) Agitación ( Formación de gotas más pequeñas) Contenido de Sólidos ( Barrera física para colisión de agua ) Velocidad de caída de agua (Ley Stokes ) : V : Velocidad caída de agua fase aceite r : Radio de las gotas de agua (x n) dW/dO : Densidad Agua / Aceite u : Viscosidad fase 2 (d ) ) 2gr contínua (Aceite) : Constante Gravitacional 1 -g- dd W 2O

v=

 Temperatura ( T 9 u 1/ u )



TEORIA DE LA EMULSION  EMULSION: Mezcla estable hetérogenea de dos o más líquidos inmiscibles, una dispersa en la otra en forma de gotas microscopicamente visibles.  Emulsión Regular (W/O) aceite fasecontinua/agua interna - Emulsion Inversa (O/W) agua fase continuoa/aceite interna Emulsión Flota en agua Emulsión dispersa en agua

o/w

w/o



OIL-IN-WATER WATER-IN-OIL EMULSION EMULSION REVERSE NORMAL


WATER-SOLUBLE END (HYDROPHILIC GROUP)

OIL-SOLUBLE END (LIPOPHILIC GROUP)


AGUA EN PETROLEO  AGUA DISUELTA

Disuelta en la fase petroleo. (0.001 wt%)

 AGUA EMULSIONADA

Dispersa como gotas de (<150um) en la fase petróleo. La emulsion es muy estable (proceso indefinido)

SEPARACION Imposible

Difícil

 AGUA LIBRE Dispersa como gotas grandes de (>150um) que se separan bajo las fuerzas de la gravedad.



Fácil



COALESCENCIA Involucra el desplazamiento de una película emulsificante estable . ADELGAZAMIENTO DE LA PELICULA Penetración

através del emulsificador. Película por molecula demulsificadora Demulsificador reemplaza emulsificador Moléculas forman una nueva, menos estables Película la cual permite que la coalescencia ocurra 

FORMACION DE CAVIDAD LOCAL Película emulsificadora no removida completamente. Demulsificador penetra la estabilización de la película y forma una fase hidrofílica a través de la cual puede drenar de una caída a otra. DEMULSIFICANTES: Desestabilizan la película de la emulsión Reducen la resistencia a drenar agua por baja tensión superficial. H20 Demulsifier film Hydrophilic groups

H20 Drainage => Coalescence H20



FLOCULACION  Químico demulsificante que permite la floculación por: a) Puente entre las gotas de agua y/o b) Interacción con moleculas demulsificadoras absorbidas sobre las gotas de agua.

H2O OIL


H2O

H2O OIL

OIL H2O

H2O

a)

b)

H2O Agua Floculada


CONDICIONES RESERVORIO

R-H AGITATION CALOR

R-H R

R

H-O-H R-H

R-H

R

R-H

R-H HO

OH

HO

H-O-H

R-H

CICLO

DEMULSIFICANTE

DEMULSIFICANTE

COAGULACION FLOCULACION

R-H

H-O-H H-O-H H-O-HH-O-H

R-H

H-O-H Operaciones Petroleras para Personal No-

PETROLEO LIBRE (<1% BS&W)

R-H

R-H R -OH R -OH HHO-R HO-R -O -OH R R R -OH H-OR

R-H


R-H H-O-H H-O-H

ELECTRICO (eg. Tratadores Electrostáticos (Desaladores) Alto campo eléctrico es aplicado para el crudo => Induciendo un cambio de polaridad en las gotas del agua. La polarización induce una deformación de la gota. (Esfera => Esfera Elíptica). La distorción aumenta el área superficial causando ruptura de la película interfacial. => Esto genera Coalescencia. Demulsificación Eléctrica nos da mejor Coalescencia. No Field Spherical droplets

Field Induced Polarisation Distorted sroplets


Interaction between opposite charges


QUIMICA DE LOS DEMULSIFICANTES 

OXYALKYLATES – LOS MAS USADOS, MAS EFECTIVOS Resinas polioles alkyl fenoles aminas alcoholes



