MX2012010896A - Procedimiento de preparacion de una microemulsion para mejorar el flujo de hidrocarburos pesados. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de una microemulsión formulada a base de surfactante, cosurfactante y salmuera, en proporciones definidas. Este procedimiento comprende los pasos de: Mezclado; Secuencia de mezclado; Agitación; Tiempo de reposo y Aplicación en hidrocarburos pesados. Esta microemulsión permite la reducción de la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, lo cual facilita su transporte.

Description

PROCEDIMIENTO DE PREPARACIÓN DE UNA MICROEMULSIÓN PARA MEJORAR EL FLUJO DE HIDROCARBUROS PESADOS DESCRIPCIÓN CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se ubica en el campo de la preparación de productos químicos para inyectar dentro de los yacimientos de petróleo en la recuperación mejorada, consiste de un procedimiento para la preparación de una microemulsión formulada a base de surfactante, cosurfactante y salmuera, en proporciones definidas. El procedimiento comprende los pasos de: Mezclado, Agitación, Reposo y Aplicación, que permiten la reducción de la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, facilitando su transporte.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se estima que al finalizar la recuperación secundaria se han producido sólo entre un 30% y 40% de las reservas originales del yacimiento; el resto del crudo queda retenido en la formación debido a una competencia entre fuerzas capilares y viscosas.

La recuperación del 60% restante se puede lograr por métodos técnicos que en forma general se les llama de recuperación mejorada, que es definida como cualquier producción adicional de aceite, resultado de la introducción de energía artificial dentro del yacimiento. En la recuperación mejorada están incluidos los procesos de inyección de agua, gas u otros productos químicos, así como procesos que involucran la introducción de energía térmica. Uno de los procesos químicos más eficaces es el de inyección de surfactantes por medio de soluciones micelares o microemulsiones.

Las dispersiones encuentran un amplio campo de aplicación en la industria petrolera para modificar las propiedades de aceite crudo pesado y de esta manera aligerarlo, es decir eliminar contaminantes que contiene y hacerlo menos viscoso, para que fluya con más facilidad a la superficie.

El proceso consiste en inyectar un agente desplazante completamente miscible con el petróleo. Como resultado, la tensión interfacial se reduce considerablemente, el número capilar se hace infinito y el desplazamiento de petróleo se asegura en los poros, mismos que son barridos por el agente desplazante, si la razón de movilidad es favorable. En condiciones ideales, el fluido desplazante y el petróleo se mezclan en una zona de mezcla o zona de transición, y se expanden a medida que se mueven en el medio poroso, y desplazan todo el petróleo que se encuentra adelante como un pistón.

Crudo residual, es el que permanece en los poros de las rocas del yacimiento en forma de glóbulos discontinuos, debido a las fuerzas de capilaridad, después de recurrir a la recuperación primaria. La figura 1 se ilustra la forma en que se encuentra este crudo.

El petróleo residual, es el que normalmente permanece en los poros de las rocas del yacimiento en forma de glóbulos que generan gradiente desfavorable de presión hidrodinámica, discontinuo, debido a las fuerzas de capilaridad. Este fenómeno de retención es el resultado de una competencia entre las fuerzas viscosas y capilares. Como se muestra en la figura 2.

Las microemulsiones son soluciones micelares, por lo tanto cumplen con las características de las soluciones del surfactante, y el grado de aplicabilidad va a depender de las características propias del surfactante y de cómo va ser su comportamiento al ir modificando algunas variables.

La patente europea ES 2 096 411 T3 de noviembre de 1994, describe la metodología para la preparación de microemulsiones que no requieren ninguna etapa de mezcla, para su aplicación en la industria alimentaria como saborizantes, así como mezclas de saborizantes inmiscibles de alimentos y aceites de triglicéridos, y la interacción de un agente tensoactivo hidrófilo.

