Quantitative Security Analysis

Existen varias razones para realizar la deshidratación, así como un posterior proceso de desalación [12,28]:

- Las especificaciones de los compradores es de un contenido máximo permisible de sedimentos y agua (S & W). Estos límites varían de 0.1 a 3%. - El crudo se compra y se vende basado en ºAPI, el agua origina una disminución de la gravedad ºAPI, reduciendo el precio de venta del crudo. - El crudo emulsificado incrementa costos de transportación, por la

movilización de un volumen ocupado por agua sin valor comercial.

- La viscosidad del crudo se incrementa con un mayor contenido de agua dispersada.

- Las sales minerales presentes en el agua (de producción) ocasionan corrosión en los equipos de producción, tuberías y tanques de almacenamiento.

En la práctica se utiliza una combinación de métodos químicos y físicos en el tratamiento de las emulsiones. Los métodos físicos, tales como eléctricos, térmicos y gravitacionales (p.e. hidrociclones), tienen como finalidad incrementar la frecuencia en la colisión entre las gotas, mientras que los métodos químicos intentan hacer la estabilidad de la película entre gotas suficientemente débil para disminuir la resistencia a la coalescencia [29].

Los demulsificantes químicos o deshidratantes, son compuestos que reducen la tensión interfacial entre el agua y el crudo, debilitando la película interfacial y generando la coalescencia entre las gotas de agua. Se utilizan productos químicos específicos para desestabilizar las emulsiones de agua en crudo y promover la coalescencia de las gotas. Usualmente son razonables en costos, y frecuentemente minimizan la cantidad de calor y el tiempo requerido para la separación [28]. Deben ser sustancias similares a los emulsificantes [29], y poseer ciertas características:

- Poseer una fuerte atracción hacia la interfase agua-aceite, para desplazar y/o neutralizar los surfactantes naturales presentes en la interfase entre las gotas dispersadas y la fase continua.

- Para impulsar la floculación, debe neutralizar cualquier carga eléctrica repulsiva entre las gotas dispersadas y permitir el contacto entre las gotas.

- Con el fin de promover la coalescencia, deben permitir a las pequeñas gotas combinarse en gotas de tamaño suficientemente grande para sedimentar; para lo cual se requiere la ruptura de la película que rodea y estabiliza las gotas.

- Deben prevenir la readsorción de los surfactantes presentes en el crudo, para evitar que se vuelva a formar la emulsión.

Para que las sustancias deshidratantes migren hacia la interfase, es necesario introducirlas en un solvente miscible con la fase continua, es decir, la fase aceite. El surfactante deberá tener carácter hidrofílico, o por lo menos suficientemente hidrofílico para compensar el efecto de los surfactantes naturales (lipofílicos) y desplazar la formulación de las emulsiones hacia una zona de menor estabilidad. Como se ha estudiado, la situación inmejorable consiste en lograr la formulación óptima, para la cual se obtiene el mínimo de estabilidad y se favorece la coalescencia de las gotas dispersadas.

35 OTROS ASPECTOS DE LA DESHIDRATACIÓN

Calentamiento

En el proceso de deshidratación es conveniente el uso de calor en el tratamiento del crudo, puesto que proporciona algunos beneficios básicos:

- Reduce la viscosidad del crudo, facilitando la colisión de las gotas de agua a través del medio viscoso.

- La adición de calor incrementa el movimiento molecular de las gotas, lo cual favorece la coalescencia a través del incremento de la frecuencia de colisión de las gotas de la fase dispersa.

- Disminuye la acción de los emulsificantes naturales y/o aumenta la acción del demulsificante.

- Aumenta la diferencia de densidades entre el aceite y el agua, acelerando la separación de las fases.

Sin embargo, el calentamiento de los fluidos resulta costoso si se compara con otros métodos de separación; además puede causar significativas pérdidas de componentes livianos.

Deshidratación electrostática

Las pequeñas gotas de agua dispersas en el crudo pueden coalescer cuando las emulsiones de este tipo son sometidas a un campo electrostático. Cuando un líquido no conductor, por ejemplo el crudo, contiene disperso un líquido que si lo es, por ejemplo el agua, y se les aplica un campo electrostático, las gotas dispersas son obligadas a combinarse por la acción de varios fenómenos físicos:

- Las gotas se polarizan y tienden a alinearse con el campo eléctrico, lo cual hace que los polos negativos y positivos generados en los extremos de las gotas se ubiquen adyacentes unos con otros. La atracción resultante permite el choque entre las gotas y ocasiona su coalescencia.

- Las gotas de agua son atraídas hacia los electrodos debido a una carga inducida. Bajo un campo electrostático, producto de la inercia, las gotas dispersas tiene una mayor longitud de vibración que las grandes, lo cual promueve la coalescencia.

- El campo eléctrico tiende a distorsionar las gotas, alargándolas, lo que debilita la película de surfactante natural adsorbida en la interfase agua/crudo.

Cualquiera que sea el mecanismo involucrado en el proceso, el campo eléctrico obliga a una gota dispersa a moverse rápidamente en direcciones aleatorias, lo que incrementa en gran medida la posibilidad de colisiones con otras y su posterior coalescencia.

La figura 1.8 muestra un esquema general para un proceso de deshidratación, en el cual se combinan diversos métodos para garantizar mayor eficiencia de separación. .

Figura 1. 8 Esquema general de un proceso de deshidratación de crudos

Separación Mecánica Agua libre Separación Mecánica Agua dispersa Separación electrostática Agua emulsionada Química deshidratante Emulsión agua en crudo

37

6.- SÍNTESIS DE DATOS – SISTEMAS PREEQUILIBRADOS.

El Laboratorio de Formulación, Interfases, Reología y Procesos (FIRP) de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de los Andes en Mérida, Venezuela, tiene una amplia trayectoria en investigación sobre emulsiones y fenómenos interfaciales, durante casi 30 años se han realizado numerosos estudios sobre diferentes propiedades de emulsiones obtenidas a partir de sistemas preequilibrados. Una de estas variables, y la que nos concierne en esta trabajo en particular, es la estabilidad.

Se realizó una revisión de los trabajos de investigación realizados en el laboratorio con la finalidad de reunir la mayor información acerca de la influencia de diversas variables sobre la estabilidad de las emulsiones, obtenidas a partir de diferentes sistemas. Se tomaron los datos tal como han sido reportados en cada informe, con la variable de formulación utilizada, que permite evaluar el efecto general que tiene la formulación sobre la estabilidad; luego se ha aplicado el concepto de formulación generalizada HLD (SAD/RT) para evaluar el efecto secundario de diversas variables, mediante la superposición de curvas.

La estabilidad representa el tiempo que tarda en separarse entre 1/3 y 2/3 de la fase que se separa primero. En el anexo A se muestran las tablas de datos a partir de las cuales se construyeron las curvas de estabilidad con respecto a la variable en estudio y con respecto al HLD.