TRATADORES COMPLEJOS Poliesteres Mallas oxialkilatos (cross-linked )



SULFONATOS Naftalenos sulfonatos Di-sodium octil sulfosuccinato



QUIMICO (ej. alkil fenol alkoxilatos) Superficie quimica activa Estructura molecular amofilica

Demulsificacion governada por HLB (Hydrophilic/lipophilic balance) Lipophilic

O

O

Hydrophilic



O

PRUEBA DE BOTTELLA

    


PRUEBA BASICA EVALUACION DEL SYSTEMA LECTURA BASICA DISENO DE PRUEBA ANALISIS DE LOS RESULTADOS


PRUEBA BASICA

 PRUEBA FACIL A COMPARAR LA PERFORMANCIA DEL DEMULSIFICANTE IN UNA BOTELLA CONTRA UNA PLANTA DE PRODUCION QUE VALE UN MILLION USD.  SIMULACION DE TEMPERATURA / TIEMPO DE TRATAMIENTO / CAIDA DE AGUA Y DESHIDRATACION AL COMPARAR EL SYSTEMA ACTUAL  INTERMEDIADO Y MEDIDA FINAL DE LOS VALORES DE AGUA Y EMULSION.  CAIDA DE AGUA DURANTE TIEMPO CALIDAD DE AGUA CALIDAD DE INTERFACE CORTE THIEF CORTE COMPUESTO CORTE SAL



ACTIVIDADES DE UN TRATAMIENTO CON DEMULSIFICANTES:  Reducir la matería extraña dentro de la fase hidrocarburo (BS & W) (Mejorar la deshidratación del petróleo)  Mojorar la calidad del agua  Incrementar la velocidad en la caída del agua  Reducir sólidos humectantes  Reducir / Eliminar emulsión de las interfaces  Reducir temperaturas de tratamiento.  Crear un mejor costo efectivo para el crudo.



EVALUACION DEL SISTEMA

   


ESPECIFICACION DE ACIETE --- AGUA / SAL EQUIPOS DE SEPERACION VALOR DE Bs&W TIEMPO DE TRATAMIENTO --- ARENA? / BLOQUE DE EMULSION?

 TEMPERATURA ACTUAL DE TRATAMIENTO  CARACTERISTICA DE FLUJO -- TURBULANTE  LOS COSTOS DEL DEMULSIFICANTE EN EL CAMPO  DONDE QUIERES QUE EL AGUA VAYA?  QUE HACE EL DEMULSIFICANTE EN EL CAMPO Santa Cruz – Bolivia - Agosto 03

DISEÑO DE PRUEBA

 CAIDA DE AGUA  CALIDAD DE AGUA  CALIDAD DE INTERFACE  ANALISIS DE COMPUESTRA  ANALISIS DE THIEF Operaciones Petroleras para Personal No-

 ANALISIS DE PETROLEO ARRIBA Santa Cruz – Bolivia - Agosto 03

CAIDA DE AGUA

 DESHIDRATACION 120 100 80

#A #B #C

60 40 20 0 0 10 60 120 180 240 600 24 MIN MIN MIN MIN MIN MIN MIN HR Operaciones Petroleras para Personal No-


CALIDAD DE AGUA

 SPECIFICACION DE PETROLEO EN AGUA.  PLATAFORMA / RIO

10PPM+

 USUALMENTE IGNORADO PERO MUY IMPORTANTE



CALIDAD DE INTERFACE

   

BLOQUE BE EMULSION PETROLEO FUERA DE SPECIFICACION CALIDAD DE AGUA MALA COLAPSO DEL SYSTEMA DE PRODUCION

 USUALMENTE IGNORADO PERO MUY IMPORTANTE



ANALISIS DE COMPUESTA

   

BUENO PARA CORTE DE AGUA 70%+ AGUA LIBRE REMOVADO PETROLEO RE-MEZCLADO PRUEBA EN CENTRIFUGA

 PROMEDIO DE AGUA / EMULSION EN EL TANQUE  EMULSION EN EL INTERFACE INCLUIDO Operaciones Petroleras para Personal No-