El documento de patente norteamericano US 4146499, describe un método para dispersar un líquido inmiscible con agua en una fase acuosa tal como una microemulsión. El método incluye la etapa de seleccionar un agente tensoactivo primario que es una substancia anfifática, disolver el agente tensoactivo primario en el líquido inmiscible con agua, dispersar la solución del líquido inmiscible con agua y el agente tensoactivo en la fase acuosa en la que se ha de dispersar el líquido inmiscible con agua y proporcionar un agente tensoactivo secundario en la fase acuosa que tiene un BHL (balance de hidrofílico-lipofílico, por sus siglas en inglés) más alto que el agente tensoactivo primario.

El documento de patente norteamericano US 4557734 muestra la producción de microemulsiones híbridas de combustible que se preparan a partir de aceite vegetal, tales como aceite de semilla de soja, metanol o etanol, un isómero de cadena lineal de octanol, y opcionalmente agua. En este documento describen la producción de combustibles usando aceite de semilla de soja, metanol anhidro y 2-octanol. Asimismo, mezcla triolena, diferentes alcanoles C4 a Cu individuales y agua para proporcionar una comparación de la tolerancia al agua.

El documento de patente norteamericano US 5045337, describe microemulsiones que son termodinámicamente estables, transparentes y homogéneas, las cuales se preparan a partir de un disolvente polar, un monoéster, diéster específico de poliglicerol y un lípido. Las microemulsiones de esa patente contienen de 90% a 99,8% de material de un lípido y de aproximadamente 0,1 % a 5 % de un disolvente polar. El disolvente polar se puede seleccionar a partir de agua, glicerol, propilenglicol y dipropilenglicol.

La patente Europea DE 2829617 C2, describe microemulsiones para usar en la recuperación de petróleo en lechos que contienen agua de alta salinidad. Comprenden éstas, una mezcla de agua que contiene un exceso de sales monovalentes y divalentes, un hidrocarburo, un agente tensoactivo anfótero que incluye en su formulación compuestos nitrogenados, y un coagente tensoactivo que comprende al menos un alcohol Ci a C10.

La patente Venezolana A042819 de octubre de 1985 presenta un método para la recuperación de petróleo, donde una microemulsión de fase superior o de fase intermedia y una fase acuosa inmezclable son simultáneamente inyectadas en una formación subterránea. Las viscosidades de las fases inyectadas son ajustadas de tal modo que la relación de viscosidad de la microemulsión fase acuosa se aproxima a la relación de viscosidad de salmuera/petróleo en el yacimiento.

El documento de patente norteamericano US 3981361 del 21 de septiembre de 1976 describe un método de recuperación de petróleo de formaciones subterráneas mediante microemulsión, donde el tensoactivo agregado a la solución es una sal monoetanolamina de dodecilbenceno sulfonato de ortoxileno y el cosurfactante es un alcohol amílico terciario.

Todas las tecnologías anteriores se superan mediante la aplicación de aplicación de la microemulsión formulada con moléculas anfifílicas, es decir, que tienen grupos hidrofílicos y lipofílicos, para permitir modificar las tensiones interfaciales, cosurfactante y salmuera, en proporciones definidas. El procedimiento de formulación, comprende los siguientes pasos Mezclado, Agitación, Reposo y Aplicación, que permiten la reducción de la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, facilitando su transporte.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS DE LA INVENCIÓN La figura 1 representa la forma en que se encuentra el petróleo residual que permanece en los poros de las rocas.

La figura 2 representa las fuerzas capilares e hidrodinámicas que actúan sobre una gota de petróleo atrapada en un poro de la roca.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un procedimiento para la preparación de una microemulsión, que permite la reducción de la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, facilitando la eficiencia de desplazamiento para obtener una mayor recuperación de crudo. Así como la mejora de su transporte, a través de un esquema de inyección de solución de surfactante, misma que tiene como propósito el reducir la tensión interfacial entre el aceite y el agua a un valor aproximado de 0.001 dinas/cm; tensión interfacial mínima necesaria para vencer las fuerzas capilares que atrapan, y así poder movilizar al crudo. La inyección de surfactantes se introduce en forma de soluciones micelares o microemulsiones, con el objeto de aprovechar las tensiones interfaciales bajas producidas en su formación, mejorando así la eficiencia de desplazamiento.

Esta microemulsión permanece definida como una fase estable, como ópticamente clara (transparente o traslúcida) de baja viscosidad que contiene surfactante, alcohol, y dos fluidos inmiscibles como lo son la salmuera y el hidrocarburo. La microemulsión es altamente miscible en el hidrocarburo y se encuentran en fase homogénea con el mismo.

PREPARACIÓN DE LA MICROEMULSIÓN La preparación de la microemulsión contempla dos etapas, en la primera se mezclan el tensoactivo o surfactante (nonil-fenil-polioxietilado o dodecil-bencén-sulfato de sodio) y un cosurfactante como un alcohol primario en una proporción de 5/2 a condiciones de temperatura entre 15°C y 80°C, preferentemente entre 25°C y 40°C, se mantiene en agitación durante 5-90 minutos, preferentemente de 10-50 minutos, hasta tener una solución perfectamente clara; en la segunda etapa, se adiciona la cantidad de salmuera con una concentración de 1000 -100000 ppm preferentemente 50000- 80000 ppm necesaria para obtener una relación agua tensoactivo de 1 :1 preferentemente de 1 :0.4, se continúa en agitación a una velocidad de 100-1000rpm, preferentemente 200-800 rpm, durante 5-90 minutos, preferentemente 20-50 minutos hasta obtener una solución perfectamente clara. Una vez obtenida la solución cristalina, se deberá trasvasar a un frasco con tapa, y permanecerá en reposo en un lugar fresco durante 0.5- 6 horas, preferentemente 1- 3 horas. La microemulsión reduce la viscosidad del crudo, lo cual facilitará su transporte e incrementará su valor en el mercado.

La inyección de la microemulsión al hidrocarburo, que ampara la presente invención, se dispersa a nivel molecular y promueven la interacción con las moléculas de asfáltenos, permitiendo su movilidad. Estas soluciones se emplean en el intervalo de 500 a 50000 ppm peso, preferentemente de 1000 a 5000 ppm peso. La microemulsión es altamente miscible en el hidrocarburo y se encuentra en fase homogénea con el mismo.

EJEMPLOS A continuación se presentan ejemplos relacionados a la microemulsión, su preparación y aplicación, sin que éstos limiten el alcance de la presente invención.

EJEMPLO 1 La carga utilizada fue crudo pesado de la región de Campeche Oriente, México, sus propiedades se detallan en la Tabla 1. Asimismo, la microemulsión se preparó como se describe en párrafos anteriores: Las experimentos fueron realizados en un reactor batch con una capacidad de 500 mi, donde se colocaron 200 g de crudo de 10°API y 1 g de microemulsión elaborada con la siguiente formulación: 60% de tensoactivo (nonil-fenil-polioxietilado), 25% de alcohol butílico y 15% en peso de salmuera con una concentración de 70000 ppm peso de cloruro de sodio anhidro, se cierra el reactor y se mezclan homogéneamente a 300 rpm durante 20 minutos a una temperatura de 25°C y presión ambiental, posteriormente se recupera el producto y se mide su viscosidad, observando que es notable su disminución de 9720 a 7012 cSt, medida a 37.8°C. La tabla 1 muestra las viscosidades de la carga y del producto.

Tabla 1 EJEMPLO 2 En un reactor batch con una capacidad, 500 mi se colocaron 200g de crudo de 10°API y 1.5 g de microemulsión, elaborada con dodecil-bencén-sulfato de sodio, se cierra el reactor y se mezclan homogéneamente a 300 rpm durante 20 minutos a una temperatura de 25°C y presión ambiental, posteriormente se recupera el producto y se mide su viscosidad, observando que es notable su disminución de 9720 a 5628 cSt, medida a 37.8°C. La tabla 1 muestra las viscosidades de la carga y del producto.