 LE DOY CERO VALORES DE EMULCION Santa Cruz – Bolivia - Agosto 03



Tubo 12.5 ml



100

Petroleo

Petroleo

50

Petroleo emulsion

Agua

40

&

30 20

10

Emulsion Agua

BS&W =

& Barro Barro (Agua)

12.5 BS & WSlug = 9 25ml Water Thief BS = 7 / H20 = 5.5 H 20 = 3.5 Total H20 = 31.8 % Unresolved H20 = 11 Operaciones Petroleras para Personal No-


ANALISIS DE LOS RESULTADOS

RESULTADOS DE LA PRUEBA CAIDA DE AGUA RESOLUCION DE EMULSION CALIDAD DE AGUA INTERFACE SAL FORMULACION PARA COMPANIAS DEL SERVICIO  SELECCION DE PRODUCTOS PARA COMPANIAS DE PRODUCCION       



RESULTADOS DE LA PRUEBA

 Resultados teoricos 22% EMULSION AGUA PETROLEO LIVIANO


PPM

WATER DROP

IF

100

15

30

60

A

15

17

17

P

B

3

5

17

C

8

15

D

10

E

15

W

COMPOSITE

THIEF

TOP

W

BS

WT

W

BS

WT

W

BS

WT

G

2.0

3.0

6.0

2.0 0.0

2.0

0.5

0.0

0.5

R

G

6.0

0.0

8.0

5.0 0.0

7.0

4.0

0.0

5.0

17

G

G

6.0

0.0

6.0

5.0 0.0

5.0

4.0

0.0

4.0

15

17

EX

G

0.0

3.0

3.0

0.0 3.0

3.0

0.0

0.7

0.7

20

22

EX

G

2.0

0.0

2.0

2.0 0.0

2.0

0.5

0.0

0.5


CAIDA DE AGUA

 QUE REALMENTE QUEREMOS VER? -RAPIDO / LENTO / MEDIO?  QUE HACE LA COMPETENCIA?  PRODUCTO “E” TIENE UN CAIDA DE AGUA RAPIDA Y COMPLETO DESPUES 60 MINUTOS.


 EN ACUERDO CON NUESTRO ANALYSIS DEL SYSTEMA. NUESTRO PRODUCTOS “A” Y “D” TIENE UN PERFIL IGUAL. Santa Cruz – Bolivia - Agosto 03

RESOLUCION DE EMULSION

 PRODUCTO”E” DAR UNA COMPLETA RESOLUTION DE EMULSION CON NINGUNA AGUA SECUNDARIA  PRODUCTO “A” DEJA EMULSION  PRODUCTO “B” DEJA EMULSION SECUNDARIA  PRODUCTO “C” DAR UNA COMPLETA RESOLUTION DE EMULSION Operaciones Petroleras para Personal No-

 PRODUCTO “D” DEJA EMULSION Santa Cruz – Bolivia - Agosto 03

DESHIDRITACION TOTAL

 PRODUCTO “E” DESHIDRATA BAJO 0.5% ENCIMA, 2.0% PROMEDIO  PRODUCTO “A” DESHIDRATA BAJO 0.5% ENCIMA  PRODUCTO “D” DESHIDRATA BAJO 0.7% ENCIMA, 3.0% PROMEDIO, PERO CERO AGUA SECUNDARIA Operaciones Petroleras para Personal No-


CALIDAD AGUA / INTERFACE

 PRODUCTO “E” TIENE EXCELLENTE INTERFACE Y BUENA AGUA  PRODUCTO “D” ES IGUAL



MEZCLAR

 MEZCLA EN EL RATIO 70:30, 50:50, 30:70  USA “D” Y “C”.  INCLUIR “A” CON LOS MEJORES MEZCLAS DE “D” Y C” PARA BAJAR EL AGUA FINAL.  PRUEBA LOS MEJORES SOBRE VARIOS DOSIS. Operaciones Petroleras para Personal No-


PRUEBA DE RATIO

16 14 12 10 8 6 4 2 0


#E #F1 #F2


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