EJEMPLO 3 En un reactor batch con una capacidad, 500 mi se colocaron 200g de crudo de 10°API y 1.5 g de microemulsión, se cierra el reactor y se mezclan homogéneamente a 300 rpm durante 20 minutos a una temperatura de 25°C y presión ambiental, posteriormente se recupera el producto y se mide su viscosidad, observando que es notable su disminución de 9720 a 5628 cSt, medida a 37.8°C. La tabla 1 muestra las viscosidades de la carga y del producto.

EJEMPLO 4 En un reactor batch con una capacidad, 500 mi se colocaron 200g de crudo de 0°API y 2 g de microemulsión, se cierra el reactor y se mezclan homogéneamente a 300 rpm durante 20 minutos a una temperatura de 25°C y presión ambiental, posteriormente se recupera el producto y se mide su viscosidad, observando que es notable su disminución de 9720 a 5160 cSt, medida a 37.8°C. La tabla 1 muestra las viscosidades de la carga y del producto.

EJEMPLO 5 En un reactor batch con una capacidad, 500 mi se colocaron 150g de crudo de 10°API y 2.5 g de microemulsión, se cierra el reactor y se mezclan homogéneamente a 300 rpm durante 20 minutos a una temperatura de 25°C y presión ambiental, posteriormente se recupera el producto y se mide su viscosidad, observando que es notable su disminución de 9720 a 4503 cSt, medida a 37.8°C. La tabla 1 muestra las viscosidades de la carga y del producto.

Claims (12)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito la presente invención, ésta se considera como novedad; por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Una microemulsión para reducir la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, a base de un surfactante, cosurfactante y salmuera, caracterizada por incorporar en su formulación un surfactante a base grupos hidrofílicos y lipofílicos.

2. Una microemulsión para reducir la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, a base de un surfactante, cosurfactante y salmuera, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada por incluir en su formulación nonil fenil polioxietilado.

3. Una microemulsión para reducir la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, a base de un surfactante, cosurfactante y salmuera, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada por incluir en su formulación dodecil-bencén-sulfato de sodio.

4. Una microemulsión para reducir la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, a base de un surfactante, cosurfactante y salmuera, de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada por incluir en su formulación alcoholes del tipo primario.

5. Una microemulsión para reducir la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, a base de un surfactante, cosurfactante y salmuera, de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada por incluir en su formulación salmuera preparada con solución salina de 70000 ppm.

6. Una microemulsión para reducir la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, a base de un surfactante, cosurfactante y salmuera, de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada por incluir en su formulación concentraciones de surfactante entre 45-80%, preferentemente 65-70%; una concentración de alcohol de 10-25%, preferentemente de 10-15% y un alcohol primario con una concentración de 10-30%, preferentemente 15-25%

7. Un procedimiento para la preparación de una microemulsión para reducir la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, a base de un surfactante, cosurfactante y salmuera, de conformidad con las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: 1 . Mezclado; 2. Agitación; 3. Reposo y 4. Aplicación.

8. Un procedimiento para la preparación de una microemulsión para reducir la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, a base de un surfactante, cosurfactante y salmuera, de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque durante su formulación se debe seguir el siguiente orden de mezclado: 1. Surfactante, 2. Cosurfactante, 3. Salmuera.

9. Un procedimiento para la preparación de una microemulsión para reducir la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, a base de un surfactante, cosurfactante y salmuera, de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque durante su formulación el tiempo de agitación para surfactante-cosurfactante está entre 10-50 minutos.

10. Un procedimiento para la preparación de una microemulsión para reducir la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, a base de un surfactante, cosurfactante y salmuera, de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque durante su formulación la velocidad de agitación surfactante-cosurfactante está entre 200-800 rpm.

1 1. Un procedimiento para la preparación de una microemulsión para reducir la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, a base de un surfactante, cosurfactante y salmuera, de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque durante su formulación se deberá mantener en reposo la microemulsión durante un periodo de tiempo de 1-3 horas en un frasco tapado.

12. Un procedimiento para la preparación de una microemulsión para reducir la viscosidad de hidrocarburos pesados y extrapesados, a base de un surfactante, cosurfactante y salmuera, de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado porque la microemulsión se aplica en concentraciones del 1-3% peso respecto al hidrocarburo.